船载新能源车着火 5亿美元损失后的警示

船载新能源车着火 5亿美元损失后的警示

近日，日本商船三井与德国安联保险就一艘载有新能源汽车的PCTC火灾沉没事故对大众集团提起诉讼，其认为船上托运的一辆保时捷电动汽车锂电池故障是导致本次火灾的主因

近日，日本商船三井和德国安联保险（AGCS）就“Felicity Ace”号汽车运输船（PCTC）火灾沉没事故对大众汽车集团（大众集团）提起诉讼，其认为大众集团托运的一辆保时捷电动汽车Taycan的锂电池故障是导致本次火灾的主要原因。荷兰海岸警卫队在调查“Fremantle Highway”号火灾事故中也表示，最初的起火点源自于一辆电动车，随后火情迅速蔓延。AGCS在其发布的《2022年安全与航运回顾》报告中指出，在过去的十年中，运载汽车发生火灾导致的船舶安全事故已经成为航运保险业损失的主要驱动因素之一，在很多情况下这类事故会导致货物和船舶的全损，因此赔付金额极其高昂，仅“Felicity Ace”号事故中包括船舶和载运汽车在内的损失总价值约为5亿美元。

PCTC起火幕后“黑手”

2023年是PCTC市场非同寻常的一年，汽车海运行业并未受到全球主要地区经济逆风的影响，反而在有史以来最好的市场行情的基础上更上一层台阶。克拉克森的数据显示，2023年全球PCTC的新签订单量达82艘、合计69.1万车位，继续刷新订单运力的历史新高，截至2024年3月初已有10艘订单成交。招商工业产研中心的研究认为，自2017年以来，全球汽车海运贸易的绝大部分增量都由新能源汽车贡献，其在汽车海运贸易总量中的占比已经从疫情前的不到10%大幅提升至目前的近30%（见图1）。

与此同时，锂电池的安全特性也引起业界对于船舶载运新能源汽车安全——尤其是消防安全的高度关注。本文整理了2019年以来公开报道的汽车滚装船（包括PCTC、货物滚装船和客滚船）重大火灾事故，其中绝大多数火灾是由船舶上载运的汽车起火引起，并且越来越多的证据开始指向电动汽车的锂电池（见表1）。

目前全球已有多家机构针对汽车海运消防安全开展专项研究，包括挪威船级社（DNV）联合北欧航运保险协会（Cefor）成立的AFV研究工作站，欧洲海事安全局（EMSA）牵头的“FIRESAFE I&II”项目，由欧盟资助、国际海上保险联盟（IUMI）等牵头的“CFIS LASH FIRE”项目，以及布雷塔尼亚保赔协会（Britannia P&I）联合日本邮船（NYK）以及日本海上防灾中心的实测项目等，当然还有业界非常关注的国际海事组织（IMO）船舶系统和设备分委会（SSE）针对船舶载运新能源汽车火灾风险的专项议题，IMO已于2022年的MSC105会议上采纳中国的提案建议，评估现有消防措施的充分性，以降低载运新能源车辆船舶的火灾风险，并在SSE第9次会议上同意纳入后续议程。

船舶火灾风险的防范至少要从技术层面和安全管理体系两个维度去综合考虑，由于篇幅所限，本文重点从技术角度谈谈船舶载运新能源汽车（本文特指电动汽车）的火灾风险预防及处置措施。

通过AGCS发布的《2022年安全与航运回顾》报告、EMSA发布的《关于货/客滚船滚装处所载运使用替代燃料的汽车（AFVs）的安全指南》，可以清晰地看出，船舶载运电动汽车的火灾风险防范及处置的几个关键技术要素包括：确保电池性能可控、火灾前期监测、灭火系统加强等，而这些针对性措施都由锂电池的特性所决定。值得一提的是，在今年3月初刚刚结束的IMO船舶系统和设备分委会第10次会议上确定载运新能源车辆船舶的消防要求的路线图，提出在识别新能源车辆相较传统燃油车辆的火灾风险的基础上，考虑基于目标的方法识别现有要求差距并考虑如何消除差距，并明确指出火灾探测、火灾确认（视频监测）、结构防火、固定式灭火系统以及其他方式（包括露天甲板的保护）等几大重点关注和发展方向。

