CN111785868A - 储能箱及其控制方法和储能站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能箱及其控制方法和储能站。该储能箱包括：外壳、电池箱、弹出机构；所述弹出机构和电池箱设于所述外壳内；所述弹出机构用于将所述电池箱弹出所述外壳；所述电池箱的内部设有触发机构，所述触发机构用于检测电池箱的温度数据，并在温度数据达到触发条件后启动弹出机构。所述储能站包括如上所述的储能箱，所述储能箱的周围设有灭火用的沙坑。所述控制方法用于保护如上所述的储能箱。该储能箱在检测到电池箱内部温度过高可能发生起火风险时，可以及时启用弹出机构将电池箱推出从而保护储能箱不被烧毁。该控制方法可以保护该储能箱。该储能站的安全等级提升。

Description

储能箱及其控制方法和储能站
技术领域
本发明涉及储能电池箱应急处理领域，特别涉及一种储能箱及其控制方法和储能站。
背景技术
近年来，各种电化学储能项目如雨后春笋一般涌现，遍布在用户侧、电网侧、发电侧、新能源并网及微电网等各个领域。随着电网侧磷酸铁锂电池储能电站的规模化应用，国内外均有个别储能电站出现着火、爆炸事故的案例，如何保证磷酸铁锂电池储能电站的消防安全成为其发展的第一要务。
电化学储能电站以磷酸铁锂电池为主，但目前国内针对电化学储能电站消防方面的规范标准要求较低，且不能满足现场需求，工程中应用的灭火系统没有相应标准支撑，灭火剂和灭火措施的有效性均未得到验证，储能电站在后期的运营中，面临很大的安全隐患
依照锂离子电池热失控模型和电解液漏液火灾特性技术路线，遵循消防行业国家标准和汽车电子标准，针对储能大电量应用场景监测预警进行研发，制定了完善的储能站电池生命周期预警和智慧消防解决方案，解决储能站的安全隐患。
要对症解决这个问题，需要针对磷酸铁锂电池储能电站的消防安全进行系统性深入性的研究。电化学储能电站的火灾可以分为两类：一类是电气引发的火灾，针对此类火灾，传统的火警系统及七氟丙烷灭火器可以有效扑灭；另一类是电池引发的火灾，危害大且火势不可控，针对此类火灾，唯一有效的办法，就是全周期监测、极早期预警，在火灾征兆发生的萌芽阶段及时预警并介入消防措施，到达危及时刻放弃危险电池箱，保证整体储能系统不受影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中储能箱存在消防安全隐患的缺陷，提供一种储能箱及其控制方法和储能站。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种储能箱，所述储能箱包括：外壳、电池箱、弹出机构；
所述弹出机构和电池箱设于所述外壳内；
所述弹出机构用于将所述电池箱弹出所述外壳；
所述电池箱的内部设有触发机构，所述触发机构用于检测电池箱的温度数据，并在温度数据达到触发条件后启动弹出机构。
优选地，所述弹出机构为气囊装置，所述气囊装置能够迅速膨胀以弹出所述电池箱。
优选地，所述外壳包括盖板和本体，所述盖板可移除地盖合于所述本体；所述弹出机构设于所述电池箱的一侧，所述盖板相对于所述电池箱设于所述弹出机构的相反侧，所述弹出机构用于朝向所述盖板推动所述电池箱。
优选地，所述触发机构包括温度传感器。
优选地，所述储能箱还包括控制单元，所述控制单元电连接于所述弹出机构和所述触发机构，所述控制单元根据所述触发机构检测的温度数据控制所述弹出机构。
优选地，所述储能箱还包括导向机构，所述导向机构设于所述外壳内部，并用于在所述电池箱被推出时引导所述电池箱直线运动。
优选地，所述导向机构为设于所述电池箱两侧的多个滚轮。
优选地，所述储能箱还包括设于所述电池箱下方、所述外壳的底部的辊子装置。
优选地，所述盖板与所述本体通过插销结构连接。
优选地，所述本体上设有销孔，所述盖板上设有销轴，所述销轴可拆卸地插设于所述销孔中。
优选地，所述销孔的内周表面设有第一凹槽，所述销轴的外周表面设有第二凹槽，所述第一凹槽的位置与所述第二凹槽的位置对应，所述第一凹槽和第二凹槽内卡设有弹性件。
优选地，所述第一凹槽和第二凹槽均为环形凹槽，所述弹性件为扁簧圈。
