CN112076414A - 集装箱式储能系统的消防设备及方法 - Google Patents

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丁庆
李艳
赵宇明
谢佳
吴智磊
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Abstract

本申请涉及一种集装箱式储能系统的消防设备及方法。所述集装箱式储能系统的消防设备包括：多路消防支路，每路所述消防支路对应与一个所述电池箱连通；多个消防支路阀门，每个所述消防支路阀门对应设置于一路所述消防支路，用于控制所述消防支路的导通与截止；信息处理装置，与所述电池管理系统、每个所述消防支路阀门均通信连接，用于根据所述电池的状态参数确定目标电池箱，并打开所述目标电池箱对应的消防支路阀门，以使消防液流入所述目标电池箱，并达到预设液位，其中，所述目标电池箱是指需要采取消防措施的电池箱。本申请提供的所述集装箱式储能系统的消防设备提高了消防效果。

Description

集装箱式储能系统的消防设备及方法
技术领域
本申请涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种集装箱式储能系统的消防设备及方法。
背景技术
随着锂电池技术不断的进步发展，以及在社会生产生活中的逐步应用，锂电池在往大能量密度、高输出功率、长充放电寿命方向发展，同时安全问题也逐渐成为锂电池行业从业人员关注的热点话题。近年来因电池系统故障的电动汽车事故频发，同样储能系统对比车载电池系统在电池的使用上存在数量级上的增大安全问题也就更为严峻了。
作为储能系统安全的最后一道防线，消防设备需要的是触发立即响应、响应即有效。目前针对锂电池储能系统的消防设备设计中缺少对于锂电池失控背景和特性进行研究，锂电池作为一种能量存储单元在失控时表现出来的特性有扩展速度快、爆发猛烈和持续时间长等。
现阶段普遍应用普通的电气消防系统来作为储能系统的消防设备，然而这样的消防设备无法有效的阻止复燃现象，因此有形成二次灾害的可能，危害到人民的生命财产安全。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高消防效果的集装箱式储能系统的消防设备及方法。
一种集装箱式储能系统的消防设备，应用于集装箱式储能系统，所述集装箱式储能系统包括多个电池箱，每个所述电池箱内设置有电池，所述集装箱式储能系统还包括电池管理系统，所述电池管理系统用于采集每个电池箱内电池的状态参数，所述消防设备包括：
多路消防支路，每路所述消防支路对应与一个所述电池箱连通；
多个消防支路阀门，每个所述消防支路阀门对应设置于一路所述消防支路，用于控制所述消防支路的导通与截止；
信息处理装置，与所述电池管理系统、每个所述消防支路阀门均通信连接，用于根据所述电池的状态参数确定目标电池箱，并打开所述目标电池箱对应的消防支路阀门，以使消防液流入所述目标电池箱，并达到预设液位，其中，所述目标电池箱是指需要采取消防措施的电池箱。
在其中一个实施例中，还包括：
多个液位检测装置，每个所述液位检测装置对应设置于一个所述电池箱，用于检测所述电池箱内的消防液的液位；每个所述液位检测装置均与所述信息处理装置通信连接，所述信息处理装置用于若所述目标电池箱内的消防液的液位达到所述预设液位，则关闭所述目标电池箱对应的消防支路阀门。
在其中一个实施例中，还包括：
导流装置，与所述电池箱连通，所述导流装置用于引导消防液从所述电池箱内流出。
在其中一个实施例中，还包括：
消防主路，与每路所述消防支路均连通。
在其中一个实施例中，还包括：
压力监控装置，设置于所述消防主路，用于监测所述消防主路内的液体压力；所述压力监控装置与所述信息处理装置通信连接，所述信息处理装置还用于若所述液体压力小于预设压力阈值，则输出报警信息。
在其中一个实施例中，所述消防支路包括：
