作者簡介：

高朝祥（1991— ），男，漢族，河北衡水人，本科，助理工程師，研究方向：新能源。

摘要：

隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，風(fēng)電、光伏與儲能系統(tǒng)迅速發(fā)展。然而，高能量密度與復(fù)雜電氣結(jié)構(gòu)使新能源變電站面臨較高的消防風(fēng)險。本文概述風(fēng)電、光伏及儲能變電站特征，分析火災(zāi)風(fēng)險點及成因，并通過實際案例說明問題。評估現(xiàn)有消防措施、預(yù)防策略和應(yīng)急能力，提出管理方案，包括完善消防安全管理體系、強化設(shè)備巡檢與維護、規(guī)范人員培訓(xùn)與演練、引入智能化監(jiān)控與管理以及構(gòu)建安全評估與風(fēng)險管控平臺，旨在提高新能源變電站消防安全管理水平，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行，為行業(yè)實踐提供參考。

關(guān)鍵詞：新能源風(fēng)電光伏；儲能系統(tǒng)；變電站；消防安全；應(yīng)用管理

引言

新能源的快速發(fā)展是應(yīng)對全球氣候變化的重要舉措。風(fēng)電和光伏發(fā)電由于其清潔、可再生的特點，得到了廣泛應(yīng)用[1]。同時，儲能系統(tǒng)的引入解決了新能源發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性問題。然而，新能源變電站由于其高電壓、高電流以及大量儲能設(shè)備的存在，在消防安全方面面臨諸多挑戰(zhàn)?；馂?zāi)事故不僅會導(dǎo)致設(shè)備損毀，影響電力供應(yīng)，還可能造成人員傷亡和環(huán)境污染。因此，研究新能源變電站的消防安全及其應(yīng)用管理具有重要的現(xiàn)實意義。

一、新能源變電站系統(tǒng)概述

（一）風(fēng)電變電站結(jié)構(gòu)與特征

風(fēng)電變電站負責(zé)將風(fēng)力發(fā)電機組產(chǎn)生的電能升壓后輸送至電網(wǎng)，主要設(shè)備包括變壓器、斷路器、保護裝置及控制系統(tǒng)。風(fēng)電變電站通常位于風(fēng)資源豐富的區(qū)域，如沿?；蚋咴h(huán)境條件復(fù)雜，設(shè)備布局分散。這種分散布局增加了火災(zāi)防控的難度，尤其在極端天氣條件下，電氣設(shè)備更易發(fā)生故障。風(fēng)電變電站需要高度的自動化和智能化監(jiān)控系統(tǒng)，以實時監(jiān)測風(fēng)速、風(fēng)向及設(shè)備運行狀態(tài)，確保電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。

（二）光伏變電站結(jié)構(gòu)與特征

光伏變電站將光伏組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并通過變壓器升壓后并入電網(wǎng)。其特點是設(shè)備數(shù)量多、分布密集，尤其在大規(guī)模光伏電站中，電氣連接復(fù)雜，容易產(chǎn)生電氣火災(zāi)隱患[2]。光伏變電站通常安裝在開闊區(qū)域，受光照強度、溫度變化及環(huán)境因素影響顯著。為了確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行，需配備先進的監(jiān)控和管理系統(tǒng)，定期進行設(shè)備維護和檢查，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的電氣故障，減少火災(zāi)風(fēng)險。

（三）儲能變電站（電池儲能為主）的結(jié)構(gòu)與特征

儲能系統(tǒng)變電站用于儲存和調(diào)節(jié)電能，主要包括電池儲能系統(tǒng)、變流器及控制系統(tǒng)。以鋰離子電池為主的儲能系統(tǒng)雖然具有高能量密度和快速響應(yīng)能力，但在過充、過放或短路等情況下，可能發(fā)生熱失控，引發(fā)火災(zāi)或爆炸，風(fēng)險較高。儲能變電站通常用于調(diào)峰調(diào)頻、平衡新能源波動，提升電能質(zhì)量。為確保安全，需配備完善的監(jiān)測傳感器、熱管理系統(tǒng)和自動滅火裝置，并實施智能化管理，及時預(yù)防和應(yīng)對潛在的安全隱患。

