CN113571786A - 一种高安全性模组隔断式储能系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种高安全性模组隔断式储能系统及其工作方法，属于储能电池技术领域。包括电池模组、温度传感器、电池模组冷却系统、火灾监测装置、灭火系统、隔离仓和排烟系统；电池模组包括若干电池单体，每个电池模组单独设在一个密闭的隔离仓内部；温度传感器、电池模组冷却系统、火灾监测装置和灭火系统设在隔离仓内部，排烟系统与隔离仓连接。本发明能够保证储能系统内的电池模组工作在适宜温度，同时极大地提升储能系统中电池出现局部问题时的消防应急能力，杜绝了储能系统局部出现安全问题而造成蔓延的事故发生，具有良好的应用前景。

Description

一种高安全性模组隔断式储能系统及其工作方法
技术领域
本发明属于储能电池技术领域，具体涉及一种高安全性模组隔断式储能系统及其工作方法。
背景技术
随着可再生能源的大力发展，需要大规模储能系统支持缓解电网调峰调频的压力，提高新能源消纳的能力。目前电化学储能系统是所有储能方式中发展最迅猛的方式之一，随着电化学储能系统的大规模运用，其安全性问题不容忽视。由于电池内部含有大量的有机电解液，电池储能系统存在一定的安全风险，当电池之间温度均一性较差或者电池发生过充过放时，电池的局部地方就有可能发生冒烟或者着火的情况，如果处置不当则有可能导致整个储能电站的着火甚至爆炸，造成巨大的人身伤亡和财产损失。
目前电池储能系统的安全防护主要是针对整个储能集装箱的防护，通常在储能集装箱内直接安装消防喷淋，当储能系统局部位置发生问题时就会对整个储能系统进行喷水灭火，这样不仅会造成较大的损失，而且容易在整个集装箱内产生大量的有毒有害的可燃气体产生二次危害，粗放式的消防管理无法支撑储能系统进一步的大规模应用。
发明内容
为了解决上述现有问题，本发明的目的在于提供一种高安全性模组隔断式储能系统及其工作方法，能够保证储能系统内的电池模组工作在适宜温度，同时极大地提升储能系统中电池出现局部问题时的消防应急能力，杜绝了储能系统局部出现安全问题而造成蔓延的事故发生。
本发明通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种高安全性模组隔断式储能系统，包括电池模组、温度传感器、电池模组冷却系统、火灾监测装置、灭火系统、隔离仓和排烟系统；
电池模组包括若干电池单体，每个电池模组单独设在一个密闭的隔离仓内部；温度传感器、电池模组冷却系统、火灾监测装置和灭火系统设在隔离仓内部，排烟系统与隔离仓连接。
优选地，电池模组冷却系统包括在隔离仓内部迂回设置的液冷管，液冷管上设有液冷管道阀门，液冷管连接至冷却液循环系统。
进一步优选地，冷却液循环系统包括冷却液储存装置、液冷总管和回液总管，液冷总管与冷却液储存装置的出水口连接，液冷总管上设有总阀和泵，每条液冷管的两端分别与液冷总管和回液总管连接，回液总管与冷却液储存装置的回水口连接，每条液冷管上均设有分阀。
优选地，隔离仓为防火防爆材质。
优选地，火灾监测装置包括协同工作的烟气报警器和明火报警器。
优选地，排烟系统包括排烟管道，每个隔离仓上设有排烟口，排烟口连接有排烟支管，排烟支管上设有信号阀，所有排烟支管连接至排烟管道，排烟管道通过烟气处理出口与烟气处理系统连接。
优选地，温度传感器为多个，分别均布在隔离仓内。
优选地，灭火系统包括若干灭火剂喷枪，若干灭火剂喷枪分布在隔离仓内部，若干灭火剂喷枪的叠加喷射范围覆盖整个隔离仓内部。
优选地，每个电池模组分别与一个DC-DC模块连接，每个DC-DC模块分别连接至电池管理系统。
本发明公开了上述高安全性模组隔断式储能系统的工作方法，包括：
温度传感器监测隔离仓内的温度，并利用电池模组冷却系统保证电池模组的正常工作温度；当火灾监测装置监测到电池模组起火后，电池模组切出整个储能系统，启动灭火系统进行灭火，同时启动排烟系统排出烟气。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的一种高安全性模组隔断式储能系统，通过温度传感器能够对隔离仓内电池模组的工作温度进行监测，当事故发生时，能够通过火灾监测装置及时报警，通过灭火系统灭火的同时，将烟气通过排烟系统排出。通过将电池模组隔离在单独的隔离仓内可以有效提高储能系统的安全性，及时发生燃烧甚至爆炸的事故也不会影响相邻的模组；将事故发生后的气体自动通过排气系统排出，避免危险气体在密闭空间的聚集，防止二次事故的发生；将电池模组单独隔离的方式可以最大程度地减小发生储能事故后的损失。本发明极大地提升储能系统中电池出现局部问题时的消防应急能力，杜绝了储能系统局部出现安全问题而造成蔓延的事故发生。
