淺談新能源電動(dòng)汽車充電站消防安*的研究

安科瑞 陳聰

【摘要】與傳統(tǒng)汽車造成環(huán)境污染能源消耗等問題相比,新能源汽車不僅可以減少環(huán)境污染降低能源消耗,還具有出行成本低駕駛噪聲小等優(yōu)勢,有利于保護(hù)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)綠色低碳出行,因此得到**的大力推廣和支持。基于此,*點(diǎn)對新能源汽車充電站(樁)消防安*進(jìn)行研究,保障新能源汽車充電安*,促進(jìn)新能源汽車的發(fā)展,同時(shí)為此類問題提供一定的參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】新能源汽車充電樁(站);消防監(jiān)管;安*

0引言

隨著我國電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展，其配套的充電站（樁）及相關(guān)設(shè)施建設(shè)也迅速發(fā)展。充電站（樁）與加油站、加氣站不同，是一種集自動(dòng)更換電池、自動(dòng)充電、電池儲(chǔ)存于一體的綜合性設(shè)施。當(dāng)前國內(nèi)有關(guān)此類設(shè)施的消防安*標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尚未完*確立，這類新興設(shè)施的消防安*監(jiān)管對于消防部門來說是一項(xiàng)*具挑戰(zhàn)、亟待研究解決的新課題。

1新能源汽車充電設(shè)施現(xiàn)狀

1.1本地新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀

新能源汽車是我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的*然趨勢，也是環(huán)保的*然要求，當(dāng)前南寧市積*響應(yīng)落實(shí)黨**關(guān)于加快新能源汽車發(fā)展、加快推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的決策部署，*面推廣新能源汽車。截至2020年，南寧市新能源汽車保有量為2.63萬輛，計(jì)劃于2025年底前達(dá)到保有量為10.41萬輛的目標(biāo)。

1.2本地充電站(樁)基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀

隨著新能源汽車數(shù)量劇增，充換電設(shè)施場地成為新型城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要領(lǐng)域，其高質(zhì)量建設(shè)安裝和運(yùn)營維護(hù)是推動(dòng)新能源汽車快速、健康發(fā)展的重要保障。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2020年底，南寧市共有公共充電站47個(gè)，公共充電樁0.72萬個(gè)，計(jì)劃于2025年底實(shí)現(xiàn)公共充電樁1.94萬個(gè)的建設(shè)目標(biāo)。

1.3充電設(shè)施的類型

充電設(shè)施包括電力系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。充電設(shè)施的容量、電壓等選擇要符合本地的新能源汽車使用要求。住宅小區(qū)內(nèi)的充電站一般以單相交流充電樁為主，其目的是鼓勵(lì)私人新能源汽車車主在家里使用單相交流充電樁進(jìn)行夜間充電，雖然需要較長的充電時(shí)間，但是可以達(dá)到削峰的效果。在需要快速充電的情況下，可以選用三相交流樁、直流一體充電樁、非車載式充電樁。對于具有大量充電終端的大型場地，可以采取靈活的充電堆；對于交通量大、運(yùn)行周期短的應(yīng)用場合，也可以采用更換電池的方式。

目前充電樁類有如壁掛式、落地式、立柱式等類型，如圖1至圖3所示，使用時(shí)均應(yīng)視現(xiàn)場實(shí)際情況而定。設(shè)置在室內(nèi)的充電設(shè)備防護(hù)級別要在IP32以上，設(shè)置在室外的充電設(shè)備防護(hù)級別要在IP54以上，且*須具有一定的防水防塵性能。居住區(qū)停車場、公共建筑附屬停車場、園區(qū)停車場、校園停車場、路邊停車場等均可使用單相交流充電。三相交流充電樁主要用于出租車公司、公共充電站、景區(qū)大型巴士停車場等經(jīng)營場所。

2火災(zāi)特點(diǎn)及火災(zāi)原因分析

充電站的主要設(shè)施包括充電樁、輔助用房、綜合監(jiān)控室、變配電房等，但新能源汽車才是主要的滅火目標(biāo)。目前國內(nèi)外還沒有關(guān)于新能源汽車火災(zāi)危險(xiǎn)性的定論，也沒有關(guān)于*尺寸新能源汽車火災(zāi)試驗(yàn)的相關(guān)文獻(xiàn)記錄，新能源汽車的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估是一個(gè)重要的課題。

2.1新能源汽車火災(zāi)特點(diǎn)