二、火災(zāi)風(fēng)險來源

（一）風(fēng)電變電站的火災(zāi)風(fēng)險點及成因

風(fēng)電變電站的火災(zāi)風(fēng)險主要集中在電氣設(shè)備及關(guān)聯(lián)部件上。例如，變壓器、開關(guān)柜和電纜接頭在過載、短路或絕緣老化時可能產(chǎn)生過熱、弧光和電弧，從而引發(fā)火災(zāi)。風(fēng)機葉片高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動與摩擦，若潤滑油泄漏或積塵過多，加上電氣短路和電氣火花，也會形成潛在火源。風(fēng)電變電站通常位于偏遠、氣候條件惡劣的風(fēng)場，天氣突變、雷電襲擊、電壓驟變均增加設(shè)施過熱或電氣擊穿的概率。以某沿海風(fēng)電場為例，其變電站在臺風(fēng)期間承受強風(fēng)、海鹽腐蝕與高濕度影響，電氣設(shè)備絕緣性能下降，最終因電弧故障引發(fā)變電站內(nèi)部短時火情。在某沿海風(fēng)電場的一次事故中，暴雨和強風(fēng)導(dǎo)致變電站內(nèi)部分電纜接頭處進水并加速絕緣老化。在滿載運行時，該處電纜接頭過熱引發(fā)電弧，進而點燃附近堆放的少量油料雜物，導(dǎo)致小范圍火災(zāi)。

（二）光伏變電站的火災(zāi)風(fēng)險點及成因

光伏變電站的火災(zāi)風(fēng)險主要集中在光伏組件、逆變器和電纜連接處。組件本身若質(zhì)量欠佳或老化，會出現(xiàn)接觸不良、熱斑效應(yīng)，進而造成組件過熱。逆變器作為將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的關(guān)鍵設(shè)備，在散熱不良、超負荷運行或內(nèi)部元器件故障時可能產(chǎn)生高溫及電弧。大規(guī)模光伏電站中連線眾多，若接線端子松動、絕緣材料老化，存在短路或火花隱患。以某西北大型光伏電站為例，夏季高溫使組件表面溫度升高，加上接線盒密封不嚴，導(dǎo)致局部過熱，產(chǎn)生火花并燒毀局部組件，進而引起小范圍火災(zāi)。在某西北地區(qū)大型光伏電站，組件串列的接線盒因長時間受強烈陽光照射及晝夜溫差影響產(chǎn)生裂縫，接線不良導(dǎo)致電阻升高和局部過熱，最終接線盒著火并殃及部分光伏組件。

（三）儲能變電站的火災(zāi)風(fēng)險點及成因

儲能變電站的火災(zāi)風(fēng)險高度集中在電池儲能系統(tǒng)，特別是鋰離子電池。電池在過充、過放或受到機械損傷、內(nèi)部短路時易發(fā)生熱失控，電解液分解產(chǎn)生可燃氣體，引發(fā)電池起火或爆炸。變流器在運行中若散熱不良、元器件損壞，也可能產(chǎn)生高溫并成為火災(zāi)源。儲能站一般配置緊密、能量密度高，一旦起火易迅速蔓延。以某南方儲能電站為例，一組電池模組因控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致過度放電，電池溫度激增引起熱失控，最終引發(fā)內(nèi)部明火并擴散至相鄰模組，導(dǎo)致整組電池艙需要緊急滅火處置。某南方儲能電站因控制系統(tǒng)故障，導(dǎo)致一組鋰離子電池過度放電，電池內(nèi)部出現(xiàn)短路并迅速升溫，誘發(fā)熱失控。在高溫下，電解液氣化并燃燒，最終引發(fā)電池艙內(nèi)明火。

（四）環(huán)境因素對火災(zāi)風(fēng)險的影響

高溫炎熱的地區(qū)容易使電氣設(shè)備過熱，風(fēng)沙與鹽霧會加快設(shè)備腐蝕和絕緣劣化，增加電氣故障概率。高濕度和強風(fēng)環(huán)境也會影響散熱與接觸性，增加過熱與放電風(fēng)險。自然災(zāi)害如雷擊、洪水、地震，可能直接破壞設(shè)備結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致線路短路和火花產(chǎn)生。以一處位于東南沿海的光伏電站為例，夏季雷雨頻繁，雷擊頻率高，一次閃電擊中高壓側(cè)隔離開關(guān)引發(fā)絕緣破壞，形成電弧并引燃附近聚積的塵土和雜物，造成局部火災(zāi)事故。位于山區(qū)的一座小型光伏變電站在夏季高溫干旱時節(jié)遭遇山火逼近。野火產(chǎn)生的高溫和煙塵增加了電站內(nèi)部電氣設(shè)備的過熱風(fēng)險，并對監(jiān)控系統(tǒng)造成干擾。盡管電氣線路正常，但外部高溫和浮塵加快了絕緣材料老化，增加了電纜接口產(chǎn)生電弧的可能性。

