作者羅 薇，葛育英等
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摘要：近幾年，船舶載運電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生多起火災事故，造成重大財產(chǎn)損失，對船上人命安全也構成嚴重威脅。隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，船舶運輸電動(dòng)汽車(chē)的安全風(fēng)險日益突出，對航運業(yè)和監管部門(mén)提出了新的挑戰?；陔妱?dòng)汽車(chē)水路運輸和管理現狀，從鋰電池特性、電動(dòng)汽車(chē)類(lèi)型、滾裝運輸方式風(fēng)險和電動(dòng)汽車(chē)火災特點(diǎn)等方面分析船舶載運電動(dòng)汽車(chē)的安全風(fēng)險，并依此提出對策建議，供相關(guān)方面參考。關(guān)鍵詞：船舶運輸；滾裝船；電動(dòng)汽車(chē)；安全風(fēng)險；火災事故 近年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，全球著(zhù)名市場(chǎng)調研機構科納仕 ( Canalys ) 發(fā)布的《2021年全球電動(dòng)汽車(chē)研究報告》顯示：2021年全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量約為650萬(wàn)輛，比上年增長(cháng)109%，其中，中國大陸銷(xiāo)售的電動(dòng)汽車(chē)占全球電動(dòng)汽車(chē)的一半，共320萬(wàn)輛，占所有新車(chē)銷(xiāo)量的15%。2020年11月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃 ( 2021—2035年 )》提出：到2035年純電動(dòng)汽車(chē)成為銷(xiāo)售主流，公共領(lǐng)域用車(chē)全面電動(dòng)化。在碳達峰、碳中和目標背景下，電動(dòng)汽車(chē)普及是大勢所趨，由此產(chǎn)生的船舶運輸電動(dòng)汽車(chē)的需求也急劇增長(cháng)。 自電動(dòng)汽車(chē)問(wèn)世以來(lái)，因充電起火、碰撞起火、自燃等原因造成的火災時(shí)有發(fā)生，讓公眾對電動(dòng)汽車(chē)的安全性產(chǎn)生了擔憂(yōu)。特別是近幾年，船舶載運電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生多起火災事故，安全風(fēng)險日益突出，對航運業(yè)和監管部門(mén)提出了新的挑戰。2022年2月16日，載有約4 000輛大眾集團旗下豪車(chē)的巴拿馬籍“Felicity Ace”號滾裝船發(fā)生火災，最終導致船舶沉沒(méi)，引起了全球廣泛關(guān)注。電動(dòng)汽車(chē)的安全運輸迫切需要業(yè)界和監管部門(mén)深入研究。本文基于電動(dòng)汽車(chē)水路運輸和管理現狀，從鋰電池特性及風(fēng)險、電動(dòng)汽車(chē)類(lèi)型、滾裝運輸方式風(fēng)險和電動(dòng)汽車(chē)火災特點(diǎn)等方面分析船舶載運電動(dòng)汽車(chē)的安全風(fēng)險，進(jìn)而提出對策建議，供相關(guān)方面參考。 二、電動(dòng)汽車(chē)船舶運輸和管理現狀 不同于傳統燃油汽車(chē)，電動(dòng)汽車(chē)的能量主要來(lái)源于動(dòng)力電池。