支路管道，与所述消防主路连通，所述消防支路阀门设置于所述支路管道，用于控制所述支路管道的导通与截止；
喷嘴，设置于所述支路管道，且所述喷嘴位于所述电池箱内。
一种集装箱式储能系统的消防方法，应用于集装箱式储能系统，所述集装箱式储能系统包括多个电池箱，每个所述电池箱内设置有电池，所述方法包括：
获取每个所述电池箱内的电池的状态参数；
根据所述电池的状态参数确定目标电池箱，所述目标电池箱是指需要采取消防措施的电池箱；
打开所述目标电池箱对应的消防支路阀门，以使消防液流入所述目标电池箱，并达到预设液位。
在其中一个实施例中，所述打开所述目标电池箱的消防支路阀门，以使消防液流入所述目标电池箱，并达到预设液位，包括：
打开所述目标电池箱对应的消防支路阀门；
检测所述目标电池箱内的消防液的液位；
若所述目标电池箱内的消防液的液位达到所述预设液位，则关闭所述目标电池箱对应的消防支路阀门。
在其中一个实施例中，所述预设液位高于所述电池箱内的电池的高度。
在其中一个实施例中，所述电池的状态参数包括所述电池的运行参数和所述电池的温度中的至少一种。
本申请实施例提供的消防设备及消防方法，将每个电池箱和电池箱内的电池作为一个单元，通过设置消防支路和消防支路阀门，并根据电池的状态参数控制消防支路阀门，对需要采取消防措施的电池箱内的电池进行浸没式消防，避免大范围灭火对其他电池箱内电池造成损毁，减小灭火的影响，且易于拓展，根据需要，只需要增加相应的消防支路和消防支路阀门即可，适配性强。同时，消防液在目标电池箱内的液位达到预设液位，至少部分浸没电池，相较于对电池进行喷淋等消防方式，电池与消防液接触面积增大，因此，浸没电池能够快速有效的对电池进行灭火及降温，从而快速阻绝火或者高温的扩散，提高灭火效果。另外，浸没电池能够持续性消防，有效防止集装箱式储能系统复燃的现象发生，提高集装箱式储能系统的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一个实施例提供的集装箱式储能系统及消防设备的立体结构示意图；
图2为本申请一个实施例提供的消防设备(不含信息处理装置)的立体结构示意图；
图3为本申请一个实施例提供的集装箱式储能系统及消防设备的俯视结构示意图；
图4为本申请一个实施例提供的集装箱式储能系统的消防方法的步骤流程示意图；
图5为本申请一个实施例提供的集装箱式储能系统的消防方法的步骤流程示意图。
附图标记说明：
120、消防支路；121、消防支路阀门；123、支路管道；124、喷嘴；140、信息处理装置；150、消防主路；151、消防液进口；160、液位检测装置；170、导流装置；180、冷却装置；190、压力监控装置；210、电池箱；220、电池。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的集装箱式储能系统的消防设备及方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参见图1，本申请实施例提供一种集装箱式储能系统的消防设备(以下简称消防设备)10，应用于集装箱式储能系统20。集装箱式储能系统20包括多个电池箱210，每个电池箱210内设置有电池220。多个电池箱210之间独立设置，每个电池箱210可以为密封结构，并在电池箱210内部形成容纳空间，电池220设置于容纳空间。电池220可以但不限于为锂电池。电池220可以包括一个或多个电池单体，多个电池单体形成电池簇族。本申请实施例对于电池箱210和电池220的具体结构、材料、形状及型号等不做任何限定。在一些实施例中，集装箱式储能系统20还可以包括电池管理系统(Battery Management System，BMS)以及能量控制系统(Engine Management System，EMS)。BMS用于采集电池220的状态参数，电池220的状态参数用于表征电池运行过程中的状态，包括但不限于电池220的运行参数以及电池220的温度等。
