摘要：目前在我国将“碳中和”“碳达峰”作为近年能源发展战略的大背景下，各部门、行业对新能源的重视程度日益提高，新能汽车产业链蓬勃发展。当前新能源汽车主要使用能源为电能，通过电网布设，对汽车用电池进行充电。由于国内新能源汽车产业发展速度较快，相应的行业安全标准，特别是消防标准还未完善，同时依托高能量密度电池提供电力的生产供能模式又有较高的火灾风险性。本文拟对新能源汽车充电桩火灾进行处置技战术研究，旨在提高此类火灾处置效率，减少财产损失，为新能源汽车火灾事故处置提供参考和借鉴。
关键词：新能源汽车；基础设施；充电桩；灭火处置；带电设备
0引言
随着新能源汽车的普及，其充电设施的安全问题也逐渐凸显。充电桩是新能源汽车的重要配套设施，一旦发生火灾，不仅会造成财产损失，还可能对人员生命安全构成威胁。因此，对新能源汽车充电桩火灾处置技战术进行研究，对于保障公共安全和推动新能源汽车产业健康发展具有重要意义。本文旨在探讨新能源汽车充电桩火灾处置的技战术问题，通过分析火灾原因、燃烧特性、灭火方法等方面，提出针对性的处置策略和措施。
1行业发展背景
我国的能源产业结构是“富煤贫油”，且光伏、水力、风力发电产业完善，基础较好，相比于传统的化石能源，无论是从能源安全的角度，还是在减少碳排放的国际背景下，都更适宜发展以电力为核心的新能源产业。新能源产业蓬勃发展，新能源汽车保有量不断攀升，充电桩作为电网至用户终端的接口，也随之，呈高速建设状态。
然而充电桩规模、数量的飞速发展带来了一系列火灾隐患，充电设施火灾数量频发，个别还造成较严重的财产损失和社会影响。2022年国家发展改革委等部门出台了《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》，其中明确提出“强化汽车、电池和充电设施生产企业产品质量安全责任，严格建设、设计、施工、监理单位建设安装安全把关”“建立火灾事故调查处理、溯源机制，鼓励相关安全责任保险推广应用”，进一步压实了充电桩厂家、使用单位的消防安全责任，并探索实行火灾事故溯源机制。
2充电桩类型分析
充电基础设施即充电桩可根据其充电模式、规模、安装地点的防护等级进行分类，其火灾危险性也各不相同。
2.1充电模式分类
（1）交流充电桩
交流充电桩即输出交流电为电动汽车进行充电，一般安装在固定场所，与电网相连，为电动汽车车载充电设备提供可控制的单向交流电源或三相交流电源的供电。由于电流的限制，交流充电桩不能直接为汽车电池充电，要通过连接电动汽车车载充电设备进行转换。由于车载充电设备功率较小（一般为7kW、10kW、15kW等），交流充电速度较慢，一般需要6~10h才能充满。
（2）直流充电桩
直流充电桩即内置了交流直流转换装置的充电桩，与电网相连，体积较大，一般集中固定安装。直流充电桩可直接为电动汽车的电池充电，采用三相四线制或三相三线制供电，输出的电压和电流可调范围大，直接输出大功率直流电为电动汽车电池充电，功率较大（一般大于120kW），1~2h即可为电动汽车充满电。
（3）安全性能差别
对于交流充电，充电功率较小，对电池的损耗也相应较小，同时会在即将充满电时给电池组各单个电池进行电量均衡，保证每个电池电量都是满电，对保护电池和延长电池寿命有一定的好处；对于直流充电，充电功率大，充电速度快，过快的充电速度会导致电池组内电量不平衡，对单节电池的刺激和冲击也较大，若无进一步平衡电量的技术措施，长期使用会有热失衡的风险，容易发生泄露、火灾、爆炸事故。
2.2充电桩规模分类
根据充电区域的规模、数量以及安装管理方式，可将充电区域分为集中建设的充电站和独立充电桩两类。
充电站一般按照《电动汽车充电站设计规范》（GB50966—2014）标准进行建设，规划合理，且远离重点单位，具有较完善的固定消防设施和配套管理制度，一般安排专人进行运营管理，并在政府部门有备案、接受定期检查。
