CN111342558B - 具有事故隔离处置功能的储能电站 - Google Patents

Abstract

具有事故隔离处置功能的储能电站，其特征在于：包括运行区域(1)、隔离区域(2)和运送装置，运行区域(1)中放置若干个储能电池预制舱(4)；当储能电站正常运行时，运行区域(1)中的储能电池预制舱(4)正常工作，隔离区域(2)处于空置状态；当某个储能电池预制舱(4)发生事故时，启动运送装置、与发生事故的储能电池预制舱(4)连接，并通过运送装置将发生事故的储能电池预制舱(4)从运行区域(1)转移到隔离区域(2)；在隔离区域(2)中对发生事故的储能电池预制舱(4)进行隔离和处置、防止事故的蔓延；能够把事故损失控制在可以接受的程度之内。

Description

具有事故隔离处置功能的储能电站

技术领域

本发明涉及储能电站管理技术领域，尤其涉及一种具有事故隔离处置功能的储能电站。

背景技术

现有电化学储能电站中，需要大规模的使用电池。由于电池本身存在不可忽视的安全性问题，在大规模使用的情况下、并且是以深度放电和充电作为主要使用方式，使得储能电站事故发生的可能性和危险程度增高；另外，当储能电站中某个模块发生事故时，若不能进行及时、合理的进行处置，将会导致事态迅速恶化、并波及整体系统形成连锁反应，从而造成无法挽回的巨大损失和安全风险。

现有技术中，基于电池的储能电站通常采用（集装箱式）预制舱户外布置的设计。而现有的事故处理方案中，首先是针对发生问题的电池模块进行处置、进而对发生问题的电池模块所在的预制舱进行处置；

现有技术处理事故的原则是尽量将事故范围限制在最小的范围之内、以降低损失，但现有的处理方案并不能做到万无一失，鉴于电池失控后将发生难以预测的剧烈反应，现有的储能电池预制舱为固定安装布置、并且集中在一个较小的区域中，因此一旦某个储能电池预制舱发生失控事故将迅速蔓延到整个储能电站；上述的恶性事故已多次发生。综上所述，有必要采取更加有效的措施防患于未然。

发明内容

防止火灾等恶性事故蔓延的最直接的手段就是实现有效的隔离，本发明的技术方案就是通过设置运送装置，在发生事故的第一时间将有问题的储能电池预制舱运送到独立的隔离区域、远离储能电站的运行区域；同时对有问题的预制舱进行事故排查和处置；这样，即使该预制舱彻底损毁，事故也不会蔓延到整个储能电站，最大限度的保证了系统的安全性。

本发明的技术方案是：具有事故隔离处置功能的储能电站，包括运行区域、隔离区域和运送装置，运行区域中放置若干个储能电池预制舱；

当储能电站正常运行时，运行区域中的储能电池预制舱正常工作，隔离区域处于空置状态；

当某个储能电池预制舱发生事故时，启动运送装置、与发生事故的储能电池预制舱连接，并通过运送装置将发生事故的储能电池预制舱从运行区域转移到隔离区域；在隔离区域中对发生事故的储能电池预制舱进行隔离和处置、防止事故的蔓延。

为了便于操作，储能电池预制舱与储能电站系统之间的连接接口应尽量做到集成化、必要时设置成可快速分离的接口结构，从而满足对事故的快速处置要求。

进一步的，所述的隔离区域的数量为一个或多个，隔离区域位于运行区域的外侧、运行区域与隔离区域之间根据安防要求设置隔离带。

进一步的，所述的运送装置采用空中运送的方案时：在系统中设置吊运装置；当发生事故时，通过吊运装置将发生事故的储能电池预制舱吊起，并运送到隔离区域中。所述的吊运装置可以是用于吊运集装箱的龙门吊车、行车等。

进一步的，所述的运送装置采用地面运送的方案时：首先，运行区域中放置的若干个储能电池预制舱采用交错排列、从而保证每个储能电池预制舱均有畅通的运送通道，即每个储能电池预制舱都能够在不影响其他储能电池预制舱的前提下、沿所述的运送通道到达隔离区域。