目前，市面上電動(dòng)汽車(chē)分為油電混動(dòng)、插電混動(dòng)以及純電三種類(lèi)型，車(chē)載動(dòng)力電池以三元電池和磷酸鐵鋰電池為主。根據中汽協(xié)和動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的統計數據，2021年我國電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池裝機量累計154.5 GWh。其中，三元電池裝機量占比48.1%，磷酸鐵鋰電池裝機量占比51.7%。 目前，船舶載運電動(dòng)汽車(chē)主要包括集裝箱運輸和滾裝運輸兩種形式。滾裝運輸是指將電動(dòng)汽車(chē)直接開(kāi)到船上置于船舶特定處所的運輸方式，具有安全性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此成為電動(dòng)汽車(chē)水路運輸最主要的物流方式。按照載運船舶類(lèi)型劃分，滾裝運輸又具體分為汽車(chē)運輸船、滾裝船以及滾裝客船三種情況。通常，汽車(chē)運輸船和滾裝船以運輸商品汽車(chē) ( 包括新車(chē)和二手汽車(chē) ) 為主，滾裝客船以運輸家用汽車(chē)為主。 依據《國際海運危險貨物規則》的要求，在水路運輸時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)屬于危險貨物 ( 第9類(lèi)雜項危險貨物 )，聯(lián)合國編號為UN 3171。但在滾裝運輸時(shí)，積載在船舶指定處所內的電動(dòng)汽車(chē)可按照普通貨物運輸。無(wú)論是按照危險貨物還是普通貨物管理，船舶載運電動(dòng)汽車(chē)都必須確保車(chē)內裝機電池的安全，防止電池在運輸過(guò)程中損壞、短路和意外啟動(dòng)。根據《中華人民共和國海上交通安全法》等相關(guān)法律法規，客船載運乘客不得同時(shí)載運危險貨物。從國際慣例和我國實(shí)際情況看，集裝箱運輸的電動(dòng)汽車(chē)均按照危險貨物管理，滾裝運輸的電動(dòng)汽車(chē)均按照普通貨物管理，符合《國際海運危險貨物規則》的要求。據了解，我國部分港口碼頭考慮到電動(dòng)汽車(chē)的潛在風(fēng)險和船舶消防局限，禁止其通過(guò)滾裝客船運輸。 三、船舶運輸電動(dòng)汽車(chē)安全風(fēng)險分析 無(wú)論是純電動(dòng)汽車(chē)、油電混合動(dòng)力汽車(chē)，還是插電式混合動(dòng)力汽車(chē)，其裝機電池均為鋰電池。鋰電池作為電動(dòng)汽車(chē)最重要的系統，也是決定汽車(chē)安全的重要因素，而電池的安全往往受生產(chǎn)工藝、電池材料、荷電狀態(tài)以及環(huán)境和操作等因素影響。 鋰電池按照形態(tài)可分為圓柱電池、方形電池和軟包電池等，其生產(chǎn)工藝有一定差異，但整體上可將鋰電池制造流程劃分為前段工序 ( 極片制造 )、中段工序 ( 電芯合成 ) 和后段工序 ( 化成封裝 )。由于鋰離子電池在安全性能方面的標準很高，因此在電池制造過(guò)程中對鋰電設備的精度、穩定性和自動(dòng)化水平都有極高的要求。如果在制造過(guò)程中存在安全缺陷，會(huì )影響鋰電池的性能及使用壽命，嚴重時(shí)甚至可能發(fā)生爆炸，威脅人身和財產(chǎn)安全。例如前幾年國內的造車(chē)新勢力威馬EX5就因為電池存在制造缺陷，導致化學(xué)性質(zhì)不穩定，接連發(fā)生多起自燃事故。 目前，動(dòng)力電池類(lèi)型以三元鋰電池 ( 如特斯拉、理想、蔚來(lái)及大眾等品牌 ) 和磷酸鐵鋰電池 ( 如比亞迪等品牌 ) 為主。