目前大多數(shù)新能源汽車使用鋰電池作為動(dòng)力源，按照電池的正*材料，可以分為錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等。鋰電池是一種能量儲(chǔ)存設(shè)備，鋰屬于活潑金屬，很容易受到外部環(huán)境的刺激，加之本身的工藝問題，會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)熱、爆炸。我國相關(guān)部門做過有關(guān)電池?zé)崾Э氐哪M實(shí)驗(yàn)，并對其火災(zāi)特性進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，三元鋰電池和鈷酸鋰電池分別在200℃和850℃會(huì)出現(xiàn)熱失控，主要原因均為電池內(nèi)部短路。新能源汽車因使用鋰電池造成的火災(zāi)具有以下特征：①燃燒速度快、持續(xù)時(shí)間長。②高溫下著火。當(dāng)燃料電池被點(diǎn)燃后，其火焰的溫度將會(huì)達(dá)到916℃。足夠點(diǎn)燃周圍的易燃物質(zhì)。③強(qiáng)烈的火焰。在實(shí)驗(yàn)中，電池的*大火焰可以達(dá)到5m，而且還會(huì)有大量的液體從火焰中噴涌而出。④釋放出大量的有毒、有害氣體。從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以看出，在燃燒過程中，有大量的氣體被排出，尤其是在燃燒之前和熄滅之后。經(jīng)檢測，這些氣體存在烯烴、烷烴、醚等多種有毒化合物。

2.2造成火災(zāi)的原因

造成火災(zāi)的原因主要有以下3個(gè)：①過充。持續(xù)地給電池充電，而又沒有保護(hù)措施，會(huì)存在很大的安*隱患?！峨妱?dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安*要求及試驗(yàn)方法》（GB/T31485—2015）對過充電有明確的要求，即充電至額定電壓的1.5倍，或電池充滿電后繼續(xù)充電1h，要求電池1h內(nèi)不爆炸、不起火。②短路。電池內(nèi)部短路可能是由于結(jié)構(gòu)有損傷，造成內(nèi)部的正*和負(fù)*直接接觸，外部短路可能是部分鐵絲、銅絲或者金屬片具有導(dǎo)電性質(zhì)，造成瞬間的大電流，進(jìn)而引起發(fā)熱和電池燃燒。③加熱。鋰電池的工作溫度范圍一般在-20~60℃。當(dāng)環(huán)境溫度超過60℃時(shí)，高溫疊加電池工作熱量，可能誘發(fā)熱失控。天氣炎熱或者使用環(huán)境溫度比較高，也會(huì)造成電池內(nèi)部的一些有機(jī)物融化和收縮，導(dǎo)致電池正負(fù)*短接，*終引發(fā)電池燃燒和爆炸。

3、安科瑞AcrelCloud-9000充電站運(yùn)營平臺(tái)

3.1平臺(tái)概述

安科瑞充電站運(yùn)營平臺(tái)依托物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)，對充電站配電系統(tǒng)的運(yùn)行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安*和行為安*進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，為充電站的可靠、安*、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障，并及時(shí)切除安*隱患、避免電氣火災(zāi)發(fā)生，從而保障人員的生命財(cái)產(chǎn)安*，打造“安*、*效、舒適、綠色”的“人—車—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務(wù)”的智慧充電站，提升充電站的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3.2適用場合

可廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學(xué)校、酒店、體育場等公共建筑；商業(yè)廣場、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和平臺(tái)層三個(gè)部分組成，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

現(xiàn)場設(shè)備層：連接于網(wǎng)絡(luò)中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災(zāi)探測器、限流式保護(hù)器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺(tái)管理層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，完成對現(xiàn)場所有智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應(yīng)用。

多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電氣火災(zāi)探測器、限流式保護(hù)器、智能插座可通過*網(wǎng)通4G通訊模組與平臺(tái)直接通訊。

電能質(zhì)量分析儀表、煙霧傳感器和測溫裝置通過RS485，攝像頭通過RJ45與智能網(wǎng)關(guān)通訊，再由智能網(wǎng)關(guān)通訊通過4G統(tǒng)一與平臺(tái)通訊。

限流式保護(hù)器既可以通過4G連接平臺(tái)，也可以通過RS485連接網(wǎng)關(guān)。

平臺(tái)搭建在客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能聯(lián)網(wǎng)的地方，通過有權(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機(jī)APP查看各處的運(yùn)行情況。