如图1所示举例说明：中部为运行区域，运行区域中放置若干个储能电池预制舱；上部、下部分别设有隔离区域；运行区域与两个隔离区域之间分别设置隔离带；运行区域中放置的储能电池预制舱分为四排、并呈现交错排列；上两排的储能电池预制舱在发生事故时转移到上部的隔离区域中、下两排的储能电池预制舱在发生事故时转移到下部的隔离区域中；任意一个储能电池预制舱在转移运送的过程中，不会对其他的储能电池预制舱造成影响，从而实现快速转移和隔离。

进一步的，所述的运送装置为牵引车，储能电池预制舱底部设有若干个滚轮；当发生事故时，将牵引车行驶到发生事故的储能电池预制舱处，并与储能电池预制舱挂接；再由牵引车拖拽储能电池预制舱离开运行区域并沿着运送通道进入隔离区域。

进一步的，所述的运送装置也可以是缆绳牵引装置。

另外，由于正常状态下应保证储能电池预制舱不发生移动，因此应设置相应的制动装置；仅当发生事故时将制动装置解锁，储能电池预制舱才可以发生移动。

本发明的有益效果是：

1、虽然，现有技术手段在很大程度上已经能够处置各种事故，在沿用现有技术手段的情况下、结合本发明的技术方案则是实现了“双保险”；

2、对于由几十个甚至几百个预制舱构成的大型储能电站，本发明的技术方案可以在几分钟的时间内实现有效的隔离，从而降低事故快速蔓延的风险、并把损失控制在可以接受的程度之内；

3、虽然设置隔离区域将增加储能电站的土地使用量，但系统安全性也得到了显著的提升，相比于储能电池预制舱的高造价、所增加的土地使用量对总成本的影响很低。

附图说明

附图1：本发明的储能电站总体布局示例图；

附图2：本发明的运送装置为缆绳牵引装置的系统结构图；

附图3：本发明的运送装置为缆绳牵引装置的系统结构图（包含移动平台）；

附图4：本发明的运行轨迹为曲线时的运送过程分解图（一）；

附图5：本发明的运行轨迹为曲线时的运送过程分解图（二）；

附图6：本发明的运行轨迹为曲线时的运送过程分解图（三）；

附图7：本发明的运行轨迹为曲线时的运送过程分解图（四）；

其中，图2、图3中包含储能电池预制舱4的放大示意图和缆绳牵引装置的放大示意图；图4、图5、图6中包含导向柱7的工作状态放大示意图。

具体实施方式

实施例1：

在实际应用中，采用空中运送方案、或采用牵引车地面运送的方案存在一些缺陷，包括需要配备司机、运送装置就位需要一些时间、同时也存在一定的人身安全风险等。因此，本实施例结合附图重点介绍采用缆绳牵引装置的地面运送方案。

如图2所示，所述的运送装置为缆绳牵引装置，所述的运送装置为缆绳牵引装置，储能电池预制舱4底部设有若干个滚轮5；所述的缆绳牵引装置至少包括牵引电机601、缆绳卷筒602和缆绳603，由牵引电机601带动缆绳卷筒602旋转，对缆绳603进行收缩或放长；

缆绳牵引装置的主体设置在隔离区域2中，缆绳牵引装置通过缆绳与运行区域1中的储能电池预制舱4相连接；当发生事故时，启动缆绳牵引装置收回缆绳603，从而拖拽储能电池预制舱4离开运行区域1，并沿着运送通道进入隔离区域2。隔离区域2位于运行区域1的外侧、运行区域1与隔离区域2之间根据安防要求设置隔离带3，运送过程中储能电池预制舱4首先离开运行区域1、然后穿越隔离带3、最后进入隔离区域2。

为保证运送过程的稳定性，可以在运送通道中设置用于引导运动轨迹的地面导向装置、例如轨道或导向槽；储能电池预制舱4中设有与地面导向装置相配合的结构；上述结构类似于有轨电车或火车等现有装备中的导向结构。

