CN114024060B - 一种多环境适应性高安全型储能电池系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多环境适应性高安全型储能电池系统及其工作方法，该系统包括若干个储能电池单元，所述储能电池单元包括电箱、火探管消防管路和液冷管路，所述电箱内设置有由若干电芯组成的电池模组，所述火探管消防管路布置在电箱内上部，所述火探管消防管路从电池模组的每一个电芯的防爆阀上方经过，所述火探管消防管路与电箱外部的消防瓶连接，所述液冷管路布置在电箱内底部，所述液冷管路上设有液冷板，所述液冷板与各电芯底部接触并换热，以对电芯产生的热量进行散热，所述液冷板上安装有电磁阀喷头，所述液冷管路通过连接管路与电箱外部的液冷机组连接，所述电箱内上部设有消防剂感应传感器。该系统安全性高，适应多种环境应用。
Description
技术领域
本发明属于电池储能技术领域，具体涉及一种多环境适应性高安全型储能电池系统及其工作方法。
背景技术
电池储能电站并不是传统意义上的发电站，但是在某个特定的时间和空间里，电池储能系统完全可以充当发电站的角色；并且由于其无可比拟的响应速度和控制精准度，其调频调峰效果远远超过了所有传统旋转发电设备；AGC与AVC功能对于电池储能系统来说是与生俱来的能力，使用起来毫无悬念和压力；并且电池储能系统具有的模块化设计、配置灵活、可分布式使用的特点更使其大规模的并网应用成为可能。同时，电池储能系统还可方便地充当可控负荷来使用，也就是说，电池储能系统具备电源和负荷两种角色特征，可以依据需要瞬间转换身份。以此来满足新能源风光发电的调节，减少甚至杜绝新能源发电的弃风弃光现象，提高新能源发电利用率。
但是在储能电池系统应用大规模使用时，我们也应该看到储能电池系统的2个突出问题：安全问题和环境适应问题，关于安全问题储能电池系统火灾发生的突发性及其危害性，但是目前传统安全消防措施，并不能有效抑制锂离子电池的热失控，从而导致初期火灾迅速蔓延，进而演变为大规模火灾。造成重大安全事故及财产损失。储能电池系统的安全使用要求日益突出。环境适应性问题伴随储能电池系统的市场化应用日益增加，系统适应各种使用环境（高温、低温、温差变化大等环境）的要求越来越多样化，传统的风冷方式已经出现了对储能电池系统温度调节的滞后、系统温差大、调温能力差等一系列影响储能电池系统使用寿命及正常运行的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多环境适应性高安全型储能电池系统及其工作方法，该系统安全性高，适应多种环境应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多环境适应性高安全型储能电池系统，包括若干个储能电池单元，所述储能电池单元包括电箱、火探管消防管路和液冷管路，所述电箱内设置有由若干电芯组成的电池模组，所述火探管消防管路布置在电箱内上部，所述火探管消防管路从电池模组的每一个电芯的防爆阀上方经过，所述火探管消防管路与电箱外部的消防瓶连接，所述液冷管路布置在电箱内底部，所述液冷管路上设有液冷板，所述液冷板与各电芯底部接触并换热，以对电芯产生的热量进行散热，所述液冷板上安装有电磁阀喷头，所述液冷管路通过连接管路与电箱外部的液冷机组连接，所述电箱内上部设有消防剂感应传感器。
进一步地，所述电箱为密闭结构，所述电箱上设有泄压阀。
进一步地，所述火探管消防管路向外经火探管分支连接器与消防瓶连接，所述火探管分支连接器内部设置有单向阀片，以禁止液体回流，只允许消防剂单向通入，进而防止热失控电箱内部的液冷液回流至正常的电箱。
进一步地，所述火探管消防管路采用线束隔离板进行走线定位，两端根据火探管宽度设置凹槽，凹槽上方设置盖板，防止火探管移位或甩动。
进一步地，所述电磁阀喷头安装于液冷板上不与电芯底部接触的位置。