电动车起火存误区

电动汽车比燃油车更容易引发火灾？

答案是否定的。拿电动汽车市场渗透率最高的北欧国家来说，以瑞典统计数据为例，2018—2021年，该国纯电及混动汽车的火灾事故率仅为万分之1.26，而燃油车达万分之8.8；其他的新能源汽车大国方面，AutoInsurance EZ数据显示2020年美国燃油车起火事故为每10万辆1530起，而纯电动汽车仅为每10万辆25起；中国2020年的新能源汽车起火事故率为万分之0.26，明显低于当年燃油车的万分之1到万分之2。

电动汽车火灾的火势比燃油车火灾更为猛烈？

之所以产生这个印象是因为锂电池起火呈喷射状，看起来短时间内的起火强度更大。事实上，就整车火灾的火势强度而言，电动汽车与燃油车几乎没有差别，因为汽车中的绝大多数化学能量来自于座椅、内饰、机舱和轮胎等材料，电池或燃油只占很小的一部分，影响较小。

电动汽车火灾产生的烟雾毒性比燃油车更大？

锂电池燃烧产生的氟化氢确实具有很强的毒性，电动汽车火灾中检测到的氟化氢浓度约为燃油车火灾的2倍。然而实际上所有类型的火灾释放出的烟雾和气体都有毒，常规火灾中的一氧化碳和氰化氢才是导致死亡最常见的原因。“LashFire”项目研究报告透露，根据瑞典消防部门的实测，当人仅佩戴呼吸器时，需要在100ppm氟化氢环境中暴露超14个小时才有可能从皮肤中渗透进体内足以致死的量，这意味着目前船舶上配备的紧急逃生呼吸装置（EEBD）和消防员装备从效果上来说足以应付因锂电池着火引发的火灾。当然，在数量和布置上，可能需要考虑进一步的针对性调整。

综合上述分析看起来电动汽车火灾并非“洪水猛兽”，国际海上保险联盟已经在其报告中指出，电动汽车火灾不会比燃油车更加危险，而且目前也没有证据表明电动汽车比燃油车更容易发生火灾。德国等国家在其向IMO提交的SSE10/16号文件中也提供了火灾试验及相关事故中获得的经验教训，结果表明，运输新能源汽车的船舶和运输传统汽车船舶的火灾危险性没有特殊区别。全球最大的PCTC运营商华轮威尔森（Wallenius Wilhelmsen）同样认为PCTC最大的火灾风险并非来源于电动汽车，而是二手的内燃机汽车。

锂电池抬高运输要求

之所以业界对于滚装船火灾事故极为敏感和重视，是因为滚装船从设计上应对火灾就有先天的弱点。为最大化提升装载能力，滚装船设计有多层甲板，其中部分是上下可调节甲板，且纵向舱室没有隔断舱壁，叠加开放式的通风系统，起火后很难就地隔离和控制火势，容易造成火势迅速蔓延。再加上锂电池易自燃、火势快、难扑灭、易复燃的先天特点，因此对船舶运输途中的风险预防和及时有效处置提出以下极高的要求。

一是确保运输途中电池性能可控。热失控、充电不当、外部碰撞是引发锂电池自燃的最常见的三种情况。据统计，电动汽车火灾事故起因中动力电池自燃的占比接近1/3。为保障海运过程中载运汽车的电池性能安全可控，应当采取以下措施：严查事故车辆、二手车辆、老旧车辆，对电池系统存在故障或明显隐患的拒绝装船；要求装船电动汽车尽量保持在最佳荷电状态；原则上禁止在船上对电动车进行充电，除非采取额外安全监管措施；强化对电动汽车的绑扎系固，防止恶劣海况下的移位和碰撞；保持良好的通风条件。