优选地，所述储能箱还包括固定板，所述气囊装置设于固定板上并位于所述固定板和所述电池箱之间。
优选地，所述固定板上设有电连接接口，所述气囊装置环设于所述电连接接口，所述电池箱设有接合所述电连接接口的快插式电连接接头。
优选地，所述储能箱还包括滑板，所述滑板连接于所述外壳的出口的下侧并设于所述外壳的外部，所述滑板与所述外壳的底板形成10-30度角。
一种储能站，所述储能站包括如上所述的储能箱，所述储能箱的周围设有灭火用的沙坑。
一种控制方法，所述控制方法用于保护如上所述的储能箱；
所述控制方法包括如下操作：
所述触发机构检测到电池箱内部的温度差异超过第一阈值时，向所述弹出机构发出第一指令，以使得所述电池箱被弹出。
优选地，所述触发机构包括多个温度传感器，所述温度差异为多个温度传感器的检测结果中的最高值相对于多个温度传感器的检测结果的平均值的差值。
优选地，所述第一阈值为30摄氏度。
优选地，所述温度传感器电连接于一报警系统；
所述控制方法还包括如下操作：
所述温度传感器检测到电池箱内部的温度差异超过第二阈值或第三阈值时，所述温度传感器向所述报警系统发出第二指令，以使得所述报警系统发出相应的警示；
所述第二阈值和第三阈值均小于所述第一阈值。
优选地，所述第二阈值为20摄氏度，所述第三阈值为10摄氏度；
和/或，所述报警系统包括发声装置和/或显示装置。
本发明的积极进步效果在于：该储能箱在检测到电池箱内部温度过高可能发生起火风险时，可以及时启用弹出机构将电池箱推出从而保护储能箱不被烧毁。该控制方法可以保护该储能箱。该储能站的安全等级提升。
附图说明
图1为根据本发明的优选实施例的储能箱的立体结构示意图。
图2为根据本发明的优选实施例的盖板的立体结构示意图。
图3为根据本发明的优选实施例的本体的部分立体结构示意图。
图4为根据本发明的优选实施例的销轴与销孔的配合结构的示意图。
图5为根据本发明的优选实施例的储能箱的模块结构示意图。
附图标记说明：
储能箱 10
外壳 11
盖板 12
本体 13
销孔 14
第一凹槽 15
销轴 16
第二凹槽 17
扁簧圈 18
电池箱 19
弹出机构 21
控制单元 22
触发机构 23
导向机构 24
固定板 25
电连接接口 26
滑板 27
辊子装置 28
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在下述的实施例范围之中。
如图1所示，储能箱10包括：外壳11、电池箱19、弹出机构21。
在图1中，仅示意了两个电池箱19，但是储能箱10并不仅限于此，其可以具有几十或上百电池箱19。
在本实施例中，外壳11为半封闭式结构，外壳11的顶面和侧面均敞开，以利于放置于外壳11中的电池箱19的散热。在其他实施例中，外壳11也可以是全封闭结构。
弹出机构21和电池箱19设于外壳11内。弹出机构21用于将电池箱19弹出外壳11。
电池箱19的内部设有触发机构23，触发机构23用于检测电池箱19的温度数据，并在温度数据达到触发条件后启动弹出机构21。
该储能箱10在检测到电池箱19内部温度过高可能发生起火风险时，可以及时启用弹出机构21将电池箱19推出从而保护储能箱10不被烧毁，并且也不会殃及储能箱10中的其他电池箱19。
在本实施例中，弹出机构21为气囊装置，气囊装置能够迅速膨胀以弹出电池箱19。该气囊装置应用现有的安全气囊的原理，在接收到触发信号后，触发气囊装置的充气模块，该充气模块通过由汽油或炸药等气体发生剂配合点火装置组成。由于气囊装置由触发至完成充气过程很短(约25-35毫秒)，可迅速地将电池箱19推出。气囊装置的气囊可以是长条形或球形，其充气后的体积优选不大于容纳电池箱19的外壳11的内部空间以免对周围的电池箱19或框架结构造成挤压。
在其他实施例中，弹出装置可以是能够将电池箱19迅速弹出外壳11的弹簧结构或气体喷射装置等其他装置。
如图2-4所示，外壳11包括盖板12和本体13，盖板12可移除地盖合于本体13。弹出机构21设于电池箱19的一侧，盖板12相对于电池箱19设于弹出机构21的相反侧，弹出机构21用于朝向盖板12推动电池箱19。弹出机构21的作用力设置成能够推动电池箱19撞开盖板12而被弹出外壳11。在储能箱10正常工作时，盖板12盖合于本体13，以将电池箱19收纳于外壳11内部。