进一步地，所述电箱内上部设有液位传感器，所述液位传感器的安装位置与电芯电极位于同一水平面上，以使液冷液可以浸没整个电芯，确保电芯不复燃。
进一步地，还设有控制单元，所述控制单元分别与消防剂感应传感器、液位传感器以及电磁阀喷头连接，以在消防剂感应传感器检测到消防剂时，控制电磁阀喷头自动开启，而在液位传感器检测到液冷液时，控制电磁阀喷头自动关闭。
进一步地，所述储能电池系统由储能变流器、液冷机组以及若干个电池簇组成，每个电池簇由若干个储能电池单元和一个消防瓶组成。
本发明还提供了一种多环境适应性高安全型储能电池系统的工作方法，包括以下步骤：
当系统正常运行时，电芯产生的热量通过底部与液冷板换热进行散热，保证电芯温度处于稳定均衡状态；
如果电箱内的某个电芯出现热失控，电芯的防爆阀开启，高温熔化火探管消防管路，引起管路内消防剂在该热失控电芯处喷发，以及时扑灭电芯明火，降低电芯温度；
当电箱内上部的消防剂感应传感器检测到消防剂时，自动开启液冷板上的电磁阀喷头，液冷管路中的绝缘液冷液进入电箱；
当电箱内液冷液的液位浸没电芯并达到液位传感器位置时，自动关闭电磁阀喷头，停止向电箱内加液，以防止由于加液过多导致密闭电箱爆裂，影响其他电箱及整个系统。
进一步地，在电芯热失控时，将电芯热失控状态传输到主控制系统进行告警处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本系统可以高效阻止电池电芯的热失控扩散，在电芯发生热失控时，针对性的对点开启消防扑灭，将电芯热失控在源头扑灭，然后再导入绝缘冷却液浸没电芯，防止复燃现象，确保储能电池系统的安全。本系统可以有效控制电芯温度均衡稳定，且能在电芯热失控保证其安全性，避免影响其他电箱及整个系统，因此适用于多种复杂环境，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的系统中储能电池单元侧视示意图。
图2是本发明实施例的系统中储能电池单元俯视示意图。
图中：1-电箱，2-火探管消防管路，3-液冷管路，4-电芯，5-防爆阀，6-液冷板，7-电磁阀喷头，8-消防剂感应传感器，9-泄压阀，10-液位传感器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本实施例提供了一种多环境适应性高安全型储能电池系统，包括若干个储能电池单元，如图1、2所示，所述储能电池单元包括电箱1、火探管消防管路2和液冷管路3，所述电箱1内设置有由若干电芯4组成的电池模组，所述火探管消防管路2布置在电箱1内上部，所述火探管消防管路2从电池模组的每一个电芯4的防爆阀5上方经过，所述火探管消防管路2与电箱外部的消防瓶连接。所述液冷管路3布置在电箱1内底部，所述液冷管路3上设有液冷板6，所述液冷板6与各电芯4底部接触并换热，以对电芯产生的热量进行散热，所述液冷板6上安装有电磁阀喷头7，所述电磁阀喷头7安装于液冷板上不与电芯底部接触的位置。所述液冷管路3通过连接管路与电箱外部的液冷机组连接，所述电箱1内上部设有消防剂感应传感器8。
在本实施例中，所述火探管消防管路向外经火探管分支连接器与消防瓶连接，所述火探管分支连接器内部设置有单向阀片，以禁止液体回流，只允许消防剂单向通入，进而防止热失控电箱内部的液冷液回流至正常的电箱，减少经济损失。所述火探管消防管路采用线束隔离板进行走线定位，两端根据火探管宽度设置凹槽，凹槽上方设置盖板，防止火探管移位或甩动。
在本实施例中，所述电箱为密闭结构，所述电箱上设有泄压阀9。
在本实施例中，所述电箱内上部设有液位传感器10，所述液位传感器的安装位置与电芯电极位于同一水平面上，以使液冷液可以浸没整个电芯，确保电芯不复燃。
本系统中还设有控制单元，所述控制单元分别与消防剂感应传感器、液位传感器以及电磁阀喷头连接，以在消防剂感应传感器检测到消防剂时，控制电磁阀喷头自动开启，而在液位传感器检测到液冷液时，控制电磁阀喷头自动关闭。所述控制单元在电芯热失控时，将电芯热失控状态传输到主控制系统进行告警处理。
