国内首次全面对电动自行车充电雨棚喷水灭火系统、充换电柜、锂电池电动汽车、储能舱的灭火设计新理念和选型方案及主要措施简要探讨

国内首次全面对电动自行车充电雨棚喷水灭火系统、充换电柜、锂电池电动汽车、储能舱的灭火设计新理念和选型方案及主要措施简要探讨

2024年2月23日，看到南京雨花台区凌晨架空层停放的电动自行车处引发火灾，造成15人遇难，44人在院治疗重大火灾事故新闻报道后，非常震惊！但也不吃惊。因北京市科学技术协会2024年编辑的《科技工作者建议》第3期刊物上，介绍民用级48V 12Ah电动自行车中小电池容量，其电池能量约为10个手榴弹爆炸的能量。

本人从事消防工作三十多年，近几年又对锂电池火灾灭火类产品进行研发，看了许多论文和文章只从单方面阐述，难有实际指导作用。本人认为有责任和义务写一篇这方面消防科普类和各类锂电池灭火产品正确设计、选型与措施探讨方面文章，供各领域同仁们参考，确保你我他生命财产安全！

随着我国进入“十四五”开启全面建设社会主义现代化国家的征程，2024年全国两会政府工作报告再次提出，积极稳妥推进实现2030年碳达峰，2060年碳中和的发展目标实施，扎实开展“碳达峰十大行动”。我国近几年来新能源各领域产品均得到蓬勃发展。据中国自行车协会的数据显示，2023年电动自行车的销售量大约为5400万辆，据此推测，如今我国电动自行车保有量至少有3.5亿辆。公安部数据显示，截止2023年底全国新能源车保有量达2041万辆，占汽车总量6.07%，纯电动车保有量为1552万辆，占新能源车76%，2023年注册登记有743万辆，占注册登记汽车数量的30.25%，比2022年增加207万辆，增长38.76%。据2024年1~5月有关部门统计：新能源汽车产量为392.6万辆，同比增长30.7%。1~5月销量为389.5万辆，同比增长32.5%，占市场所有车销售量的33.9%。近几年来，新能源车处于快速高增长态势。

据尚普咨询集团数据显示，2023年6月全国拥有公交汽电车70.32万辆，其中纯电动车为45.55万辆，占比为64.8%，增长3.59万辆；混合动力车为12.8万辆，占比18.2%，减少11.01万辆；柴油车为9.67万辆，占比13.7%，减少2.98万辆。纯电动公交汽车增长迅速，柴油公交汽车大幅减少，反映了国家和地方政府加快公交汽车节能减排、绿色出行发展的重视和支持。

根据国家能源局发布的数据，截止2023年12月底，太阳能和风力发电的发展增长参数分别是55.2%和20.7%。从《中国电力供需分析报告》发布参数分析，2024年新能源装机保持快速增长，超过40%，其中太阳能装机容量比上一年增长38.6%，占总装机容量的25.4%。风电装机容量比上一年增长20%，随之与太阳能和风力发电配套的储能舱产品，也将大幅增加。

加强风电光伏基地建设自2022年首次写入全国两会政府报告，2024年再次被列入政府工作任务中，这表明此“顶层设计”，中央仍在坚定不移的推进和执行。2023年1~11月，全国主要可再生能源水电、风电和太阳能发电项目完成投资超过6100亿元，风电和太阳能投资分别达到2020亿元和3209亿元占比分别为33.1%和52.6%，接近全球新增装机的60%，与2022年风电和光伏同比分别增长83%和149%。目前，我国风电和太阳能发电装机容量分别约3.7和3.9亿千瓦，到2030年风电和太阳能发电总容量将要求达到12亿千瓦以上，将还有一半的扩张空间，与风电、光伏配套的储能舱等各类产品均将同步得到快速发展。