进一步地，整个系统采用液冷的方式进行降温并保持温度恒定，因此即使是密闭的运行环境也可以保证整个储能系统高效温度的运行。
更进一步地，水循环管道通过设置液冷总管和回液总管，采用并联方式与每个隔离仓连接，每条支路相对独立，系统的传热效率高、稳定性好，适合大规模以及对控温精度要求高的储能系统。
进一步地，离仓采用防火防爆材质，单个电池模组出现故障发生燃烧或者爆炸时，不会影响周围隔离仓内的电池模组，提升了整个储能系统的安全性。
进一步地，火灾监测装置包括协同工作的烟气报警器和明火报警器，能够提升火灾报警的正确率，避免误判带来经济损失。
进一步地，温度传感器为多个，分别均布在隔离仓内，能够对隔离仓内的温度进行全面地监测。
进一步地，灭火系统包括若干灭火剂喷枪，叠加喷射范围覆盖整个隔离仓内部，保证了起火后能快速进行灭火。
本发明公开的上述高安全性模组隔断式储能系统的工作方法，自动化程度高，能够保证储能系统内的电池模组工作在适宜温度，同时极大地提升储能系统中电池出现局部问题时的消防应急能力，杜绝了储能系统局部出现安全问题而造成蔓延的事故发生。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中：1为电池模组，2为温度传感器，3为液冷管道阀门，4为液冷管，5为火灾监测装置，6为灭火系统，7为隔离仓，8为信号阀，9为排烟管道，10为烟气处理出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
如图1，本发明的一种高安全性模组隔断式储能系统，包括电池模组1、温度传感器2、电池模组冷却系统、火灾监测装置5、灭火系统6、隔离仓7和排烟系统。
电池模组1包括若干电池单体，每个电池模组1分别与一个DC-DC模块连接，每个DC-DC模块分别连接至电池管理系统。每个电池模组1单独设在一个密闭的隔离仓7内部；温度传感器2、电池模组冷却系统、火灾监测装置5和灭火系统6设在隔离仓7内部，排烟系统与隔离仓7连接。
在本发明的一个较优的实施例中，电池模组冷却系统包括在隔离仓7内部迂回设置的液冷管4，液冷管4上设有液冷管道阀门3，液冷管4连接至冷却液循环系统。优选地，液冷管4可以直接穿过电池模组1。优选地，冷却液循环系统包括冷却液储存装置、液冷总管和回液总管，液冷总管与冷却液储存装置的出水口连接，液冷总管上设有总阀和泵，每条液冷管4的两端分别与液冷总管和回液总管连接，回液总管与冷却液储存装置的回水口连接，每条液冷管4上均设有分阀。
在本发明的一个较优的实施例中，隔离仓7为防火防爆材质。
在本发明的一个较优的实施例中，火灾监测装置5包括协同工作的烟气报警器和明火报警器。
在本发明的一个较优的实施例中，排烟系统包括排烟管道9，每个隔离仓7上设有排烟口，排烟口连接有排烟支管，排烟支管上设有信号阀8，所有排烟支管连接至排烟管道9，排烟管道9通过烟气处理出口10与烟气处理系统连接。优选地，排烟管道9上设有抽风机，能够保证烟气尽快排出。
在本发明的一个较优的实施例中，温度传感器2为多个，分别均布在隔离仓7内。
在本发明的一个较优的实施例中，灭火系统6包括若干灭火剂喷枪，若干灭火剂喷枪分布在隔离仓7内部，若干灭火剂喷枪的叠加喷射范围覆盖整个隔离仓7内部。
上述高安全性模组隔断式储能系统的工作方法，包括：
温度传感器2监测隔离仓7内的温度，并利用电池模组冷却系统保证电池模组1的正常工作温度；当火灾监测装置5监测到电池模组1起火后，电池模组1切出整个储能系统，启动灭火系统6进行灭火，同时启动排烟系统排出烟气。
下面以一个具体实施例来对本发明进行进一步的解释说明：
储能系统中电池模组1内的电池单体为锂离子电池，储能系统的容量为2MW/2MWh，每个电池模组1容量为125kW/125kWh，则锂离子电池储能系统由16个电池模组1组成，每个电池模组1均单独放置于隔离仓7内，每个隔离仓7都是一个密闭的环境，隔离仓7与其它隔离仓7互相之间不影响。电池模组1的隔离仓材质7可防火防爆，当储能系统隔离仓7内的电池发生燃烧或者爆炸时不会影响周围隔离仓内的电池。