三元鋰電池是正極材料使用鎳鈷錳酸鋰[Li ( NiCoMn ) O2]或者鎳鈷鋁酸鋰的三元正極材料的鋰電池，具有能量密度較高、續航能力強、抗低溫等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是電池穩定性較差，當溫度達到250～350 ℃時(shí)容易熱失控，在快速充電過(guò)程中存在較高的自燃風(fēng)險，對散熱性能的要求很苛刻。磷酸鐵鋰電池是一種使用磷酸鐵鋰 ( LiFePO4 ) 作為正極材料、碳作為負極材料的鋰離子電池，雖然能量密度、續航方面不如三元鋰電池，但使用循環(huán)壽命較長(cháng)，最大優(yōu)勢是安全性高，熱穩定性好，熱失控溫度普遍在500 ℃以上，電池自燃的風(fēng)險很低。新能源汽車(chē)國家大數據聯(lián)盟的報告顯示，2020年1—9月的電動(dòng)車(chē)起火事件中，使用三元鋰電池的車(chē)輛占比高達95%，磷酸鐵鋰電池只占5%。據悉，巴拿馬籍“Felicity Ace”號滾裝船火災事故中搭載的保時(shí)捷Taycan、奧迪e-tron、大眾ID.4等電動(dòng)汽車(chē)均使用三元鋰電池。 電池的荷電狀態(tài) ( State of Charge，簡(jiǎn)稱(chēng)SOC )，顧名思義是指電池中剩余電荷的可用狀態(tài)，一般用百分比來(lái)表示。當SOC降低到較低水平時(shí)，可有效地減緩鋰電池熱傳導的擴散并降低危險事故發(fā)生的風(fēng)險。2021年1月1日實(shí)施的由工業(yè)和信息化部及國家能源局指導編制的《電動(dòng)汽車(chē)安全指南》( 2019版 )，建議在運輸過(guò)程中電動(dòng)汽車(chē)的SOC保持在40%～70%之間。但需要注意的是，如果SOC過(guò)低，鋰電池會(huì )出現析鋰，而析鋰是電池發(fā)生熱失控的主要原因，這種情況會(huì )引起電池內短路，存在一定的安全隱患。 鋰電池引起火災事故主要原因包括內部短路、外部短路或過(guò)度充電等。鋰電池內部短路主要有機械失控、電化學(xué)失控以及溫度失控三種誘因。外部短路一般是電池安裝或維修操作不當引起的。過(guò)度充電火災一般發(fā)生在充電時(shí)。鋰電池如果長(cháng)時(shí)間處于高溫環(huán)境，發(fā)生擠壓或碰撞，或者在安裝、維修、充電時(shí)操作不當等，就可能引發(fā)電池的短路、漏液甚至發(fā)生燃燒、爆炸。 ( 二 ) 電動(dòng)汽車(chē)類(lèi)型及火災風(fēng)險 根據美國國家運輸安全委員會(huì ) ( NTSB ) 和運輸統計局 ( BTS ) 的數據，美國在2021年全年只有52輛純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生自燃，但是混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)生自燃事故的數量高達16 051起。按每10萬(wàn)輛銷(xiāo)售汽車(chē)中發(fā)生火災的車(chē)輛來(lái)算，混合動(dòng)力汽車(chē)的起火數量為3 474.5輛，純電動(dòng)汽車(chē)的起火數量只有25.1輛?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)的起火概率是純電動(dòng)汽車(chē)的138倍，混動(dòng)汽車(chē)安全風(fēng)險要遠高于純電動(dòng)汽車(chē)。