消防设备10包括多路消防支路120、多个消防支路阀门121和信息处理装置140。
消防支路120也即消防管道。每个电池箱210连通有至少一路消防支路120，且每路消防支路120对应与一个电池箱210连通。多路消防支路120之间可以独立设置，也可以连通设置。在一个具体的实施例中，多路消防支路120之间通过消防主路150连通，消防主路150的一端设置有消防液进口151，消防液进口151用于注入消防液。消防液为能够灭火和/或降温的液态物质，包括但不限于水、液态二氧化碳等。消防液通过消防液进口151注入消防主路150，并通过消防主路150进入消防支路120，通过消防支路120进入电池箱210。每路消防支路120设置有至少一个消防支路阀门121。消防支路阀门121可以但不限于为电磁阀。消防支路阀门121用于控制消防支路120的导通与截止。
信息处理装置140与BMS、每个消防支路阀门121均通信连接。信息处理装置140可以但不限于为微处理器、处理器，或者包含微处理器或者处理器的装置。在一个实施例中，信息处理装置140可以通过RS485、CAN线等通讯模式与BMS、EMS进行数据交互，信息处理装置140实时接收BMS采集的电池220的状态参数，并根据电池220的状态参数确定需要采取消防措施的电池箱210，即确定目标电池箱。在确定目标电池箱后，打开目标电池箱对应的消防支路120的消防支路阀门121，以使消防液流入目标电池箱。消防液在目标电池箱内的液位至少达到预设液位。预设液位下，消防液至少部分浸没电池220。相较于对电池进行喷淋等消防方式，浸没电池能够快速有效的对电池进行灭火及降温，从而快速阻绝火或者高温的扩散，提高灭火效果。预设液位可以根据电池箱210内电池的型号、材质等做进行设置。在一个实施例中，消防液也可以完全浸没目标电池箱的电池220，从而进一步提高灭火效果。可以理解，信息处理装置140还可以将目标电池箱的编号、目标电池箱对应的预设液位、消防措施具体情况等上报至EMS，以供用户查看。
本实施例提供的消防设备20，将每个电池箱210和电池箱210内的电池220作为一个单元，通过设置消防支路120和消防支路阀门121，并根据电池的状态参数控制消防支路阀门121，对需要采取消防措施的电池箱210内的电池220进行浸没式消防，避免大范围灭火对其他电池箱210内电池220造成损毁，减小灭火的影响，且易于拓展，根据需要，只需要增加相应的消防支路120和消防支路阀门121即可，适配性强。同时，消防液在目标电池箱内的液位达到预设液位，至少部分浸没电池220，相较于对电池进行喷淋等消防方式，电池与消防液接触面积增大，因此，浸没电池能够快速有效的对电池进行灭火及降温，从而快速阻绝火或者高温的扩散，提高灭火效果。另外，浸没电池能够持续性消防，有效防止集装箱式储能系统20复燃的现象发生，提高集装箱式储能系统20的安全性。
在一个实施例中，消防支路120包括支路管道123和设置于支路管道123上的喷嘴124。支路管道123与消防主路150连通。消防支路阀门121设置于支路管道123，消防支路阀门121用于控制支路管道123的导通与截止。喷嘴124位于电池箱210的容纳空间内。喷嘴124的数量可以为一个，也可以为多个。喷嘴为多个时，能够快速向电池箱210内注入消防液，提高消防效果。同时，根据需要，喷嘴124处也可以进一步设置阀门，以对各个喷嘴124进行分别控制。当然，设置的阀门可以为手动阀门，也可以为自动阀门，阀门为自动阀门时，阀门可以与信息处理装置140通信连接，由信息处理专职140控制阀门的打开与闭合。
在另外一些实施例中，消防设备10还可以进一步包括冷却装置180。冷却装置180可以设置于消防主路150的消防液进口151。冷却装置180用于对消防液进行冷却，使得进入目标电池箱内的消防液的温度更低，从而更好的对目标电池箱内的电池220进行降温，提高消防效果。