三、現(xiàn)有消防措施評估

（一）常用消防設(shè)施與技術(shù)手段

常用消防設(shè)施包括煙霧探測器、溫度傳感器、熱成像攝像頭、自動滅火系統(tǒng)（如氣體滅火、泡沫滅火、干粉滅火）等以及配套的報警與聯(lián)動裝置。這些設(shè)備可在早期探測火情并自動滅火，有效減少人員介入延遲。同時，在線診斷與遠程監(jiān)控技術(shù)為實時掌握設(shè)備運行狀態(tài)提供支持。例如，某大型光伏變電站通過部署分布式傳感器與紅外熱像儀，運維人員在監(jiān)控室便可及時發(fā)現(xiàn)組件接線盒過熱異常，并指令自動滅火裝置精準噴灑抑制劑，從而在火情擴大前迅速處置，減少損失。

（二）預(yù)防性措施與風(fēng)險管理策略

預(yù)防性措施與風(fēng)險管理策略包括嚴格的選材與設(shè)計規(guī)范、定期巡檢與維護、及時更換老化部件、完善電纜走向與隔離設(shè)計以及建立完整的安全責(zé)任制和風(fēng)險評價體系。通過對潛在危險源進行提前識別與分級管控，可有效降低火災(zāi)發(fā)生概率。例如，某風(fēng)電變電站在汛期前對變壓器和配電柜進行專項檢測和密封檢查，清理可燃物、緊固接線端子，并增加巡檢頻次，有效地避免了在大風(fēng)暴雨天氣下因絕緣受損而引發(fā)的電氣火災(zāi)風(fēng)險。

（三）應(yīng)急預(yù)案與人員培訓(xùn)現(xiàn)狀評估

雖然許多新能源變電站已編制了基本的應(yīng)急預(yù)案，但部分預(yù)案過于籠統(tǒng)，對特殊設(shè)備場景缺乏針對性。人員培訓(xùn)常流于形式，缺乏高強度演練，致使員工在實際火情中應(yīng)變不力。為了提升實戰(zhàn)能力，儲能變電站應(yīng)定期組織消防應(yīng)急演練，并利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬鋰電池?zé)崾Э厥鹿蕡鼍埃惯\維人員在逼真的虛擬環(huán)境中熟悉滅火流程和逃生路線。某儲能電站在數(shù)次模擬演練后，應(yīng)急小組的反應(yīng)速度與協(xié)作能力明顯提高，在真實突發(fā)故障中能迅速控制火勢，減少損失。

（四）消防設(shè)施的有效性與不足

盡管現(xiàn)有消防設(shè)施在技術(shù)層面較為完善，但在實際應(yīng)用中仍存在不足。例如，一些傳感器誤報率偏高或靈敏度不夠，導(dǎo)致火情未能在萌芽階段被及時發(fā)現(xiàn)；部分自動滅火系統(tǒng)啟動延遲或噴灑范圍有限，造成早期控制不力。某光伏電站曾在組件著火初期因氣體滅火系統(tǒng)啟動延誤，使火苗波及相鄰設(shè)備，擴大了損失范圍。為解決此類問題，需要針對不同場景，優(yōu)化滅火策略，提高傳感器精度與系統(tǒng)響應(yīng)速度，并定期檢驗與升級設(shè)備，以確保消防設(shè)施在關(guān)鍵時刻發(fā)揮最大效能。

四、優(yōu)化應(yīng)用管理

（一）建立完善的消防安全管理體系

建立完善的消防安全管理體系是確保新能源變電站消防安全的基礎(chǔ)。該體系應(yīng)包括組織結(jié)構(gòu)、職責(zé)分工、管理制度及操作規(guī)程等方面[3]。明確各級管理人員和操作人員的消防職責(zé)，確保責(zé)任到人。制定詳細的消防安全管理制度，涵蓋設(shè)備選型、安裝、運行、維護及應(yīng)急處置等環(huán)節(jié)，確保各項工作有章可循。建立定期審核和評估機制，及時發(fā)現(xiàn)和改進管理體系中的不足。通過引入ISO45001職業(yè)健康安全管理體系標準，某大型光伏變電站成功構(gòu)建了系統(tǒng)化的消防安全管理體系，實現(xiàn)了消防安全管理的規(guī)范化和制度化，提高了整體安全水平。