进一步的，通过以下方案减少牵引电机601的使用量；具体的如图3所示：

隔离区域2中设有若干个缆绳卷筒602，各个缆绳卷筒602分别通过缆绳603与若干个储能电池预制舱4相连接；牵引电机601安装在移动平台605上，通过移动平台605的移动、使得牵引电机601能够分别与不同位置的缆绳卷筒602相连接；牵引电机601与各个缆绳卷筒602之间设有离合器604，牵引电机601通过离合器604与任意一个缆绳卷筒602锁定，然后启动牵引电机601即能够将该缆绳卷筒602对应的储能电池预制舱4从运行区域1拖拽到隔离区域2。

其中，图3中隔离区域2下方的长条状阴影区域即为移动平台605做平面运动的区域范围示意，由此可见该移动平台605可以分别到达各个缆绳卷筒的位置。所述的移动平台605可采用现有的两自由度的移动平台，该移动平台可以根据指令自动移动并就位、或人工遥控移动并就位、或人工现场控制其移动并就位。

由于运送装置仅在发生事故时起作用、其使用频率极低但必须保证极高的可靠性，并且多个储能电池预制舱4同时发生事故的概率极低；因此、通过上述设计，可以以较少的牵引电机601实现对多个缆绳卷筒602的操作，简化了系统的结构、也降低了日常维护保养的工作量，由此提升系统的可靠性。

实施例2：

在实施例1的基础上，可以进一步的缩小隔离区域2的范围，通过若干条曲线运行轨迹，实现将各个储能电池预制舱4分别从运行区域1拖拽到相对集中的隔离区域2。缩小隔离区域2的面积的目的是，便于在隔离区域2的外围设置用于安防的遮挡物或掩体，提高在隔离区域2内处置事故的安全性。

此时，可以采用以下结构形式：

与各个储能电池预制舱4连接的缆绳603沿着各自的运行轨迹铺设至缆绳卷筒602附近的位置、但不与缆绳卷筒602形成固定连接；缆绳卷筒602与牵引电机601固定连接、并设置在一个旋转平台606上，通过转动旋转平台606改变角度以适应与不同的储能电池预制舱4对应的运行轨迹。当需要对某个储能电池预制舱4进行拖拽时，即时将连接该储能电池预制舱4的缆绳603固定连接到缆绳卷筒602上、再通过旋转平台调整角度并固定，然后启动牵引电机601进行拖拽操作。

需要说明的是，上述的各条运行轨迹可能会有部分重叠、即不能同时使用，但由于多个储能电池预制舱同时发生事故的概率几乎为零，因此不会影响实际使用。

当所述的运送通道和运行轨迹是曲线时，在运行轨迹的转弯位置附近设置一个或多个可垂直升降的导向柱7；

在开始拖拽前、缆绳603处于放松状态、此时将导向柱7升起、并使得缆绳603处于导向柱7外侧；启动缆绳牵引装置后，缆绳603收紧、在导向柱7处缆绳603拉力方向发生改变，以适应非直线的运行轨迹；当储能电池预制舱4被拖拽到导向柱7附近时，暂停牵引电机601的运行，使得缆绳603与导向柱7脱开（若有需要则牵引电机601执行少量的反向运行）；此时，将导向柱7降下，再开启牵引电机601收紧缆绳603，储能电池预制舱4则沿着转弯后的运行轨迹移动，不会被导向柱7所阻挡。

以下，结合附图4-7对运行轨迹为曲线时的运送过程进行分解说明（为便于表达，图中只显示了一个储能电池预制舱4的运送通道）：

第一、如图4所示，在运行轨迹的转弯开始位置和转弯结束位置附近各设置一个导向柱7，在开始拖拽前、缆绳603处于放松状态、此时将导向柱7升起、缆绳603处于导向柱7外侧；

第二、如图5所示，启动缆绳牵引装置后，缆绳603收紧、缆绳603绷紧并与导向柱7紧密贴合，在导向柱7处缆绳603拉力方向发生改变；

第三、如图6所示，当储能电池预制舱4被拖拽到第一个导向柱7附近时，暂停牵引电机601的运行，使得缆绳603与第一个导向柱7脱开；此时牵引电机601也可以执行少量的反向运行；然后，将第一个导向柱7降下，使得储能电池预制舱4的运行轨迹不会被第一个导向柱7所阻挡；然后再次启动缆绳牵引装置；

