CN115212494A - 一种储能设备的消防系统和储能设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能设备的消防系统和储能设备，该消防系统包括若干第一消防装置、若干压力传感器、第二消防装置和控制模块，其中第一消防装置可以在电池包温度超过第一阈值时释放其内的高压消防气体，压力传感器可以感测第一消防装置的内部压力，控制模块在检测到任一电池簇空间中内部压力变化速率大于第二阈值的第一消防装置的数量大于或等于第三阈值时，控制第二消防装置中对应该电池簇空间的释放口释放消防气体和/或消防水体；通过该消防系统，能够精准地地对某一个电池簇空间进行消防控制，避免在进行消防操作时影响到其他温度正常的电池簇空间。

Description

一种储能设备的消防系统和储能设备
技术领域
本发明涉及储能设备技术领域，具体涉及一种储能设备的消防系统。
背景技术
现有的储能设备一般按照集装箱规格制作，同时为保证储能设备的消防安全，会在集装箱内设置水消和气消等消防装置，利用诸如烟雾传感器、温度传感器等实时监测集装箱内的情况，并在发现存在异常情况时自动地进行消防动作。
但是现有的消防装置一般是在检测到集装箱内某个位置存在异常情况时，就对整个集装箱内部进行消防操作，例如对整个集装箱进行消防气体的释放以及水流喷洒，这会导致其他仍可正常使用的电池包遭受损坏，经济损失扩大。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种储能设备的消防系统和储能设备，该消防系统能够精准地对某一个电池簇空间进行消防控制，避免在进行消防操作时影响到其他温度正常的电池簇空间。
为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种储能设备的消防系统，所述储能设备包括若干互相分隔的电池簇空间，每一所述电池簇空间均容置若干电池包，所述消防系统包括：若干第一消防装置，其一一对应地置于所述电池包内，且其内部存储有高压消防气体，并适于在其所置于的电池包内温度上升至第一阈值时释放所述高压消防气体；若干压力传感器，其一一对应地装设于所述第一消防装置，且其感测端伸入所述第一消防装置以感测所述第一消防装置的内部压力变化；第二消防装置，其包括若干用于释放消防气体和/或消防水体的释放口，每一所述电池簇空间至少与一所述释放口连通；和控制模块，其与各所述压力传感器和所述第二消防装置信号连接，并在检测到任一所述电池簇空间中，内部压力变化速率大于第二阈值的所述第一消防装置的数量大于或等于第三阈值时，控制所述第二消防装置中对应该电池簇空间的所述释放口释放消防气体和/或消防水体。
进一步的，所述控制模块在检测到至少存在一所述第一消防装置的内部压力变化速率大于第二阈值时，控制所述储能设备的消防系统主回路接触器断开。
进一步的，所述控制模块在检测到至少存在一所述第一消防装置的内部压力变化速率大于第二阈值时，控制对应该第一消防装置的所述电池簇空间内的所有所述电池包与所述储能设备的主回路断开。
进一步的，所述控制模块在检测到至少存在一所述第一消防装置的内部压力变化速率大于第二阈值时，控制对应该第一消防装置的所述电池簇空间以及该电池簇空间两侧第四阈值范围内的所述电池簇空间内的所有所述电池包与所述储能设备的主回路断开。
进一步的，所述控制模块在检测到任一所述电池簇空间中，内部压力变化速率大于第二阈值的所述第一消防装置的数量大于或等于第三阈值时，控制所述储能设备的消防系统总配电脱扣。
进一步的，所述压力传感器向所述控制模块传递的信号包括预设的特征编码；所述控制模块根据其所接收到的所述特征编码确定与该特征编码对应的所述释放口。
进一步的，所述第一消防装置为柔性抑制管，其内存储有高压消防气体，并适于在其所置于的电池包内温度上升至第一阈值时破裂并释放其内存储的高压消防气体。
进一步的，所述第一阈值为90℃至100℃；所述第二阈值为2.5bar/s至4.5bar/s；所述第三阈值为两个；所述第四阈值为两个。