二是格外强调火灾的早期监控和探测。锂电池通常位于密封单元内，且处于电动汽车中比较隐蔽的位置，如底盘等，初期的异常极难观测。同时，锂电池的火灾突发性强，燃烧速度极快，从出现燃烧现象到猛烈燃烧往往只需要几秒钟时间，且热失控传播速率呈递增趋势，加之燃烧呈喷射状态，火势极易向四周蔓延，可以说一旦起火，留给船员和自动灭火系统的反应时间十分有限，因此持续的实时监测和早期火灾的探测能力极为关键。华轮威尔森的实践操作认为，当火灾探测系统显示船舶车辆甲板的某个区域温度达60°C时，就已经发生火灾，此时应当立即执行灭火程序。

为此，在船舶上常规的感温探头和烟雾探测系统的基础上，有必要增加视频监测系统（CCTV）、气体探测仪、热扫描仪以及热成像摄像头等高精检测设备，对于及时发现电动汽车火灾的早期苗头、将火势控制在最小的范围内具有重要意义。作为全球第四大PCTC运营商，商船三井在2023年10月决定在其10艘在建的PCTC的货舱内安装由色列Captain's Eye公司提供的摄像头和人工智能（AI）系统，以提供早期火灾探测功能，并计划在现有PCTC上也加装该系统。

三是重点考虑灭火系统的加强。锂电池的起火伴随着复杂的化学反应，即便是在无氧环境中也会剧烈燃烧，常规手段几乎没有办法彻底灭火，而在燃烧过程中产生的大量热量并不会随着明火被扑灭而迅速散发，其内部仍处于高温状态从而极易复燃。

目前船舶上常用的灭火措施包括干粉灭火、泡沫灭火、二氧化碳灭火和水雾喷淋以及消防水枪等，其中干粉灭火器虽然在初始情况下能把明火灭掉，但干粉并不能降低锂电池内部的温度，灭火的锂电池容易复燃，甚至发生爆炸；泡沫灭火器喷出的泡沫则会附着在电池外围形成热绝缘体，从而增加化学反应，产生更多的热量；二氧化碳灭火只能消灭由锂电池起火引发的常规火灾，对无氧环境中仍然剧烈燃烧的锂电池本身几乎不起作用；水雾喷淋和消防水枪倒是可以在扑灭明火的同时对锂电池进行持续降温，直至其内部完全冷却，但用水量极大。

如何优化和加强汽车滚装船上的灭火系统是接下来船舶设计中需要解决的重点问题。德国方面的研究表明，在消防水中添加F-500和Firesorb添加剂后，灭火效果大为改观；国际海上保险联盟的研究认为水幕系统（Drencher systems）能够有效应对滚装船火灾事故，应与视频监测系统集成安装等，类似这些前沿的研究成果值得进一步追踪探索。

四是对电动汽车分区和隔离的必要性。布雷塔尼亚保赔协会联合日本海上防灾中心的实船试验表明，间隔超一辆车的宽度停放就能使船上火势蔓延时间从5分钟延长至10～20分钟，为船员和消防系统灭火争取更多的反应时间，显然这也牺牲了较多的装载经济性。

为此，业界有声音提出考虑针对电动汽车开发设计专用的PCTC型，包括“全封闭式”储存运输船等，以重新平衡载运新能源汽车的安全性和装载经济性。不过从设计角度而言，当前最现实的提升路径仍然是消防安全设计的优化，如梳理优化船员居住区布置和疏散路线，更好保护人员免受汽车甲板火灾影响等。

在汽车电动化转型的时代趋势之下，确保载运新能源汽车的消防安全对汽车滚装船而言将从一个“加分项”转变为“必选项”，必须从设计端进行顶层考虑和优化，从制造和配套端确保准确高效的早期探火和灵活有效的灭火措施，并从运营端制定严密而长效的车辆装载管理机制以及培训、应急计划，多措并举打造切实安全的新能源汽车海运供应链。