第四，依次类推，当储能电池预制舱4被拖拽到第二个导向柱7附近时，暂停牵引电机601的运行，使得缆绳603与第二个导向柱7脱开；此时牵引电机601也可以执行少量的反向运行；然后，将第二个导向柱7降下，使得储能电池预制舱4的运行轨迹不会被第二个导向柱7所阻挡；然后再次启动缆绳牵引装置；

第五，如图7所示，储能电池预制舱4沿运行轨迹进入隔离区域2。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.具有事故隔离处置功能的储能电站，其特征在于：包括运行区域(1)、隔离区域(2)和缆绳牵引装置，运行区域(1)中放置若干个储能电池预制舱(4)；

当储能电站正常运行时，运行区域(1)中的储能电池预制舱(4)正常工作，隔离区域(2)处于空置状态；

当某个储能电池预制舱(4)内部发生失控的能够迅速蔓延到整个储能电站的恶性事故时，启动缆绳牵引装置、与发生事故的储能电池预制舱(4)连接，并通过缆绳牵引装置将发生事故的储能电池预制舱(4)从运行区域(1) 拖拽转移到隔离区域(2)；然后，在隔离区域(2)中对发生事故的储能电池预制舱(4)进行隔离和处置、防止事故的蔓延；

运行区域(1)中放置的若干个储能电池预制舱(4)采用交错排列、从而保证每个储能电池预制舱(4)均有畅通的运送通道，即每个储能电池预制舱(4)都能够在不影响其他储能电池预制舱(4)的前提下、沿所述的运送通道到达隔离区域(2)。

2.根据权利要求1所述的具有事故隔离处置功能的储能电站，其特征在于：所述的隔离区域(2)的数量为一个或多个，隔离区域(2)位于运行区域(1)的外侧、运行区域(1)与隔离区域(2)之间设置隔离带(3)。

3.根据权利要求1所述的具有事故隔离处置功能的储能电站，其特征在于：所述的缆绳牵引装置至少包括牵引电机(601)、缆绳卷筒(602)和缆绳(603)，由牵引电机(601)带动缆绳卷筒(602)旋转，对缆绳(603)进行收缩或放长；

缆绳牵引装置的主体设置在隔离区域(2)中，缆绳牵引装置通过缆绳与运行区域(1)中的储能电池预制舱(4)相连接；当发生事故时，启动缆绳牵引装置收回缆绳(603)，从而拖拽储能电池预制舱(4)离开运行区域(1)，并沿着运送通道进入隔离区域(2)。

4.根据权利要求3所述的具有事故隔离处置功能的储能电站，其特征在于：隔离区域(2)中设有若干个缆绳卷筒(602)，各个缆绳卷筒(602)分别通过缆绳(603)与若干个储能电池预制舱(4)相连接；牵引电机(601)安装在移动平台(605)上，通过移动平台(605)的移动、使得牵引电机(601)能够分别与不同位置的缆绳卷筒(602)相连接；牵引电机(601)与各个缆绳卷筒(602)之间设有离合器(604)，牵引电机(601)通过离合器(604)与任意一个缆绳卷筒(602)锁定，然后启动牵引电机(601)即能够将该缆绳卷筒(602)对应的储能电池预制舱(4)从运行区域(1)拖拽到隔离区域(2)。

5.根据权利要求3所述的具有事故隔离处置功能的储能电站，其特征在于：当所述的运送通道和运行轨迹是曲线时，在运行轨迹的转弯位置附近设置一个或多个可垂直升降的导向柱(7)；

在开始拖拽前、缆绳(603)处于放松状态、此时将导向柱(7)升起、并使得缆绳(603)处于导向柱(7)外侧；启动缆绳牵引装置后，缆绳(603)收紧、在导向柱(7)处缆绳(603)拉力方向发生改变，以适应非直线的运行轨迹；当储能电池预制舱(4)被拖拽到导向柱(7)附近时，暂停牵引电机(601)的运行，使得缆绳(603)与导向柱(7)脱开；此时，将导向柱(7)降下，再开启牵引电机(601)收紧缆绳(603)，储能电池预制舱(4)则沿着转弯后的运行轨迹移动，不会被导向柱(7)所阻挡。

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