此外，本发明还提供一种储能设备，其包括上述任一项所述的一种储能设备的消防系统。
进一步的，还包括控制装置；所述储能设备包括用于形成所述电池簇空间的储能箱体；所述控制装置包括所述控制模块，且其置于所述储能箱体外部。
由上述对本发明的描述可知，相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、该消防系统应用于储能设备中，由于储能设备中电池簇空间互相分隔，若存在一个电池簇空间的电池包出现温度失控的情况，只要及时降低电池包温度，就较难以对其他电池簇空间产生影响，本发明提供的消防系统在每个电池包内均装设有第一消防装置，该第一消防装置可以在其所装设的电池包的温度失控时释放其所储存的高压消防气体，从而对该电池包进行初次灭火，同时，该第一消防装置不仅作为灭火设施，其还可以被压力传感器所感测，在压力传感器感测到第一消防装置内部压力在短时间内出现剧烈变化时，即可判定该第一消防装置中的高压消防气体被释放，从而可以确定对应的电池包出现温度失控的情况，当只有较少的电池包出现温度失控的情况时，可以利用自身具有的第一消防装置进行灭火，但当存在较多的电池包出现温度失控的情况时，单单采用第一消防装置无法有效灭火，此时控制模块就可以控制第二消防装置中对应该电池簇空间的释放口释放消防气体和/或消防水体，从而进一步对该电池簇空间灭火降温，同时又不会影响到其他的电池簇空间；在此处，第一消防装置不仅作为灭火设施起到作用，其还作为压力传感器的感测对象，从而可以精准地定位到发生温度失控的电池包以及该电池包所对应的电池簇空间，并可确定发生温度失控的电池包的数量，实现精准消防，降低对其他电池簇空间的影响，同时还可以精准地设置采取消防措施的操作阈值，相比于采用烟感、温感检测的方式，采取消防措施的精度得到了巨大提高。
2、控制模块还可以在检测到存在一个电池包的温度失控时就控制储能设备的主回路控制器断开，避免因电池包温度失控导致储能设备的电路故障。
3、控制模块还可以在检测到某个电池簇空间内有一个电池包的温度失控时控制储能设备将该电池簇空间内的所有电池包与主回路的连接断开，避免继续使用造成其他严重后果，同时还不会导致该储能设备完全无法供电。
4、控制模块还可以在检测到某个电池簇空间内有一个电池包的温度失控时，除了控制该电池簇空间内的所有电池包与主回路的连接断开，还可以控制该电池簇空间周围一定范围内的电池簇空间内的所有电池包与主回路的连接断开，避免出现异常的电池包影响到附近的其他电池簇空间内的电池包。
5、控制模块还可以在检测到存在较多电池包的温度失控时控制储能设备的总配电脱扣，及时切断储能设备对配电网络的影响。
6、控制模块根据与释放口对应的特征编码控制对应的释放口动作，控制精度较高，可以精准地对某一电池簇空间所连通的释放口进行操作。
7、第一消防装置为柔性抑制管，其可以在受到高温时破裂，使其内部储存的高压消防气体释放至电池包内。
8、本发明提供的储能设备中，还包括储能箱体和控制装置，其中控制装置装设在储能箱体外部，工作人员在需要使用人工手段对储能箱体的消防系统进行操作时，可以直接在储能箱体外部进行，而无需进入到储能箱体内，可以有效提高工作人员的安全性，避免工作人员因进入储能箱体出现意外的情况发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，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为本发明提供的一种储能设备的实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的一种储能设备的消防系统的实施例的示意图。
主要附图标记说明：
储能箱体10；电池包20；电池簇空间30；控制模块40；第一消防装置50；压力传感器60；电磁阀70。