盖板12与本体13通过插销结构连接。本体13上设有销孔14，盖板12上设有销轴16，销轴16可拆卸地插设于销孔14中。销孔14的内周表面设有第一凹槽15，销轴16的外周表面设有第二凹槽17，第一凹槽15的位置与第二凹槽17的位置对应，第一凹槽15和第二凹槽17内卡设有弹性件。
第一凹槽15和第二凹槽17均为环形凹槽，弹性件为扁簧圈18。
当盖板12遭受的推力到达预定值时，销轴16会挤压扁簧圈18使其变形，从而销轴16从销孔14中脱出。而且在销轴16脱出销孔14，盖板12被打开后，可以通过将销轴16插入销孔14而将盖板12再度盖合。在本实施例中，盖板12上设有6个销轴16。可选择地，也可以仅在盖板12上设有4个或8个销轴16，但是销轴16的设置数量至少应为2个，且设置于盖板12的两个对角，以将盖板12固定于本体13。
在其他实施例中，盖板12和本体13也可采用其他可拆卸结构相互连接。
储能箱10还包括滑板27，滑板27连接于外壳11的出口的下侧并设于外壳11的外部，滑板27与外壳11的底板形成10-30度角。该滑板27可以在电池箱19被推出时提供引导和缓冲。
储能箱10还包括导向机构24，导向机构24设于外壳11内部，并用于在电池箱19被推出时引导电池箱19直线运动。
在本实施例中，导向机构24为设于电池箱19两侧的多个滚轮。滚轮的摩擦力较小，可以有效引导，但是又容易阻碍电池箱19被推动。
储能箱10还包括设于电池箱19下方、外壳11的底部的辊子装置28。该辊子装置28包括平行设置的多个滚筒。该辊子装置28用于减少电池箱19在外壳11内滑动时的摩擦力，有利于电池箱19被顺利推出。
储能箱10还包括固定板25，气囊装置设于固定板25上并位于固定板25和电池箱19之间。该固定板25的截面形状为梯形，这样可以给气囊装置提供一较为稳固的支撑，并承受气囊装置的反作用力。
固定板25上设有电连接接口26，气囊装置环设于电连接接口26，电池箱19设有接合电连接接口26的快插式电连接接头。气囊装置环设可以给电池箱19较为均匀的推力，以免电池箱19被推出时偏离方向。快插式电连接接头可以方便电池箱19快速与固定板25脱离接合。这种快插式电连接接头在现有技术中已经有广泛的应用，在此不再赘述。
触发机构23包括温度传感器。温度传感器设于电池箱19的内部或外部，用于检测电池箱19的温度。
如图5所示，储能箱10还包括控制单元22，控制单元22电连接于弹出机构21和触发机构23，控制单元22根据触发机构23检测的温度数据控制弹出机构21。控制单元22可以是设于外壳11内部，具有收发信号功能和数据处理功能的PLC或处理芯片等，或者也可以是设于外壳11外部的PC等数据处理设备。电连接可以是无线信号连接，也可以有线信号连接。
本实施例还提供一种储能站。储能站包括如上的储能箱10，储能箱10的周围设有灭火用的沙坑。当电池箱19被弹出储能箱10之后，落入沙坑中，电池箱19的火苗可以被迅速扑灭。
本实施例还提供一种控制方法，控制方法用于保护如上的储能箱10。
控制方法包括如下操作：
触发机构23检测到电池箱19内部的温度差异超过第一阈值时，向弹出机构21发出第一指令，以使得电池箱19被弹出。
触发机构23包括多个温度传感器，温度差异为多个温度传感器的检测结果中的最高值相对于多个温度传感器的检测结果的平均值的差值。
电池箱19着火通常是因为不能均匀散热，导致局部温度过高，引发火苗，这样，通过电池箱19内部或外部分布的多个温度传感器的检测，可以及时发现电池箱19局部温度过高，可能已经导致着火，从而将电池箱19推出，防止储能箱10被烧毁。
第一阈值为30摄氏度。
温度传感器电连接于一报警系统。
控制方法还包括如下操作：
温度传感器检测到电池箱19内部的温度差异超过第二阈值或第三阈值时，温度传感器向报警系统发出第二指令，以使得报警系统发出相应的警示。
第二阈值和第三阈值均小于第一阈值。
温度差异超过第二阈值或第三阈值时，一般还未导致着火，但是已经有局部过热的现象，因此需要及时通知工作人员(站务)排查检修。