据国家消防救援局的数据显示：2023年一季度新能源汽车起火率大概在万分之0.44~0.72。若现在有1000多万辆，每天有8辆车左右被烧，若将来变为1亿辆新能源车，那将再放大十倍。新能源车2023年一季度自燃640辆左右，同比增长32%，燃油车起火的车辆基本都是缺乏保养，车龄较长，而电动车是新车燃烧。地下车库新能源小车停放和充电发生自燃现象逐年增多，比放置在地面上造成的生命财产安全就会影响将更大。新能源小车放置地下车库或地面时充电和新能源公交车与旅游大巴放置地面充电时，是否有消防措施，也应值得大家高度重视。

2024年6月24日韩国锂电池厂发生爆炸式燃烧，火灾几分钟就酿成大火灾，燃烧历时5个多小时，属难扑灭超大型火灾，造成23人在火灾中失踪，其中有19名中国公民。许多人认为锂电池各类产品，这么危险，危害人民生命财产安全，是否应停止生产销售。据科学家统计，世界上最危险的地方是晚上在床上睡觉，将有30%以上生命死亡，难道我们大家就不去睡觉了吗？

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（1）圆柱形锂离子电池：

（2）方形锂电池

（3）软包锂电池

（1）各用途电池容量、单位、包装箱（物）

（2）常见锂离子电池性能与安全性对比

锂离子电池通常由正极、负极、隔膜、电解液和电池壳体五大部分组成。以下三种类型，将导致锂电池火灾：一是由于对锂电池组机械挤压、变形、撞击、甚至隔膜破裂，引发电池内短路；二是过充过放；三是电池组或电池组箱内通风冷却性能差，使用温度过高，从而使隔膜和正极材料等发生分解，最后隔膜大规模崩溃导致正负极短路。当电池内部温度升高到80℃以上时，并会开始释放出热量以及产生一氧化碳、二氧化碳、氢气、氧气、乙炔、甲烷、甲苯、苯乙烯、氟化氢等气体。磷酸铁锂电池产生的刺鼻、眼酸味气体，比三元锂电池气味重和强，但产生白黄色烟没有三元锂电池产生浓烟多。锂电池外壳逐渐发生鼓包，约2分钟左右各锂电池安全膜片相继破裂、冒白黄色烟（磷酸铁锂电池烟少，三元锂电池烟多）、白黄色烟、小明火燃烧、几分钟后呈喷射形式较大强度火焰燃烧或爆炸式燃烧，火焰稍后呈收缩稳定燃烧、火焰熄灭等七个过程。三元锂电池从小明火燃烧，到呈喷射式较大强度火焰燃烧或爆炸式燃烧，比磷酸铁锂电池时间短，火焰强度要猛烈几倍。

锂电池火灾涉及A、B、C、D、E类火灾，并是深位火灾，最关键是锂电池储能系统多为集装箱式布置，电池排列紧密、火灾能量密度大、热失控极易蔓延、不断产生大量热量，给灭火带来极大阻碍，现有的单种灭火剂很难扑灭这类型火灾，是目前最复杂和最难扑灭的一种火灾。

（a）火灾迅速。出现异味或冒白黄色烟后，约30秒内出现明火，并2分钟内将引燃车上可燃物质，发生爆炸或燃烧。

（b）产生有毒烟气。火灾烟气中含有一氧化碳、一氧化硫、甲烷、甲苯、硫化氢、氟化氢等许多有毒气体，对被困人员逃生产生不利影响。

（c）火焰温度高。火灾在3分钟左右内火焰可达到1200度温度左右，能快速引燃周边可燃物质，使火灾蔓延速度快。

（d）火灾难扑灭。电动锂电池自行车一旦发生火灾，一般很难扑灭，最关键处理措施：一是不要危害生命财产安全；二是控制火焰强度，防止火灾蔓延。

（e）遵纪守法。电动锂电池自行车充电和存放应严格遵守消防法规和当地政府部门有关规定，主动只到高安全性具有报警、灭火功能的充换电柜和到集中充电桩雨棚配备相应的固定式简易消防喷水等设施处充电，才能确保你我他生命财产安全！

