CN114100023A - 一种储能电站热失控三级预警及消防联动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能电站热失控三级预警及消防联动系统，包括，储能系统，储能系统内设置有一级初期预警；储能与消防联动系统，储能与消防联动系统内设置有二级中期预警和三级后期预警；还包括储能箱，储能箱的左侧壁设置有主动进气装置，储能箱的顶部均匀设置有喷头；储能箱的顶部设置有烟雾传感器、CH4探测装置和H2探测装置，储能箱的底部右侧设置有FM‑200灭火器，储能箱的顶部设置有与喷头相连通的水喷淋管道；储能箱的前侧设置有主动排气装置、CO探测装置和光学温度一体传感器。本发明采用多参数检测、有效联动、多级防护的预警及消防系统，提高了消防预警准确性，降低储能电站大范围的起火风险，可有效保障储能系统的安全。
Description
技术领域
本发明涉及储能电站技术领域，具体涉及一种储能电站热失控三级预警及消防联动系统。
背景技术
储能作为一个新兴的产业，而且发展非常迅速，从促进可再生能源消纳到进行调频调峰，再到新能源汽车动力电池，储能以迅猛的发展速度不断扩大市场份额。大力发展电化学储能的趋势不可逆转，储能的多重价值已初步显现，具有广阔的市场潜力，但在安全性方面依然面临挑战，未来仍需在技术上打好基础。
国内外近期发生多起锂离子电池火灾事故，造成了多人伤亡和巨大的财产损失。相对于电动汽车来说，储能系统容量大，一旦储能电站发生热事故的话，后果非常严重。
目前传统的消防是作为独立的系统，无法与储能系统进行相互联动。一方面，主要采用的是典型的感烟和典型的感温探测器，探测量比较单一，只有等到烟雾和温度弥漫到整个舱室以后，才能起到预警作用；另一方面，主要对储能电站运行数据进行监控，包括对电池管理系统(BMS)、储能变流器 (PCS)、能量管理系统(EMS)等，通过对电池监测数据纵向和横向对比，实现对电池运行情况提前做出预警判断，并进行相应的维护处理。
由于现在储能的消防安全系统，防护单一，探测量单一，一级预警处置效果并不好，预警不精准，消防系统独立，没有形成多级防护及储能消防联动系统，没有形成以防为主，以消辅之，消防结合的一个策略，目前越来越不能适应于储能电站安全发展的需求。
为此，我们提出一种储能电站热失控三级预警及消防联动系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种储能电站热失控三级预警及消防联动系统，采用多参数检测、有效联动、多级防护的预警及消防系统，提高了消防预警准确性，降低储能电站大范围的起火风险，可有效保障储能系统的安全。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种储能电站热失控三级预警及消防联动系统，包括，
储能系统，所述储能系统内设置有一级初期预警；
储能与消防联动系统，所述储能与消防联动系统内设置有二级中期预警和三级后期预警；
还包括储能箱，所述储能箱的左侧壁设置有主动进气装置，所述储能箱的底部左侧设置有进气口，所述储能箱的顶部均匀设置有喷头；
所述储能箱的顶部设置有烟雾传感器、CH4探测装置和H2探测装置，所述储能箱的底部右侧设置有FM-200灭火器，所述储能箱的顶部设置有与喷头相连通的水喷淋管道；
所述储能箱的顶部右侧后端设置有出气口；
所述储能箱的前侧设置有主动排气装置、CO探测装置和光学温度一体传感器。
优选地，所述喷头的数量为13个。
优选地，所述一级初期预警针对的是：异常运行数据的分析预警。
优选地，所述二级中期预警针对的是：产生的可燃气体，主要是H2、CO、 CH4浓度的分析预警。
优选地，所述三级后期预警针对的是：烟雾、温度、光学综合的分析预警。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一：本发明通过对储能电站的消防系统实行分级预警机制，采用多级消防处理控制，并采用储能与消防联动系统设计，形成多参数检测、有效联动、多级防护的最优消防探测和消防防护方案，便于提高消防预警准确性，使得储能电站更加安全可靠运行。
第二：通过可燃气体、烟雾、温度多参数冗合应用，提高了热事故检测的准确率，降低储能电站大范围的起火风险，可有效保障储能系统的安全。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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为本发明的系统总体框架设计图；
图2为本发明的储能箱消防结构图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、主动进气装置；2、进气口；3、喷头；4、烟雾传感器；5、CH4探测装置；6、出气口；7、H2探测装置；8、水喷淋管道；9、FM-200灭火器；10、主动排气装置；11、CO探测装置；12、光学温度一体传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种储能电站热失控三级预警及消防联动系统，包括，