（来源：航运交易公报 作者单位：招船载新能源车着火 5亿美元损失后的警示

近日，日本商船三井与德国安联保险就一艘载有新能源汽车的PCTC火灾沉没事故对大众集团提起诉讼，其认为船上托运的一辆保时捷电动汽车锂电池故障是导致本次火灾的主因

近日，日本商船三井和德国安联保险（AGCS）就“Felicity Ace”号汽车运输船（PCTC）火灾沉没事故对大众汽车集团（大众集团）提起诉讼，其认为大众集团托运的一辆保时捷电动汽车Taycan的锂电池故障是导致本次火灾的主要原因。荷兰海岸警卫队在调查“Fremantle Highway”号火灾事故中也表示，最初的起火点源自于一辆电动车，随后火情迅速蔓延。AGCS在其发布的《2022年安全与航运回顾》报告中指出，在过去的十年中，运载汽车发生火灾导致的船舶安全事故已经成为航运保险业损失的主要驱动因素之一，在很多情况下这类事故会导致货物和船舶的全损，因此赔付金额极其高昂，仅“Felicity Ace”号事故中包括船舶和载运汽车在内的损失总价值约为5亿美元。

PCTC起火幕后“黑手”

2023年是PCTC市场非同寻常的一年，汽车海运行业并未受到全球主要地区经济逆风的影响，反而在有史以来最好的市场行情的基础上更上一层台阶。克拉克森的数据显示，2023年全球PCTC的新签订单量达82艘、合计69.1万车位，继续刷新订单运力的历史新高，截至2024年3月初已有10艘订单成交。招商工业产研中心的研究认为，自2017年以来，全球汽车海运贸易的绝大部分增量都由新能源汽车贡献，其在汽车海运贸易总量中的占比已经从疫情前的不到10%大幅提升至目前的近30%（见图1）。

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与此同时，锂电池的安全特性也引起业界对于船舶载运新能源汽车安全——尤其是消防安全的高度关注。本文整理了2019年以来公开报道的汽车滚装船（包括PCTC、货物滚装船和客滚船）重大火灾事故，其中绝大多数火灾是由船舶上载运的汽车起火引起，并且越来越多的证据开始指向电动汽车的锂电池（见表1）。

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目前全球已有多家机构针对汽车海运消防安全开展专项研究，包括挪威船级社（DNV）联合北欧航运保险协会（Cefor）成立的AFV研究工作站，欧洲海事安全局（EMSA）牵头的“FIRESAFE I&II”项目，由欧盟资助、国际海上保险联盟（IUMI）等牵头的“CFIS LASH FIRE”项目，以及布雷塔尼亚保赔协会（Britannia P&I）联合日本邮船（NYK）以及日本海上防灾中心的实测项目等，当然还有业界非常关注的国际海事组织（IMO）船舶系统和设备分委会（SSE）针对船舶载运新能源汽车火灾风险的专项议题，IMO已于2022年的MSC105会议上采纳中国的提案建议，评估现有消防措施的充分性，以降低载运新能源车辆船舶的火灾风险，并在SSE第9次会议上同意纳入后续议程。

船舶火灾风险的防范至少要从技术层面和安全管理体系两个维度去综合考虑，由于篇幅所限，本文重点从技术角度谈谈船舶载运新能源汽车（本文特指电动汽车）的火灾风险预防及处置措施。

通过AGCS发布的《2022年安全与航运回顾》报告、EMSA发布的《关于货/客滚船滚装处所载运使用替代燃料的汽车（AFVs）的安全指南》，可以清晰地看出，船舶载运电动汽车的火灾风险防范及处置的几个关键技术要素包括：确保电池性能可控、火灾前期监测、灭火系统加强等，而这些针对性措施都由锂电池的特性所决定。值得一提的是，在今年3月初刚刚结束的IMO船舶系统和设备分委会第10次会议上确定载运新能源车辆船舶的消防要求的路线图，提出在识别新能源车辆相较传统燃油车辆的火灾风险的基础上，考虑基于目标的方法识别现有要求差距并考虑如何消除差距，并明确指出火灾探测、火灾确认（视频监测）、结构防火、固定式灭火系统以及其他方式（包括露天甲板的保护）等几大重点关注和发展方向。