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，所描述的实施例是本发明的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙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或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
参照图1，本发明实施例提供一种储能设备，该储能设备包括一由集装箱制成的储能箱体，在该储能箱体内分隔有若干互不相通的电池簇空间30，每一电池簇空间30内均包括有若干独立的电池包20。电池包20通常为封闭结构，通过引线与配电装置等连接进行充电和放电。当然，该储能设备其余的电气模块与常规的储能设备一致，均包括电池管理系统、主回路接触器以及与配电装置连接的脱扣机构等。
此外，本发明实施例还提供一种储能设备的消防系统，该消防系统应用于上述的储能设备上，其主要包括若干第一消防装置50、若干压力传感器60、第二消防装置和控制模块40，其中，控制模块40可采用储能设备的电池管理系统进行运算，在本实施例中仅对控制模块40的作用进行描述，其与电池管理系统的整合属于本领域技术人员的公知常识，在此不作赘述。
参照图2，若干第一消防装置50一一对应地置于电池包20内，且其内部存储有高压消防气体，并适于在其所置于的电池包20内温度上升至第一阈值时释放高压消防气体；若干压力传感器60一一对应地装设于第一消防装置50，且其感测端深入第一消防装置50以感测第一消防装置50的内部压力变化；第二消防装置包括若干用于释放消防气体和/或消防水体的释放口，每一电池簇空间30至少与一释放口连通；控制模块40与各压力传感器60和第二消防装置信号连接，并在检测到任一电池簇空间30中，内部压力变化速率大于第二阈值的第一消防装置50的数量大于或等于第三阈值时，控制第二消防装置中对应该电池簇空间30的释放口释放消防气体和/或消防水体。
具体的，第一消防装置50为柔性抑制管，其内部存储有高压的全氟己酮消防气体，并适于在其所置于的电池包20内温度上升至第一阈值时破裂并释放其内存储的高压消防气体。该柔性抑制管为高分子材料制成的密闭管状构件，其内部可以通过充气灌入全氟己酮，并保持高压，此时灌入该柔性抑制管内的全氟己酮可以处于液化或半液化的状态，当柔性抑制管外部的温度升高时，其管壁会在温度影响下破裂，从而将原本储存的高压消防气体释放至电池包20内，由于电池包20具有封闭结构，因此可以快速扑灭电池包20内起火的电池。在这一过程中柔性抑制管内的压力会从高压状态快速转变为相对的低压状态。
压力传感器60的感测端伸入至第一消防装置50内以感测第一消防装置50的内部压力变化，其信号输出端与控制模块40信号连接。在实际应用中，压力传感器60可以是压阻式、电容式、压电式或晶体谐振式压力传感器60，本实施例在此不做过多限定，只要能够对压力进行感测即可。压力传感器60具有感测端和信号输出端，其安装在第一消防装置50的端部，感测端从第一消防装置50的端部伸入至第一消防装置50内，在第一消防装置50灌入消防气体时，其会感测到第一消防装置50内部压力逐渐升高，直至最后达到一个定值；其信号输出端位于第一消防装置50的外部，通过信号连接线等与控制模块40，即储能设备的电池管理系统信号连接，其会实时地向电池管理系统传输其所对应的第一消防装置50的当前内部压力情况，以供电池管理系统判断是否存在第一消防装置50出现破裂的情况。应当注意的是，压力传感器60的感测端伸入至第一消防装置50内时，其与第一消防装置50的连接处应当采取相应的密封措施，避免第一消防装置50内的高压消防气体在二者的连接处出现泄漏。
第二消防装置为管网式布局的气消或水消装置，其可以接入外部消防用水管道，或是接入存储有大量消防气体的存储罐，在本实施例中，以第二消防装置可喷洒消防气体为例进行说明，该消防气体可以是七氟丙烷。
第二消防装置通过管道将存储有大量消防气体的存储罐与各电池簇空间30连通，在电池簇空间30的顶部或侧壁处设置有释放口，释放口通过电磁阀70进行启闭控制，电磁阀70与控制模块40，即电池管理系统信号连接，以接收电池管理系统的指令开启或关闭释放口。