3.4相關(guān)產(chǎn)品介紹

3.4.17KW交流充電樁AEV-AC007D

產(chǎn)品功能

1）智能監(jiān)測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護(hù)的功能，如運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計(jì)量與計(jì)費(fèi)以及充電過程的聯(lián)動(dòng)控制等。

2）智能計(jì)量：輸出配置智能電能表，進(jìn)行充電計(jì)量，具備完善的通信功能，可將計(jì)量信息通過RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營平臺(tái)。

3）云平臺(tái)：具備連接云平臺(tái)的功能，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，財(cái)務(wù)報(bào)表分析等等。

4）保護(hù)功能：具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)，漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能。

5）材質(zhì)可靠：保證長期使用并抵御復(fù)雜天氣環(huán)境。

6）適配車型：滿足國標(biāo)充電接口，適配所有符合GB/T20234.2-2015國標(biāo)的電動(dòng)汽車，適應(yīng)不同車型的不同功率。

7）資產(chǎn)安*：產(chǎn)品*部由中國平安保險(xiǎn)承保，充分保障設(shè)備、車輛、人員的安*。

3.4.2直流充電樁系列

3.4.3電氣火災(zāi)探測器ARCM300-Z

3.4.4限流式保護(hù)器ASCP200

產(chǎn)品功能：

1）短路保護(hù)：保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號；

2）過載保護(hù)：當(dāng)線路電流過載且持續(xù)時(shí)間超過動(dòng)作時(shí)間（3~60秒可設(shè)）時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號；

3）表內(nèi)超溫保護(hù)：當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí)，保護(hù)器實(shí)施超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號；

4）組網(wǎng)通訊：保護(hù)器具有1路RS485接口，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.5平臺(tái)功能

3.5.1首頁

平臺(tái)首頁顯示充電站的位置及在線情況，統(tǒng)計(jì)充電站的充電數(shù)據(jù)

3.5.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

1）充電站監(jiān)控

可以按站點(diǎn)名稱進(jìn)行篩選，顯示站點(diǎn)詳情、充電槍列表、統(tǒng)計(jì)訂單信息、故障記錄，點(diǎn)擊某個(gè)充電槍編號后在進(jìn)入充電槍監(jiān)控頁面實(shí)時(shí)監(jiān)測變壓器負(fù)荷（搭配ACM300T、ADW300），當(dāng)負(fù)荷超過50%時(shí)，系統(tǒng)會(huì)限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過80%時(shí)，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負(fù)荷下降為止。如圖所示：

統(tǒng)計(jì)當(dāng)前充電站各充電樁回路的數(shù)據(jù)；通過卡片的形式展現(xiàn)充電樁的數(shù)據(jù)；顯示故障列表；如圖所示：

2）充電樁監(jiān)控

顯示充電樁充電數(shù)據(jù)；顯示各回路的充電狀態(tài)；可以對充電中的回路進(jìn)行手動(dòng)終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：

3）設(shè)備監(jiān)控

顯示限流式保護(hù)器的狀態(tài)，包括線路中的剩余電流、溫度及異常報(bào)警，如圖所示：

3.5.3故障管理

1）故障查詢

故障查詢中記錄了登錄用戶相關(guān)聯(lián)的所有故障信息。如圖所示：

2）故障派發(fā)

故障派發(fā)中記錄了當(dāng)前待派發(fā)的故障信息。如圖所示：

3）故障處理

故障處理中記錄了當(dāng)前待處理的故障信息。如圖所示：

3.5.4能耗分析

在能耗分析中，可查看*定時(shí)段關(guān)聯(lián)站點(diǎn)和關(guān)聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應(yīng)的能耗趨勢圖。如圖所示：

3.5.5故障分析

在故障分析中，可查看相關(guān)時(shí)間內(nèi)的故障數(shù)、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

3.5.6財(cái)務(wù)報(bào)表

在財(cái)務(wù)報(bào)表中，可根據(jù)時(shí)間查看關(guān)聯(lián)站點(diǎn)的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)。如圖所示：

3.5.7收益查詢

在收益查詢中，可查看總的收益統(tǒng)計(jì)、收益變化曲線圖、支付占比餅圖以及實(shí)際收益報(bào)表。如圖所示：

4結(jié)語

新能源汽車目前正逐步成為人們的購車*選，因此做好新能源汽車充電站（樁）的消防安*監(jiān)管工作，不僅可以保障人們的安*，也是積*響應(yīng)落實(shí)黨**關(guān)于加快新能源汽車發(fā)展、加快推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)決策部署的重要舉措，有利于*面推進(jìn)新能源汽車的發(fā)展。

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