独立充电桩一般设立在公共建筑或居民住宅的地下车库中，主要为个人使用的电动车进行供能充电，依照个人申请—物业、电力部门审批—报请安装的程序进行设置。单个充电桩自发性的火灾危险性不高，主要风险点在于车主未按规程操作以及相关的防护措施、配套设施不完善，另外设施有被外力破坏的风险。
2.3安装地点分类
根据安装地点的不同，充电桩可以分为室外充电桩和室内充电桩两类。对于室外充电桩，由于需要面临较恶劣的露天环境和天气影响，需要在设计、安装时注意绝缘性防护，同时提高防雷避雷等级以及相应的安全防护等级。室内充电桩为节约空间，一般采用壁挂式安装，如若发生火灾，可操作空间较小，容易引发邻近车辆着火。
3充电桩火灾处置技战术研究
充电桩火灾多发生于新能源汽车充电使用过程中，尽管电动汽车起火的原因很复杂，但其中一个主要原因是锂电池自燃。研究此类火灾处置应同时考虑带电设施和电动汽车两种火灾场景。
3.1国外对锂电池及带电火灾灭火剂的研究
美国联邦航空管理局（FederalAviationAdministration，FAA）开展了处置锂电池带电火灾用灭火剂有效性筛选实验，并通过火灾模拟实验和灭火降温效果实验评价了它们的有效性。结果表明，水基灭火剂具有良好的降温效果。随着灭火剂的用量增加，降温效果更为显著。即使是小用量的水基灭火剂对冷却效果的影响也有显著意义。但非水基灭火剂的降温效果并不明显，随着灭火剂的用量增加、冷却能力变化不大。水基灭火剂的冷却能力由大至小依次为AF-31、AF-21、A-B-D和Novec1230[3]。在对灭火剂冷却效果进行实验研究的基础上，美国联邦航空局开展了新能源汽车锂电池火灾实验。实验采用18650型锂离子电池（电池容量为2600mA·h）。实验在管式加热器中进行，当*一块电池被加热至100℃时，使用己烷加热器。当电池内部发生热失衡，开始燃烧后，使用不同种类的灭火剂进行灭火。灭火结束后，加热器关闭，记录了大约20min的灭火过程。结果表明，锂电池的所有热失控都是在没有引火源的情况下发生并蔓延的，只有500mL的液体灭火剂才能有效抑制锂离子电池火灾的扩散，非液体灭火剂对锂离子电池火灾蔓延没有控制作用。
3.2国内对锂电池及带电火灾灭火剂的研究
为了降低新能源汽车火灾的风险，中国船级社武汉研究所开展了锂电池灭火剂灭火效果的研究，分析了二氧化碳、干粉和七氟丙烷的灭火效果，灭火时间、再燃率和烟气效果三个方面进行了综合研究。二氧化碳灭火剂的灭火效果不佳，导致火灾复燃。干粉灭火剂对锂电池带电火灾的抑制效果很小，甚至会引发二次爆炸。对电池灭火效果*佳的是七氟丙烷。
中国科学技术大学开展了干粉、二氧化碳等灭火剂的灭火有效性研究。发现七氟丙烷具有良好的效果，但也出现了火灾复燃的情况。
应急管理部天津消防研究所用干粉、二氧化碳和水成膜泡沫灭火剂及细水雾技术进行灭火效果测试。结果表明二氧化碳、干粉、3%水成膜泡沫可扑灭18650型锂离子电池的明火。但由于锂离子电池的热失控，会持续释放热量、可燃气体和氧气。上述几种灭火剂均不能完全扑灭火灾。全部出现了复燃的现象。随着灭火剂冷却能力的提高，复燃出现的时间延长。
3.3细水雾添加剂在带电火灾中的灭火应用
关于细水雾添加剂技术应用在充电桩及锂电池火灾的研究文献较少。现有的研究主要集中在西方国家，主要应用了F-500微胶囊材料技术，这是一种新型的高效灭火、防爆和环保技术，由美国危险品控制技术公司（HazardControlTechnologies,Inc.,HCT）开发。2009年，罗伯特·博世有限公司（BOSCH）测试了水的、泡沫、粉末和F-500对锂电池起火的灭火效果。测试发现，F-500是锂电池起火的首选灭火剂。