在本实施例中，所述储能电池系统由储能变流器、液冷机组以及若干个电池簇组成，每个电池簇由若干个储能电池单元和一个消防瓶组成。
本实施例还提供了上述多环境适应性高安全型储能电池系统的工作方法，包括以下步骤：
1）当系统正常运行时，电芯产生的热量通过底部与液冷板换热进行散热，保证电芯温度处于稳定均衡状态；
2）如果电箱内的某个电芯出现热失控，电芯顶部的防爆阀开启，高温熔化火探管消防管路，引起管路内消防剂在该热失控电芯处喷发，以及时扑灭电芯明火，降低电芯温度；
3）由于消防剂在密闭空间很快扩散，当电箱内上部的消防剂感应传感器检测到消防剂时，自动开启液冷板上的电磁阀喷头，液冷管路中的绝缘液冷液进入电箱；
4）当电箱内液冷液的液位浸没电芯并达到液位传感器位置时，自动关闭电磁阀喷头，停止向电箱内加液，以防止由于加液过多导致密闭电箱爆裂，影响其他电箱及整个系统。
并且，在电芯热失控时，通过控制单元将电芯热失控状态传输到主控制系统进行告警处理。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种多环境适应性高安全型储能电池系统，其特征在于，包括若干个储能电池单元，所述储能电池单元包括电箱、火探管消防管路和液冷管路，所述电箱内设置有由若干电芯组成的电池模组，所述火探管消防管路布置在电箱内上部，所述火探管消防管路从电池模组的每一个电芯的防爆阀上方经过，所述火探管消防管路与电箱外部的消防瓶连接，所述液冷管路布置在电箱内底部，所述液冷管路上设有液冷板，所述液冷板与各电芯底部接触并换热，以对电芯产生的热量进行散热，所述液冷板上安装有电磁阀喷头，所述液冷管路通过连接管路与电箱外部的液冷机组连接，所述电箱内上部设有消防剂感应传感器；
所述火探管消防管路向外经火探管分支连接器与消防瓶连接，所述火探管分支连接器内部设置有单向阀片，以禁止液体回流，只允许消防剂单向通入，进而防止热失控电箱内部的液冷液回流至正常的电箱；
所述火探管消防管路采用线束隔离板进行走线定位，两端根据火探管宽度设置凹槽，凹槽上方设置盖板，防止火探管移位或甩动；
所述电磁阀喷头安装于液冷板上不与电芯底部接触的位置；
所述电箱内上部设有液位传感器，所述液位传感器的安装位置与电芯电极位于同一水平面上，以使液冷液可以浸没整个电芯，确保电芯不复燃；
所述多环境适应性高安全型储能电池系统还设有控制单元，所述控制单元分别与消防剂感应传感器、液位传感器以及电磁阀喷头连接，以在消防剂感应传感器检测到消防剂时，控制电磁阀喷头自动开启，而在液位传感器检测到液冷液时，控制电磁阀喷头自动关闭；
所述多环境适应性高安全型储能电池系统的工作方法，包括以下步骤：
当系统正常运行时，电芯产生的热量通过底部与液冷板换热进行散热，保证电芯温度处于稳定均衡状态；
如果电箱内的某个电芯出现热失控，电芯的防爆阀开启，高温熔化火探管消防管路，引起管路内消防剂在该热失控电芯处喷发，以及时扑灭电芯明火，降低电芯温度；
当电箱内上部的消防剂感应传感器检测到消防剂时，自动开启液冷板上的电磁阀喷头，液冷管路中的绝缘液冷液进入电箱；
当电箱内液冷液的液位浸没电芯并达到液位传感器位置时，自动关闭电磁阀喷头，停止向电箱内加液，以防止由于加液过多导致密闭电箱爆裂，影响其他电箱及整个系统。
2.根据权利要求1所述的一种多环境适应性高安全型储能电池系统，其特征在于，所述电箱为密闭结构，所述电箱上设有泄压阀。
3.根据权利要求1所述的一种多环境适应性高安全型储能电池系统，其特征在于，所述储能电池系统由储能变流器、液冷机组以及若干个电池簇组成，每个电池簇由若干个储能电池单元和一个消防瓶组成。
4.根据权利要求1所述的一种多环境适应性高安全型储能电池系统，其特征在于，在电芯热失控时，将电芯热失控状态传输到主控制系统进行告警处理。
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