储能系统，储能系统内设置有一级初期预警，一级初期预警针对的是：异常运行数据的分析预警；
储能与消防联动系统，储能与消防联动系统内设置有二级中期预警和三级后期预警，二级中期预警针对的是：产生的可燃气体，主要是H2、CO、CH4浓度的分析预警；三级后期预警针对的是：烟雾、温度、光学综合的分析预警；
还包括储能箱，储能箱的左侧壁设置有主动进气装置1，储能箱的底部左侧设置有进气口2，储能箱的顶部均匀设置有喷头3，喷头3的数量为13个；
储能箱的顶部设置有烟雾传感器4、CH4探测装置5和H2探测装置7，储能箱的底部右侧设置有FM-200灭火器9，储能箱的顶部设置有与喷头3相连通的水喷淋管道8；
储能箱的顶部右侧后端设置有出气口6；
储能箱的前侧设置有主动排气装置10、CO探测装置11和光学温度一体传感器12。
具体工作原理及过程如下所述：
本发明将储能电站热失控预警划分为三级：一级初期预警、二级中期预警、三级后期预警；将特征气体、烟雾、温度等这些参数作为整个热失控预警核心参数值；
(一)一级初期预警
一级初期预警也属于无损预警，此时，储能电站处于亚健康状态；电池管理属于一级初期预警，包括对电池单元、电池簇、电池模块的协调运行管理，主要就是采集故障信息，为了预防过充、过放、过流、过压、欠压等不健康激源的产生，监控电池的状态，智能化管理及维护各个电池单元。
当储能电站运行数据异常时，电池管理系统通过数据处理与智能研判，多信号提取，提前预警，并把这些处理结果传送给储能系统，储能系统会根据这些结果，触发自我保护机制，提升系统的安全性；
自我保护机制包括降低功率运行，防止过负荷发生故障；BMS与PCS联动，智能控制充放电模式，防止电池末端的过充过放；PCS可立即停机保护，防止通信回路电池侧发生故障、掉电等。
(二)二级中期预警
二级中期预警属于热失控的发展阶段，也属于微损预警；电池内热量持续聚集，以H2、CO、CH4为主的气体浓度不断提升，此时启动气体报警机制并进行气体消防；并将这些信息反馈给储能系统，并要求储能系统进行相应的联动，例如PCS断电或者簇的接触器断开。
1)气体报警机制
火灾发生时，气体探测器通过把储能箱内产生的各种气体转化成电量参数，然后将参数传送给控制器，控制器判断气体是否超过正常浓度，如H2的边界浓度为0.5％，当超出这个边界条件时，即自动启动报警器。
2)气体消防机制：
①当可燃气体浓度低时，打开主动进气装置1、主动排气装置10，将产生的可燃气体排出储能箱；
②当可燃气体浓度高时，启动FM-200灭火器9，FM-200气体灭火药剂为七氟丙烷。
当FM-200气体灭火药剂应用于全淹没式的系统环境时，它能够结合物理的和化学的反应过程迅速，有效地消除热能，阻止火灾的发生，FM-200气体灭火药剂的物理特性表现在其分子汽化阶段能迅速冷却火焰温度，并且在化学反应过程中释放游离基，能最终阻止燃烧的连锁反应。
(三)三级后期预警
三级后期预警也属于极限预警，此时部分设备已经受损，电池模组完全热失控并剧烈燃烧；
当到达三级后期预警时，烟感传感器4监测烟雾浓度超标，光学温度一体传感器发生动作，控制器提前发出烟雾报警，并触发水喷淋系统，高压水流经水喷淋管道8输送到各个喷头3处(水喷淋管道中的普通水可用其他灭火能力更好的液体化学物质代替)，通过喷头3从储能箱顶部撒向箱内每个部位，彻底灭火，防复燃；并联动储能系统，要求触发自我保护机制，如在热失控状态下切断电池的运行状态；
当三级预警及消防措施没有达到预期效果，为了防止火灾蔓延和扩大化，在储能箱顶部拐角处接入外部消防车或消防栓，外部消防是储能消防最后一道防线。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种储能电站热失控三级预警及消防联动系统，其特征在于：包括，
储能系统，所述储能系统内设置有一级初期预警；
储能与消防联动系统，所述储能与消防联动系统内设置有二级中期预警和三级后期预警；
还包括储能箱，所述储能箱的左侧壁设置有主动进气装置(1)，所述储能箱的底部左侧设置有进气口(2)，所述储能箱的顶部均匀设置有喷头(3)；
所述储能箱的顶部设置有烟雾传感器(4)、CH4探测装置(5)和H2探测装置(7)，所述储能箱的底部右侧设置有FM-200灭火器(9)，所述储能箱的顶部设置有与喷头(3)相连通的水喷淋管道(8)；
所述储能箱的顶部右侧后端设置有出气口(6)；
所述储能箱的前侧设置有主动排气装置(10)、CO探测装置(11)和光学温度一体传感器(12)。
2.根据权利要求1所述的一种储能电站热失控三级预警及消防联动系统，其特征在于：所述喷头(3)的数量为13个。
3.根据权利要求1所述的一种储能电站热失控三级预警及消防联动系统，其特征在于：所述一级初期预警针对的是：异常运行数据的分析预警。
4.根据权利要求1所述的一种储能电站热失控三级预警及消防联动系统，其特征在于：所述二级中期预警针对的是：产生的可燃气体，主要是H2、CO、CH4浓度的分析预警。
5.根据权利要求1所述的一种储能电站热失控三级预警及消防联动系统，其特征在于：所述三级后期预警针对的是：烟雾、温度、光学综合的分析预警。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220301 |