在一个实施例中，消防设备10还包括压力监控装置190。压力监控装置190设置于消防主路150，用于监控消防主路150内的液体压力。本申请实施例对于压力监控装置190的具体结构、型号以及安装方式等不做任何限定，只要能够实现压力检测即可。压力监控装置190与信息处理装置140通信连接，信息处理装置140接收压力监控装置190监测的液体压力，并在液体压力小于预设压力阈值时，输出报警信息，并将报警信息发送至EMS，以通知检修人员进行检修，保证了消防设备10的工作持续性和可靠性。
请参见图3，在一个实施例中，消防设备10还包括多个液位检测装置160，每个液位检测装置160对应设置于一个电池箱210。液位检测装置160用于检测电池箱210内消防液的液位。本申请实施例对于液位检测装置160的具体结构、型号和安装方式等不做任何限定，只要能够检测液位即可。液位检测装置160与信息处理装置140通信连接。信息处理装置140接收各液位检测装置160检测的消防液的液位，并在目标电池箱内消防液的液位达到预设液位时，控制关闭目标电池箱对应的消防支路阀门121。本实施例中，通过信息处理装置140在目标电池箱内消防液的液位达到预设液位时，控制关闭目标电池箱对应的消防支路阀门121，提高了消防设备10的智能性。
在另一个实施例中，消防设备10还可以包括导流装置170。导流装置170设置于电池箱210，且与电池箱210连通。导流装置170用于引导消防液从所述电池箱内流出。导流装置170可以但不限于为导流管。电池箱210的箱体在高于预设液位的位置可以开设有通孔，导流管穿设于通孔，与电池箱210的容纳空间导通。当电池箱210内消防液的液位到达导流装置170的高度时，消防液由导流装置170流出，从而防止电池箱210内液体过多，液压过大，对其他电池箱210内的电池220造成影响。同时，通过设置导流装置170使得需要进行消防的电池箱210内的消防液可流动，进一步提高对电池220的灭火和降温效果，提高消防效果。
请参见图4，本申请一个实施例还提供一种集中箱式储能系统的消防方法，该方法可以应用于如上实施例所述的消防设备10，用于对集装箱式储能系统20进行消防。本方法的执行主体可以为上述实施例中的消防设备10中的信息处理装置140。所述方法包括：
S10，获取每个电池箱内的电池的状态参数；
S20，根据电池的状态参数确定目标电池箱，目标电池箱是指需要采取消防措施的电池箱；
S30，打开目标电池箱对应的消防支路阀门，以使消防液流入目标电池箱，并达到预设液位。
信息处理装置从BMS获取各个电池箱内的电池的状态参数，在电池状态参数不满足预设条件时，确定电池存在热失控现象或热失控风险，或者，电池存在起火现象或起火风险。在一个实施例中，电池状态参数包括电池的运行参数和电池的温度中的至少一个。以电池状态参数包括电池的温度为例，电池的温度大于或等于预设温度阈值，则认为该电池存在热失控风险，确定该电池所在的电池箱为目标电池箱。信息处理装置控制目标电池箱对应的消防支路阀门打开，以使消防支路中的消防液流入目标电池箱内，并达到预设液位，浸没至少部分电池。
本实施例提供的集中箱式储能系统的消防方法，将每个电池箱和电池箱内的电池作为一个单元，对需要采取消防措施的电池箱内的电池进行浸没式消防，避免大范围灭火对其他电池箱内电池造成损毁，减小灭火的影响。同时，消防液在目标电池箱内的液位达到预设液位，至少部分浸没电池，相较于对电池进行喷淋等消防方式，电池与消防液接触面积增大，因此，浸没电池能够快速有效的对电池进行灭火及降温，从而快速阻绝火或者高温的扩散，提高灭火效果。另外，浸没电池能够持续性消防，有效防止集装箱式储能系统复燃的现象发生，提高集装箱式储能系统的安全性。
请参见图5，在一个实施例中，步骤S30包括：
S310，打开目标电池箱对应的消防支路阀门；
S320，检测目标电池箱内的消防液的液位；
S330，若目标电池箱内的消防液的液位达到预设液位，则关闭目标电池箱对应的消防支路阀门。