（二）加強定期檢查與設(shè)備維護策略

定期檢查與設(shè)備維護是預(yù)防火災(zāi)事故的重要措施。制定科學(xué)的檢查計劃，涵蓋電氣設(shè)備、消防設(shè)施及輔助系統(tǒng)，確保設(shè)備始終處于良好的運行狀態(tài)。維護策略應(yīng)包括預(yù)防性維護和預(yù)測性維護，前者通過定期保養(yǎng)減少故障發(fā)生，后者利用先進技術(shù)預(yù)測設(shè)備潛在的問題。例如，某風(fēng)電變電站實施了每月一次的全面設(shè)備檢查和季度性的深度維護，及時更換老化部件，并利用紅外熱成像技術(shù)檢測電氣連接點的溫度異常，有效預(yù)防了設(shè)備過熱和電氣火災(zāi)的發(fā)生，保障變電站持續(xù)穩(wěn)定運行。

（三）人員培訓(xùn)與演練的規(guī)范化與制度化

人員培訓(xùn)與演練是提升消防應(yīng)急能力的重要手段。通過系統(tǒng)化的培訓(xùn)，提升員工的消防技能，確保其在火災(zāi)發(fā)生時能夠正確應(yīng)對。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)涵蓋消防基礎(chǔ)知識、設(shè)備操作、應(yīng)急預(yù)案及逃生技能等。定期組織應(yīng)急演練，模擬真實火災(zāi)場景，檢驗和提高應(yīng)急響應(yīng)能力。例如，某儲能變電站每半年組織一次全員消防演練，涵蓋電池?zé)崾Э貞?yīng)急處理、滅火設(shè)備使用及人員疏散等內(nèi)容。通過多次演練，員工的應(yīng)急反應(yīng)速度和協(xié)作能力顯著提升，在實際火災(zāi)發(fā)生時能夠迅速、有效地控制火勢，減少損失。

（四）引入數(shù)據(jù)監(jiān)控與智能化管理手段

引入數(shù)據(jù)監(jiān)控與智能化管理手段，可以實現(xiàn)對變電站消防安全的實時監(jiān)控和智能管理。利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，建立全面的監(jiān)控系統(tǒng)，實時采集和分析各類數(shù)據(jù)，及時識別潛在風(fēng)險[4]。例如，某大型儲能變電站部署了智能傳感器網(wǎng)絡(luò)，實時監(jiān)測電池溫度、濕度、電壓等參數(shù)，并通過大數(shù)據(jù)分析預(yù)測可能的熱失控風(fēng)險。系統(tǒng)一旦檢測到異常，自動觸發(fā)報警并啟動應(yīng)急措施。同時，智能管理平臺能夠進行故障診斷，提高消防安全管理的效率和準確性，顯著降低火災(zāi)發(fā)生概率。

（五）建設(shè)安全評估模型與風(fēng)險管控平臺

構(gòu)建安全評估模型與風(fēng)險管控平臺，是實現(xiàn)科學(xué)管理和動態(tài)控制的重要手段。安全評估模型通過定量和定性的分析方法，對變電站的各類風(fēng)險進行評估，識別高風(fēng)險區(qū)域和關(guān)鍵設(shè)備。風(fēng)險管控平臺結(jié)合評估模型的結(jié)果，提供實時監(jiān)控、預(yù)警和決策支持。例如，某風(fēng)電變電站開發(fā)了基于人工智能的風(fēng)險評估模型，能夠動態(tài)評估設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境因素對火災(zāi)風(fēng)險的影響[5]。通過風(fēng)險管控平臺，管理人員可以實時查看各設(shè)備的風(fēng)險等級，及時采取針對性的防控措施。同時，平臺還支持對歷史數(shù)據(jù)的存儲與分析，幫助優(yōu)化風(fēng)險管理策略，提高整體消防安全水平。

結(jié)語

新能源風(fēng)電光伏儲能系統(tǒng)變電站的消防安全是保障新能源穩(wěn)定運行的重要環(huán)節(jié)。通過全面的風(fēng)險分析、有效的消防措施和科學(xué)的管理策略，可以顯著減少火災(zāi)風(fēng)險，提升系統(tǒng)的安全性和可靠性。未來，應(yīng)結(jié)合新技術(shù)，不斷優(yōu)化消防安全管理體系，確保新能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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