电动车起火存误区

电动汽车比燃油车更容易引发火灾？

答案是否定的。拿电动汽车市场渗透率最高的北欧国家来说，以瑞典统计数据为例，2018—2021年，该国纯电及混动汽车的火灾事故率仅为万分之1.26，而燃油车达万分之8.8；其他的新能源汽车大国方面，AutoInsurance EZ数据显示2020年美国燃油车起火事故为每10万辆1530起，而纯电动汽车仅为每10万辆25起；中国2020年的新能源汽车起火事故率为万分之0.26，明显低于当年燃油车的万分之1到万分之2。

电动汽车火灾的火势比燃油车火灾更为猛烈？

之所以产生这个印象是因为锂电池起火呈喷射状，看起来短时间内的起火强度更大。事实上，就整车火灾的火势强度而言，电动汽车与燃油车几乎没有差别，因为汽车中的绝大多数化学能量来自于座椅、内饰、机舱和轮胎等材料，电池或燃油只占很小的一部分，影响较小。

电动汽车火灾产生的烟雾毒性比燃油车更大？

锂电池燃烧产生的氟化氢确实具有很强的毒性，电动汽车火灾中检测到的氟化氢浓度约为燃油车火灾的2倍。然而实际上所有类型的火灾释放出的烟雾和气体都有毒，常规火灾中的一氧化碳和氰化氢才是导致死亡最常见的原因。“LashFire”项目研究报告透露，根据瑞典消防部门的实测，当人仅佩戴呼吸器时，需要在100ppm氟化氢环境中暴露超14个小时才有可能从皮肤中渗透进体内足以致死的量，这意味着目前船舶上配备的紧急逃生呼吸装置（EEBD）和消防员装备从效果上来说足以应付因锂电池着火引发的火灾。当然，在数量和布置上，可能需要考虑进一步的针对性调整。

综合上述分析看起来电动汽车火灾并非“洪水猛兽”，国际海上保险联盟已经在其报告中指出，电动汽车火灾不会比燃油车更加危险，而且目前也没有证据表明电动汽车比燃油车更容易发生火灾。德国等国家在其向IMO提交的SSE10/16号文件中也提供了火灾试验及相关事故中获得的经验教训，结果表明，运输新能源汽车的船舶和运输传统汽车船舶的火灾危险性没有特殊区别。全球最大的PCTC运营商华轮威尔森（Wallenius Wilhelmsen）同样认为PCTC最大的火灾风险并非来源于电动汽车，而是二手的内燃机汽车。

锂电池抬高运输要求

之所以业界对于滚装船火灾事故极为敏感和重视，是因为滚装船从设计上应对火灾就有先天的弱点。为最大化提升装载能力，滚装船设计有多层甲板，其中部分是上下可调节甲板，且纵向舱室没有隔断舱壁，叠加开放式的通风系统，起火后很难就地隔离和控制火势，容易造成火势迅速蔓延。再加上锂电池易自燃、火势快、难扑灭、易复燃的先天特点，因此对船舶运输途中的风险预防和及时有效处置提出以下极高的要求。

一是确保运输途中电池性能可控。热失控、充电不当、外部碰撞是引发锂电池自燃的最常见的三种情况。据统计，电动汽车火灾事故起因中动力电池自燃的占比接近1/3。为保障海运过程中载运汽车的电池性能安全可控，应当采取以下措施：严查事故车辆、二手车辆、老旧车辆，对电池系统存在故障或明显隐患的拒绝装船；要求装船电动汽车尽量保持在最佳荷电状态；原则上禁止在船上对电动车进行充电，除非采取额外安全监管措施；强化对电动汽车的绑扎系固，防止恶劣海况下的移位和碰撞；保持良好的通风条件。