信息处理装置控制消防支路阀门打开，并接收液位检测装置检测的液位信息。信息处理装置将消防液的液位与预设液位进行比较，若消防液液位大于或等于预设液位，则关闭该目标电池箱对应的消防支路阀门。本实施例中，在目标电池箱内消防液的液位达到预设液位时，控制关闭目标电池箱对应的消防支路阀门，提高了消防的智能性。
在一个实施例中，预设液位高于电池箱内的电池的高度，也就是说，当消防液能够浸没全部电池，从而进一步提高消防效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种集装箱式储能系统的消防设备，其特征在于，应用于集装箱式储能系统，所述集装箱式储能系统包括多个电池箱，每个所述电池箱内设置有电池，所述集装箱式储能系统还包括电池管理系统，所述电池管理系统用于采集每个电池箱内电池的状态参数，所述消防设备包括：
多路消防支路，每路所述消防支路对应与一个所述电池箱连通；
多个消防支路阀门，每个所述消防支路阀门对应设置于一路所述消防支路，用于控制所述消防支路的导通与截止；
信息处理装置，与所述电池管理系统、每个所述消防支路阀门均通信连接，用于根据所述电池的状态参数确定目标电池箱，并打开所述目标电池箱对应的消防支路阀门，以使消防液流入所述目标电池箱，并达到预设液位，其中，所述目标电池箱是指需要采取消防措施的电池箱。
2.根据权利要求1所述的消防设备，其特征在于，还包括：
多个液位检测装置，每个所述液位检测装置对应设置于一个所述电池箱，用于检测所述电池箱内的消防液的液位；每个所述液位检测装置均与所述信息处理装置通信连接，所述信息处理装置用于若所述目标电池箱内的消防液的液位达到所述预设液位，则关闭所述目标电池箱对应的消防支路阀门。
3.根据权利要求1所述的消防设备，其特征在于，还包括：
导流装置，与所述电池箱连通，所述导流装置用于引导消防液从所述电池箱内流出。
4.根据权利要求1所述的消防设备，其特征在于，还包括：
消防主路，与每路所述消防支路均连通。
5.根据权利要求4所述的消防设备，其特征在于，还包括：
压力监控装置，设置于所述消防主路，用于监测所述消防主路内的液体压力；所述压力监控装置与所述信息处理装置通信连接，所述信息处理装置还用于若所述液体压力小于预设压力阈值，则输出报警信息。
6.根据权利要求4所述的消防设备，其特征在于，所述消防支路包括：
支路管道，与所述消防主路连通，所述消防支路阀门设置于所述支路管道，用于控制所述支路管道的导通与截止；
喷嘴，设置于所述支路管道，且所述喷嘴位于所述电池箱内。
7.一种集装箱式储能系统的消防方法，其特征在于，应用于集装箱式储能系统，所述集装箱式储能系统包括多个电池箱，每个所述电池箱内设置有电池，所述方法包括：
获取每个所述电池箱内的电池的状态参数；
根据所述电池的状态参数确定目标电池箱，所述目标电池箱是指需要采取消防措施的电池箱；
打开所述目标电池箱对应的消防支路阀门，以使消防液流入所述目标电池箱，并达到预设液位。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述打开所述目标电池箱的消防支路阀门，以使消防液流入所述目标电池箱，并达到预设液位，包括：
打开所述目标电池箱对应的消防支路阀门；
检测所述目标电池箱内的消防液的液位；
若所述目标电池箱内的消防液的液位达到所述预设液位，则关闭所述目标电池箱对应的消防支路阀门。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述预设液位高于所述电池箱内的电池的高度。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电池的状态参数包括所述电池的运行参数和所述电池的温度中的至少一种。
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