2013年4月，德国机动车监督协会（DeutscherKraftfahrzeug-berwachungs-Verein，DEKRA）选择了三种灭火剂对比研究了电动汽车动力锂电池火灾事故的灭火效果。根据车辆锂电池的电气结构，DEKRA使用正庚烷点燃锂电池，并建立了火灾模型。他们比较了F-500、水、粉末灭火剂对扑灭锂电池火灾的作用。实验人员在正庚烷引燃电池约20min后开始灭火。通过仿真实验，DEKRA发现水可以成功扑灭电动汽车的锂电池火灾。但是还有许多其他问题，如耗水量大、灭火时间长等。F-500灭火剂可以提高扑灭锂电池火灾的效率，含1%F-500灭火剂的灭火时间只有14s，大大降低了用水量。
3.4充电桩火灾处置流程
（1）接警调度。指挥中心接警后，按照事故等级就近调派力量赶赴现场。指挥中心值班作战助理、安全助理查阅发生事故充电桩（站）规模、型号，将相关安全注意事项实时通报给现场指挥员。同时调集电力、环保、公安、气象等联动部门协同进行处置。出警力量应携带电绝缘装具、绝缘剪断钳、漏电探测仪、测温仪、可燃气体探测仪以及破拆装备。出*辆编成应包括大容量水罐消防车和抢险救援消防车。
（2）风险评估。现场指挥员在采取处置措施前应查明充电桩起火部位基本情况以及被困人员情况。查明火势对周边车辆、建筑、人员的威胁情况。查明火灾地点附近危险源情况。判断发生事故充电桩、车辆电路系统受损情况以及现场是否切断电源。遇有突发情况导致事故扩大或被困人员增加，应及时报告指挥中心请求增援。
（3）现场管控。依照事故发生等级以及气象情况划分警戒区域，疏散无关人员。利用可燃气体探测仪和测温仪实时监控风险，适时调整警戒范围。
（4）安全防护。现场处置人员应着全套个人防护装备，佩戴空气呼吸器，并根据现场带电情况使用绝缘装备。
（5）处置措施。对有人员被困的情况，应果断坚持“救人*，科学施救”原则，快速救人，并同步开展灭火、破拆、排烟措施。无法实施断电操作时，应使用喷雾水或接地使用直流水进行冷却降温。有条件的应同步开启气体或干粉灭火装置。根据现场情况，判断是否采用吊升、稳固措施。充电桩高压供电源附近一般有保护性构件，发生火灾时难以直达火点，应使用大量的水对构件外部进行降温操作。
在明火扑灭后，应持续使用大流量直流水进行降温，直至带电设施降至安全温度。
4安科瑞智慧消防云平台
4.1平台概述
安科瑞智慧消防云平台依托物联网、云计算、互联网、大数据、AI等技术，对充电站配电系统的运行、电能消耗、电能质量、充电安全和行为安全进行实时监控和预警，为充电站的可靠、安全、经济运行提供保障，并及时切除安全隐患、避免电气火灾发生，从而保障人员的生命财产安全，打造“安全、高效、舒适、绿色”的“人—车—桩—电网—互联网—多种增值业务”的智慧充电站，提升充电站的社会和经济价值。
4.2适用场合
可广泛应用于医院、学校、酒店、体育场等公共建筑；商业广场、产业园等综合园区；企业、住宅小区等场所。
4.3组网架构
平台采用分层分布式结构，主要由终端感知设备、边缘计算网关和能效管理平台层三个部分组成，详细拓扑结构如下：
4.4参考选型
5相关产品介绍
5.1 7KW交流充电桩AEV-AC007D
产品功能
（1）智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能，如运行状态监测、故障状态监测、充电计量与计费以及充电过程的联动控制等。
（2）智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能，可将计量信息通过RS485分别上传给充电桩智能控制器和网络运营平台。
（3）云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等。
（4）保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能。
（5）材质可靠：保证长期使用并抵御复杂天气环境。