主要原因是混動(dòng)汽車(chē)結構過(guò)于復雜，既擁有傳統燃油車(chē)復雜的機械、電路結構，又搭載了純電動(dòng)汽車(chē)最容易發(fā)生自燃的動(dòng)力電池，幾乎同時(shí)擁有純電動(dòng)汽車(chē)與傳統燃油車(chē)這兩種車(chē)型起火的“病根”。 有資料顯示，使用過(guò)的電池很大比例存在不同程度的析鋰現象，原則上使用過(guò)的電動(dòng)汽車(chē)安全風(fēng)險要高于新出廠(chǎng)的電動(dòng)汽車(chē)。2020年6月4日，挪威籍汽車(chē)運輸船“Hoegh Xiamen”號發(fā)生火災事故，據稱(chēng)原因就是船上一輛二手汽車(chē)的電池自燃?；趯Χ制?chē)安全風(fēng)險的考慮，目前越來(lái)越多汽車(chē)運輸船承運人開(kāi)始拒絕運輸存在風(fēng)險的二手電動(dòng)汽車(chē)。 ( 三 ) 滾裝運輸方式帶來(lái)的風(fēng)險 近幾年船載電動(dòng)汽車(chē)火災事故大多發(fā)生于滾裝運輸中。與集裝箱獨立運輸方式不同，滾裝運輸是通過(guò)船舶尾跳板將車(chē)輛開(kāi)上船，通過(guò)船內甲板間的斜坡及升降機到達原計劃甲板，停放在計劃位置，并進(jìn)行捆扎。對于大型貨車(chē)，采用綁帶捆扎輪轂或前后牽引鉤，將車(chē)輛固定在甲板上。但對于小型家用汽車(chē)和客車(chē)，由于汽車(chē)本身無(wú)專(zhuān)用系固點(diǎn)，因此僅使用楔形木塊塞住四個(gè)車(chē)輪以達到固定目的。在大風(fēng)浪航行條件下，船舶往往會(huì )產(chǎn)生較大的橫搖和較小的搖擺周期，隨著(zhù)船舶搖擺，車(chē)輛極容易發(fā)生位移，引起車(chē)輛之間的擠壓碰撞，進(jìn)而造成電池受損，發(fā)生自燃。 電動(dòng)汽車(chē)作為新興產(chǎn)業(yè)，在過(guò)去幾年經(jīng)歷了飛速發(fā)展，船舶運輸量暴增。在確保鋰電池安全的前提下，積載于特定的安全處所，是電動(dòng)汽車(chē)作為普通貨物滾裝運輸的重要條件。目前現行有效的SOLAS公約和國內船檢技術(shù)法規對車(chē)輛處所、滾裝處所、特種處所的定義，僅考慮了裝載燃油汽車(chē)的情形，不包括載運電動(dòng)汽車(chē)的情況，滾裝客船、滾裝貨船現有的防火分隔、車(chē)輛艙消防布置能否滿(mǎn)足載運電動(dòng)汽車(chē)的安全要求，值得探討。 同時(shí)，滾裝運輸時(shí)的電動(dòng)汽車(chē)與燃油汽車(chē)混裝，車(chē)輛間的間距非常小，通常僅留有夠一人通過(guò)的過(guò)道。一旦發(fā)生火情，難以及時(shí)準確地確定起火點(diǎn)、起火物以及火勢等情況。車(chē)輛之間的相互影響、狹窄的救援通道給消防應急帶來(lái)了極大的困難。 ( 四 ) 電動(dòng)汽車(chē)火災特點(diǎn) 不同于燃油汽車(chē)火災，電動(dòng)汽車(chē)火災具有類(lèi)型復雜、溫度高、難撲救、易復燃、火勢快等特點(diǎn)。據了解，鋰電池從出現燃燒跡象到猛烈燃燒，只需要6 s，其燃燒溫度將達到600～1 000 ℃，遠超普通汽柴油著(zhù)火時(shí)達到的400 ℃左右的溫度[1]，鋰電池燃燒還伴隨著(zhù)火焰噴射和高溫腐蝕性液體飛濺。同時(shí)，由于車(chē)內鋰電池起火伴隨著(zhù)較為復雜的化學(xué)反應，無(wú)氧環(huán)境也可以劇烈反應，一旦電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生火災，二氧化碳、泡沫干粉、壓力水霧等常規滅火方法難以有效滅火，即便撲滅明火，化學(xué)反應和高溫也非常容易導致復燃，直至電池燃盡。