其中，作为标识方式，每一压力传感器60还包括一区别于其他压力传感器60的特征编码，该特征编码用于定位该压力传感器60所位于的电池包20以及该电池包20所位于的电池簇空间30。压力传感器60在向电池管理系统发送压力信号时，还同时将其特征编码传输至电池管理系统，电池管理系统可以根据该特征编码确定该压力传感器60的位置，从而确定电池簇空间30的位置，当出现某个电池簇空间30内的多个电池包20温度失控的情况时，电池管理系统即可确定该电池簇空间30的位置，从而控制对应的释放口释放消防气体和/或消防水体。具体的，在电池管理系统中预存有对应关系表，每一特征编码均可在该对应关系表中查询得到对应的电池包20和电池簇空间30，以及与该电池簇空间30对应的释放口。通过该种方式，可以精准地对每一个电池包20的情况进行监控，避免扩大影响，也可以及时发现异常。
进一步的，控制模块40在检测到至少存在一第一消防装置50的内部压力变化速率大于第二阈值时，控制储能设备的主回路接触器断开。由于本发明提供的消防系统可以精准地确定每一电池包20的当前情况，因此可以提高进行消防动作的颗粒度，在仅有一个电池包20出现异常时也可以及时地控制储能设备的主回路接触器断开，避免继续使用造成危害。
或者，在其他的实施例中，控制模块40在检测到至少存在一第一消防装置50的内部压力变化速率大于第二阈值时，控制对应该第一消防装置50的电池簇空间30内的所有电池包20与储能设备的主回路断开，通过该种方式，可以在某一个电池簇空间30内出现电池包20温度失控起火时，首先将该电池簇空间30内的所有电池包20与储能设备主回路的连接断开，避免该电池簇空间30内的电池包20继续使用造成温度继续升高，同时也可以避免对储能设备主回路造成影响，此外在该种情况下，其他电池簇空间30内的仍可正常工作的电池包20还可以正常供电，使得该储能设备仍可实现其功能。
此外，在其他的实施例中，控制模块40控制模块40在检测到至少存在一第一消防装置50的内部压力变化速率大于第二阈值时，控制对应该第一消防装置50的电池簇空间30以及该电池簇空间30两侧第四阈值范围内的电池簇空间30内的所有电池包20与储能设备的主回路断开。举例而言，当位于中间位置的电池簇空间30内出现某一或某些电池包20温度失控的情况时，除了断开该电池簇空间30内的所有电池包20与主回路的连接，还会断开该电池簇空间30附近一定范围内的其他电池簇空间30内的所有电池包20与主回路的连接，从而避免出现温度失控情况的电池包20影响到其他电池簇空间30内的电池包20。
并且，控制模块40还在检测到任一电池簇空间30中，内部压力变化速率大于第二阈值的第一消防装置50的数量大于或等于第三阈值时，控制储能设备的总配电脱扣，避免对配电装置造成破坏。
此外，第一阈值的取值范围为90℃至100℃，该取值范围根据不同种类的柔性抑制管的特性不同而存在区别，但应当保证采用的柔性抑制管会在该温度范围内破裂，以保证该柔性抑制管内的消防气体能够及时释放。
第二阈值的取值范围为2.5bar/s至4.5bar/s，该取值范围根据电池包20的容量以及第一消防装置50的容量不同而存在区别。
第三阈值为两个，即在某一电池簇空间30中存在两个或两个以上的电池包20出现温度失控的情况时，即通过控制模块40将对应该电池簇空间30的释放口开启以释放消防气体或消防水体。
第四阈值为两个，即在出现某一电池簇空间30中的电池包出现异常时，该电池簇空间30左右两侧分别向外数两个电池簇空间30内的所有电池包20均与主回路断开连接，当然，当出现异常的电池簇空间30位于储能设备的端部时，其可以朝向左右存在电池簇空间30的一侧向外数两个电池簇空间30。
此外，在上述的储能设备的实施例中，还包括有控制装置，该控制装置包括一个外壳、人机交互界面和上述消防系统中的控制模块，也就是储能设备的电池管理系统，该电池管理系统可以通过该控制装置的人机交互界面与工作人员进行交互，从而可使工作人员人工对电池管理系统进行控制。其中，该控制装置的外壳安装在储能箱体10的外部，从而使工作人员可以在储能设备内部出现电池包20异常的情况时，直接在储能箱体10的外部对电池管理系统进行控制，例如直接开启第二消防装置的释放口等，而无需进入到储能箱体10之内，从而可以有效提高工作人员进行操作时的安全性，避免在储能箱体10内出现起火等异常情况下还必须进入储能箱体的情况发生。