第二阈值为20摄氏度，第三阈值为10摄氏度。
温度差异超过第三阈值时，进行一级预案，站务报警，需人工检查干预，站务消防准备。
温度差异超过第二阈值时，站务红色警报，人工参与电池箱19脱离开箱检查维修。
报警系统包括发声装置和/或显示装置。工作人员看到或听到报警后，采取相应预案，对储能箱10进行排查检修。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，除非文中另有说明。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种储能箱，其特征在于，所述储能箱包括：外壳、电池箱、弹出机构；
所述弹出机构和电池箱设于所述外壳内；
所述弹出机构用于将所述电池箱弹出所述外壳；
所述电池箱的内部设有触发机构，所述触发机构用于检测电池箱的温度数据，并在温度数据达到触发条件后启动弹出机构。
2.如权利要求1所述的储能箱，其特征在于，所述弹出机构为气囊装置，所述气囊装置能够迅速膨胀以弹出所述电池箱。
3.如权利要求1所述的储能箱，其特征在于，所述外壳包括盖板和本体，所述盖板可移除地盖合于所述本体；所述弹出机构设于所述电池箱的一侧，所述盖板相对于所述电池箱设于所述弹出机构的相反侧，所述弹出机构用于朝向所述盖板推动所述电池箱。
4.如权利要求1所述的储能箱，其特征在于，
所述储能箱还包括控制单元，所述控制单元电连接于所述弹出机构和所述触发机构，所述控制单元根据所述触发机构检测的温度数据控制所述弹出机构；
和/或，
所述储能箱还包括导向机构，所述导向机构设于所述外壳内部，并用于在所述电池箱被推出时引导所述电池箱直线运动；
和/或，
所述储能箱还包括设于所述电池箱下方、所述外壳的底部的辊子装置。
5.如权利要求3所述的储能箱，其特征在于，所述盖板与所述本体通过插销结构连接。
6.如权利要求5所述的储能箱，其特征在于，所述本体上设有销孔，所述盖板上设有销轴，所述销轴可拆卸地插设于所述销孔中。
7.如权利要求6所述的储能箱，其特征在于，所述销孔的内周表面设有第一凹槽，所述销轴的外周表面设有第二凹槽，所述第一凹槽的位置与所述第二凹槽的位置对应，所述第一凹槽和第二凹槽内卡设有弹性件。
8.如权利要求7所述的储能箱，其特征在于，所述第一凹槽和第二凹槽均为环形凹槽，所述弹性件为扁簧圈。
9.如权利要求2所述的储能箱，其特征在于，所述储能箱还包括固定板，所述气囊装置设于固定板上并位于所述固定板和所述电池箱之间；所述固定板上设有电连接接口，所述气囊装置环设于所述电连接接口，所述电池箱设有接合所述电连接接口的快插式电连接接头。
10.如权利要求1所述的储能箱，其特征在于，所述储能箱还包括滑板，所述滑板连接于所述外壳的出口的下侧并设于所述外壳的外部，所述滑板与所述外壳的底板形成10-30度角。
11.一种储能站，其特征在于，所述储能站包括如权利要求1-10中任一项所述的储能箱，所述储能箱的周围设有灭火用的沙坑。
12.一种控制方法，其特征在于，所述控制方法用于保护如权利要求1-10中任一项所述的储能箱；
所述控制方法包括如下操作：
所述触发机构检测到电池箱内部的温度差异超过第一阈值时，向所述弹出机构发出第一指令，以使得所述电池箱被弹出。
13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述触发机构包括多个温度传感器，所述温度差异为多个温度传感器的检测结果中的最高值相对于多个温度传感器的检测结果的平均值的差值。
14.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述温度传感器电连接于一报警系统；
所述控制方法还包括如下操作：
所述温度传感器检测到电池箱内部的温度差异超过第二阈值或第三阈值时，所述温度传感器向所述报警系统发出第二指令，以使得所述报警系统发出相应的警示；
所述第二阈值和第三阈值均小于所述第一阈值。
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