美國消防協(xié)會(huì ) ( NFPA ) 對鋰電池的研究表明，真正能滅鋰電池火的滅火劑目前是不存在的。因此，做好風(fēng)險預控、防止電動(dòng)汽車(chē)火災發(fā)生才是保障安全的關(guān)鍵。 ( 一 ) 開(kāi)展電動(dòng)汽車(chē)危險性研究，完善滾裝船運輸電動(dòng)汽車(chē)安全舉措 隨著(zhù)“雙碳”戰略的不斷推進(jìn)，鋰電池電動(dòng)車(chē)的數量將快速增長(cháng)，通過(guò)水路 ( 尤其是環(huán)渤海地區、瓊州海峽和舟山群島等區域 ) 運輸電動(dòng)汽車(chē)的需求會(huì )持續增加，建議深入開(kāi)展電動(dòng)汽車(chē)危險性及水路安全運輸條件研究，分析電動(dòng)汽車(chē)火災發(fā)生、發(fā)展和演變的機理與特點(diǎn)，運用科學(xué)的方法做好風(fēng)險源辨識以及風(fēng)險防控，探索建立并完善船舶載運電動(dòng)汽車(chē)的相關(guān)制度、規范和標準，指導電動(dòng)汽車(chē)水路安全運輸。一是開(kāi)展滾裝船載運電動(dòng)汽車(chē)貨艙適裝能力評估，制定汽車(chē)運輸船、滾裝船和滾裝客船貨艙布置以及消防設施等技術(shù)檢驗規范，并有針對性地修訂SOLAS公約、《IMDG規則》和國內船檢技術(shù)法規，滿(mǎn)足船舶安全運輸要求。二是借鑒普通燃油汽車(chē)滾裝運輸實(shí)踐經(jīng)驗，制定滾裝船舶載運電動(dòng)汽車(chē)安全運輸技術(shù)標準，提高電動(dòng)汽車(chē)運輸安全。三是針對二手電動(dòng)汽車(chē)的安全風(fēng)險，研究二手電動(dòng)汽車(chē)滾裝安全運輸的可行性，提出風(fēng)險防控舉措，設置禁運標準。 ( 二 ) 運輸企業(yè)積極落實(shí)安全生產(chǎn)主體責任，采取有效措施做好風(fēng)險防控 一是要切實(shí)加強上船前安全檢查，嚴格控制有安全隱患的電動(dòng)汽車(chē)上船。二是要科學(xué)實(shí)施分類(lèi)分區管理，建立電動(dòng)汽車(chē)的登記制度，設置電動(dòng)汽車(chē)專(zhuān)門(mén)積載區，不得與燃油車(chē)輛混合積載，車(chē)輛之間保持有效的安全距離。三是要強化運輸途中的安全保護和巡查監視。嚴格按照系固手冊對車(chē)輛進(jìn)行綁扎系固，利用先進(jìn)的監測監視設備，加強對貨艙的安全檢查力度[2]。四是要強化應急處置能力。制定船舶電動(dòng)汽車(chē)火災事故應急處置預案，定期組織船員及相關(guān)人員開(kāi)展船上應急演習和培訓，提升船員識險避險能力，提高專(zhuān)業(yè)素養和應急處置技能。 ( 三 ) 加強對消防技術(shù)的研發(fā)，提高電動(dòng)汽車(chē)火災事故應急處置水平 由于缺乏有效的鋰電池火災消防措施，電動(dòng)汽車(chē)起火后難以有效撲滅，一般要待車(chē)中電池燃盡后方能徹底滅火。建議海事管理機構聯(lián)合消防部門(mén)、科研院所和企業(yè)共同開(kāi)展電動(dòng)汽車(chē)火災消防技術(shù)研發(fā)，開(kāi)發(fā)有針對性的滅火裝置或方法，增強火災事故應急處置能力，降低火災影響。[1] 高申.淺析新能源汽車(chē)在滾裝船上的安全運輸風(fēng)險與防范措施[J].青島遠洋船員職業(yè)學(xué)院學(xué)報,2020(4):36-35.[2] 符干聰.新能源汽車(chē)在瓊州海峽滾裝運的火災風(fēng)險性分析與對策研究[J].航運經(jīng)緯,2018(11):25-29.