每个电池模组1隔离仓7内设置有单独的火灾报警系统、单独的灭火系统6和单独的排气系统。例如当锂离子电池储能系统一个电池模组1出现过充故障时，电池模组1开始冒烟逐渐开始出现火花。此时电池模组1隔离仓7内设置的火灾报警系统中的火灾监测装置5就可以检测到信号进行报警，同时将信号快速传递给控制系统，切断故障电池模组1与储能系统的连接。同时联动灭火系统6，在报警系统报警后自动启动灭火系统6，对故障电池模组1喷射灭火剂进行灭火。在灭火系统6在对故障电池模组1灭火的同时，排气系统的信号阀8通过控制系统自动打开，将电池模组1在在隔离仓7内产生的烟气处理后排出。待电池模组1状态稳定后，打开出现故障的电池模组1模块妥善处理，并更换新的电池模组1，使储能系统重新正常运行。
每个电池模组1都由一个单独的DC-DC与电池管理系统连接，由电池管理系统进行单独管控。电池模组1之间有液冷管4穿过，且在电池之间放置有温度传感器2，在密闭隔离仓内的电池通过液冷管4进行降温同时保持电池模组1间温度的一致性。
在本申请所提供的实施例中，所揭露的技术内容，主要针对高安全性模组隔断式储能系统，以上所述仅为本发明实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内可轻易想到的变化或者替换，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或直接、间接运用在其他相关技术领域的情况，均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高安全性模组隔断式储能系统，其特征在于，包括电池模组(1)、温度传感器(2)、电池模组冷却系统、火灾监测装置(5)、灭火系统(6)、隔离仓(7)和排烟系统；
电池模组(1)包括若干电池单体，每个电池模组(1)单独设在一个密闭的隔离仓(7)内部；温度传感器(2)、电池模组冷却系统、火灾监测装置(5)和灭火系统(6)设在隔离仓(7)内部，排烟系统与隔离仓(7)连接。
2.根据权利要求1所述的高安全性模组隔断式储能系统，其特征在于，电池模组冷却系统包括在隔离仓(7)内部迂回设置的液冷管(4)，液冷管(4)上设有液冷管道阀门(3)，液冷管(4)连接至冷却液循环系统。
3.根据权利要求2所述的高安全性模组隔断式储能系统，其特征在于，冷却液循环系统包括冷却液储存装置、液冷总管和回液总管，液冷总管与冷却液储存装置的出水口连接，液冷总管上设有总阀和泵，每条液冷管(4)的两端分别与液冷总管和回液总管连接，回液总管与冷却液储存装置的回水口连接，每条液冷管(4)上均设有分阀。
4.根据权利要求1所述的高安全性模组隔断式储能系统，其特征在于，隔离仓(7)为防火防爆材质。
5.根据权利要求1所述的高安全性模组隔断式储能系统，其特征在于，火灾监测装置(5)包括协同工作的烟气报警器和明火报警器。
6.根据权利要求1所述的高安全性模组隔断式储能系统，其特征在于，排烟系统包括排烟管道(9)，每个隔离仓(7)上设有排烟口，排烟口连接有排烟支管，排烟支管上设有信号阀(8)，所有排烟支管连接至排烟管道(9)，排烟管道(9)通过烟气处理出口(10)与烟气处理系统连接。
7.根据权利要求1所述的高安全性模组隔断式储能系统，其特征在于，温度传感器(2)为多个，分别均布在隔离仓(7)内。
8.根据权利要求1所述的高安全性模组隔断式储能系统，其特征在于，灭火系统(6)包括若干灭火剂喷枪，若干灭火剂喷枪分布在隔离仓(7)内部，若干灭火剂喷枪的叠加喷射范围覆盖整个隔离仓(7)内部。
9.根据权利要求1所述的高安全性模组隔断式储能系统，其特征在于，每个电池模组(1)分别与一个DC-DC模块连接，每个DC-DC模块分别连接至电池管理系统。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的高安全性模组隔断式储能系统的工作方法，其特征在于，包括：
温度传感器(2)监测隔离仓(7)内的温度，并利用电池模组冷却系统保证电池模组(1)的正常工作温度；当火灾监测装置(5)监测到电池模组(1)起火后，电池模组(1)切出整个储能系统，启动灭火系统(6)进行灭火，同时启动排烟系统排出烟气。
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