（6）适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合GB/T20234.2-2015国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。
（7）资产安全：产品全部由中国平安保险承保，充分保障设备、车辆、人员的安全。
5.2直流充电桩系列
5.3电气火灾探测器ARCM300-Z
5.4限流式保护器ASCP200
产品功能：
（1）短路保护：保护器实时监测用电线路电流，当线路发生短路故障时，能在150微秒内实现快速限流保护，并发出声光报警信号；
（2）过载保护：当线路电流过载且持续时间超过动作时间（3~60秒可设）时，保护器启动限流保护，并发出声光报警信号；
（3）表内超温保护：当保护器内部器件工作温度过高时，保护器实施超温限流保护，并发出声光报警信号；
（4）组网通讯：保护器具有1路RS485接口，可以将数据发送到后台监控系统，实现远程监控。
6平台功能
6.1登录
6.2首页
平台首页显示充电站的位置及在线情况，统计充电站的充电数据
6.3实时监控
（1）充电站监控
可以按站点名称进行筛选，显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录，点击某个充电枪编号后在进入充电枪监控页面实时监测变压器负荷（搭配ACM300T、ADW300），当负荷超过50%时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为50%，当变压器负荷超过80%时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。如图所示：
统计当前充电站各充电桩回路的数据；通过卡片的形式展现充电桩的数据；显示故障列表；如图所示：
（2）充电桩监控
显示充电桩充电数据；显示各回路的充电状态；可以对充电中的回路进行手动终止；显示订单信息、故障信息；如图所示：
（3）设备监控
显示限流式保护器的状态，包括线路中的剩余电流、温度及异常报警，如图所示：
6.4故障管理
（1）故障查询
故障查询中记录了登录用户相关联的所有故障信息。如图所示：
（2）故障派发
故障派发中记录了当前待派发的故障信息。如图所示：
（3）故障处理
故障处理中记录了当前待处理的故障信息。如图所示：
6.5能耗分析
在能耗分析中，可查看指定时段关联站点和关联桩的能耗信息并显示对应的能耗趋势图。如图所示：
6.6故障分析
在故障分析中，可查看相关时间内的故障数、故障状态、故障类型、趋势分析以及故障列表。如图所示：
6.7财务报表
在财务报表中，可根据时间查看关联站点的财务数据。如图所示：
6.8收益查询
在收益查询中，可查看总的收益统计、收益变化曲线图、支付占比饼图以及实际收益报表。如图所示：
7案例实景
8结论
当前新能源充电设施行业在我国呈暴发式发展，相应领域的灭火救援技战术研究也应当作为长期课题持续下去。结合国内外相关研究，笔者认为，充电桩火灾处置的技战术应当结合带电火灾扑救和破拆抢险救援两部分内容，根据灾情类型开发研制专用的器材装备与战术方法，如大面积轻质灭火毯、阻断灭火剂等。做到技战结合，才能快速有效地控制灾情，保护人民生命财产安全。
参考文献
[1]徐权,张煜.新能源汽车火灾处置对策研究[J].中国应急救援,2022(1):54-57.
[2]陆时正.电动汽车火灾特性及灭火技术研究[J].消防界(电子版),2022,8(15):28-30
[3]付沛松.新能源汽车充电桩火灾处置技战术研究
[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.
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5.4限流式保护器ASCP200
（2）充电桩监控
8结论