（f）间隔式爆炸燃烧。各类型锂电池设备中电池组（如：电动自行车）、电池箱（如：电动小汽车）、各电池箱（如：电动公交车、储能舱）的单体锂电池因受高温、短路等因素影响，相继发生热失控，单个或几个或几十至几百个单体锂电池将同时或间隔产生H2、CO、乙炔、甲烷等可燃气体，从电池箱和设备中喷射出，间隙式爆炸燃烧便随之产生了。

 （g）火灾难扑灭。锂电池设备火灾，第一次明火扑灭了,据统计复燃机率仍有40%以上。若首次火灾没有被扑灭和首次扑灭的火灾再次复燃，这种火灾将很难再扑灭了，最关键处理措施：一是确保人民生命财产安全；二是控制火焰强度，防止火灾蔓延。

电动自行车的电池容量一般在12~25Ah之间，为一个电池组，外包装盒为玻纤、碳纤增强一层复合材料，放置在脚踏板处或斜插在车架上。电池组容量不大，是由许多单体电池组成，但是大多单体电池由1~2层外包装包裹，电池组处于设备和地面之间，初期火灾不大，一旦发生火灾，应持续喷射几分钟以上清水灭火介质，将明火扑灭、还应持续喷射降温，防止火灾复燃。最简单放心充电方法，将电池组放入具有报警、灭火装置的充换电柜中集中充电，或集中放置具有充电雨棚简易式喷水灭火系统设施中充电，才能确保你我他生命财产安全。

小型电动汽车电池容量一般是15~60Kwh之间，大约由52倍左右电动自行车电池容量电池组组成，放置在一个或两个外装盒为玻纤、碳纤增强复合材料中，这些电池箱一般布置在汽车最底部。总电池容量较大，但是大多单体电池经过3~4层外包装物包裹，这就给火灾扑灭带来了非常大的难度。一旦发生火灾，电动小汽车是电动自行车火灾猛烈强度的约52倍左右，很难灭火，除采取特殊灭火方式才会有效。主要应实施控火和防止火灾蔓延。

电动旅游大巴、电动公交汽车电池总容量，支持行驶最长200公里的距离，一般电池容量在150~250KWh，大约有208倍左右电动自行车电池容量电池组，这么多电池一般分别放置在4~8个玻纤、碳纤增强复合材料电池箱中，这些电池箱主要固定在汽车两侧行李箱中，部分安装在车箱内或后备箱内。单体电池组经过四层左右外包装物包裹，若发生火灾，火的燃烧和爆炸威力相当于10个手榴弹的208倍左右。目前国家、行业标准规定了城市公共汽电车发动机舱应配置自动灭火系统和温度报警系统，若没有安装自动灭火装置一旦发生火灾或安装了灭火装置发生火灾没有扑灭成功，很难将火灾扑灭，因灭火介质很难进入电池箱最内层电池组灭火与降温。这时应远离火源，压制火焰强度，防止火灾蔓延。目前，大多数电动旅游大巴、电动公交汽车均没有安装报警、灭火系统设备。

储能舱全称为电化学储能舱，是指利用电化学原理进行存储的设备或设施。电化学储能，也称为电池储能。电化学储能舱中主要使用的产品包括铅酸电池、二次电池（如镍氢电池、锂离子电池等各种燃料电池等），储能舱主要与太阳能和风力发电设备配套，广泛应用于电力系统的调节、可再生能源的存储及应急备用电源等领域。

一个40英尺储能舱总电池容量一般在3~7Mwh（兆瓦小时），大约相当于5208倍左右电动自行车电池容量电池组。这么多电池组分别安装在几十至近百多个电池箱内，4~10个电池箱采用串联、并联或串并联方式连接叠放在一起，成为电池组合体，也叫电池簇，储能舱中将安装固定十几个左右电池簇。

国内外储能舱常发生重大火灾，特别是近期2024年6月24日韩国锂电池厂火灾，据统计不到1分钟左右3.5万个锂电池便发生爆炸式燃烧，历时爆炸和燃烧约5个多小时。3.5万个锂电池数量，相当于40英尺储能舱5~6个锂电池总数量，想想一个储能舱一旦发生火灾，火灾燃烧和爆炸当量有多猛烈。