二是格外强调火灾的早期监控和探测。锂电池通常位于密封单元内，且处于电动汽车中比较隐蔽的位置，如底盘等，初期的异常极难观测。同时，锂电池的火灾突发性强，燃烧速度极快，从出现燃烧现象到猛烈燃烧往往只需要几秒钟时间，且热失控传播速率呈递增趋势，加之燃烧呈喷射状态，火势极易向四周蔓延，可以说一旦起火，留给船员和自动灭火系统的反应时间十分有限，因此持续的实时监测和早期火灾的探测能力极为关键。华轮威尔森的实践操作认为，当火灾探测系统显示船舶车辆甲板的某个区域温度达60°C时，就已经发生火灾，此时应当立即执行灭火程序。

为此，在船舶上常规的感温探头和烟雾探测系统的基础上，有必要增加视频监测系统（CCTV）、气体探测仪、热扫描仪以及热成像摄像头等高精检测设备，对于及时发现电动汽车火灾的早期苗头、将火势控制在最小的范围内具有重要意义。作为全球第四大PCTC运营商，商船三井在2023年10月决定在其10艘在建的PCTC的货舱内安装由色列Captain's Eye公司提供的摄像头和人工智能（AI）系统，以提供早期火灾探测功能，并计划在现有PCTC上也加装该系统。

三是重点考虑灭火系统的加强。锂电池的起火伴随着复杂的化学反应，即便是在无氧环境中也会剧烈燃烧，常规手段几乎没有办法彻底灭火，而在燃烧过程中产生的大量热量并不会随着明火被扑灭而迅速散发，其内部仍处于高温状态从而极易复燃。

目前船舶上常用的灭火措施包括干粉灭火、泡沫灭火、二氧化碳灭火和水雾喷淋以及消防水枪等，其中干粉灭火器虽然在初始情况下能把明火灭掉，但干粉并不能降低锂电池内部的温度，灭火的锂电池容易复燃，甚至发生爆炸；泡沫灭火器喷出的泡沫则会附着在电池外围形成热绝缘体，从而增加化学反应，产生更多的热量；二氧化碳灭火只能消灭由锂电池起火引发的常规火灾，对无氧环境中仍然剧烈燃烧的锂电池本身几乎不起作用；水雾喷淋和消防水枪倒是可以在扑灭明火的同时对锂电池进行持续降温，直至其内部完全冷却，但用水量极大。

如何优化和加强汽车滚装船上的灭火系统是接下来船舶设计中需要解决的重点问题。德国方面的研究表明，在消防水中添加F-500和Firesorb添加剂后，灭火效果大为改观；国际海上保险联盟的研究认为水幕系统（Drencher systems）能够有效应对滚装船火灾事故，应与视频监测系统集成安装等，类似这些前沿的研究成果值得进一步追踪探索。

四是对电动汽车分区和隔离的必要性。布雷塔尼亚保赔协会联合日本海上防灾中心的实船试验表明，间隔超一辆车的宽度停放就能使船上火势蔓延时间从5分钟延长至10～20分钟，为船员和消防系统灭火争取更多的反应时间，显然这也牺牲了较多的装载经济性。

为此，业界有声音提出考虑针对电动汽车开发设计专用的PCTC型，包括“全封闭式”储存运输船等，以重新平衡载运新能源汽车的安全性和装载经济性。不过从设计角度而言，当前最现实的提升路径仍然是消防安全设计的优化，如梳理优化船员居住区布置和疏散路线，更好保护人员免受汽车甲板火灾影响等。

在汽车电动化转型的时代趋势之下，确保载运新能源汽车的消防安全对汽车滚装船而言将从一个“加分项”转变为“必选项”，必须从设计端进行顶层考虑和优化，从制造和配套端确保准确高效的早期探火和灵活有效的灭火措施，并从运营端制定严密而长效的车辆装载管理机制以及培训、应急计划，多措并举打造切实安全的新能源汽车海运供应链。

（来源：航运交易公报 作者单位：招商局工业集团有限公司）商局工业集团有限公司）