上述说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。通过本发明或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本发明实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能设备的消防系统，所述储能设备包括若干互相分隔的电池簇空间(30)，每一所述电池簇空间(30)均容置有若干电池包(20)，其特征是，所述消防系统包括：
若干第一消防装置(50)，其一一对应地置于所述电池包(20)内，且其内部存储有高压消防气体，并适于在其所置于的电池包(20)内温度上升至第一阈值时释放所述高压消防气体；
若干压力传感器(60)，其一一对应地装设于所述第一消防装置(50)，且其感测端伸入所述第一消防装置(50)以感测所述第一消防装置(50)的内部压力变化；
第二消防装置，其包括若干用于释放消防气体和/或消防水体的释放口，每一所述电池簇空间(30)至少与一所述释放口连通；和
控制模块(40)，其与各所述压力传感器(60)和所述第二消防装置信号连接，并在检测到任一所述电池簇空间(30)中，内部压力变化速率大于第二阈值的所述第一消防装置(50)的数量大于或等于第三阈值时，控制所述第二消防装置中对应该电池簇空间(30)的所述释放口释放消防气体和/或消防水体。
2.如权利要求1所述的一种储能设备的消防系统，其特征是，所述控制模块(40)在检测到至少存在一所述第一消防装置(50)的内部压力变化速率大于第二阈值时，控制所述储能设备的主回路接触器断开。
3.如权利要求1所述的一种储能设备的消防系统，其特征是，所述控制模块(40)在检测到至少存在一所述第一消防装置(50)的内部压力变化速率大于第二阈值时，控制对应该第一消防装置(50)的所述电池簇空间(30)内的所有所述电池包(20)与所述储能设备的主回路断开。
4.如权利要求1所述的一种储能设备的消防系统，其特征是，所述控制模块(40)在检测到至少存在一所述第一消防装置(50)的内部压力变化速率大于第二阈值时，控制对应该第一消防装置(50)的所述电池簇空间(30)以及该电池簇空间(30)两侧第四阈值范围内的所述电池簇空间(30)内的所有所述电池包(20)与所述储能设备的主回路断开。
5.如权利要求2-4任一项所述的一种储能设备的消防系统，其特征是，所述控制模块(40)在检测到任一所述电池簇空间(30)中，内部压力变化速率大于第二阈值的所述第一消防装置(50)的数量大于或等于第三阈值时，控制所述储能设备的总配电脱扣。
6.如权利要求3所述的一种储能设备的消防系统，其特征是，所述压力传感器(60)向所述控制模块(40)传递的信号包括预设的特征编码；所述控制模块(40)根据其所接收到的所述特征编码确定与该特征编码对应的所述释放口。
7.如权利要求1所述的一种储能设备的消防系统，其特征是，所述第一消防装置(50)为柔性抑制管，其内存储有高压消防气体，并适于在其所置于的电池包(20)内温度上升至第一阈值时破裂并释放其内存储的高压消防气体。
8.如权利要求1所述的一种储能设备的消防系统，其特征是，所述第一阈值为90℃至100℃；所述第二阈值为2.5bar/s至4.5bar/s；所述第三阈值为两个；所述第四阈值为两个。
9.一种储能设备，其特征是，采用如权利要求1至8任一项所述的一种储能设备的消防系统。
10.如权利要求9所述的一种储能设备，其特征是，还包括控制装置；所述储能设备包括用于形成所述电池簇空间(30)的储能箱体(10)；所述控制装置包括所述控制模块，且其置于所述储能箱体(10)外部。
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