CN115887976A - 一种储能电站安全管理用智能化消防系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能电站安全管理用智能化消防系统，涉及储能电站技术领域。该储能电站安全管理用智能化消防系统，包括电站柜体和安装在电站柜体内部的储能电池组，所述电站柜体的外侧表面安装有液晶显示屏，所述电站柜体的顶端表面安装有灭火系统，所述灭火系统的外侧表面安装有散热系统，所述电站柜体的外侧表面安装有惰化抑爆系统。本发明通过微处理器启动加压泵，从而通过导出管道将灭火剂储罐内存储的全氟己酮抑制剂导出至第一连接管，然后通过水平横管均匀导出至雾化喷头，对储能电池组进行均匀喷洒，充分利用全氟己酮所具备的优良吸热性能、无压储存性能、高沸点液体、低蒸气压、在室温下为液态等优点，达到吸热降温的效果。

Description

一种储能电站安全管理用智能化消防系统

技术领域

本发明涉及储能电站技术领域，具体为一种储能电站安全管理用智能化消防系统。

背景技术

通过对行业公开信息进行搜集整理，2011-2021年间，全球共发生32起储能电站起火爆炸事故。其中2017年以后的储能项目占30起。主要原因一是储能电站火灾事故多数发生在充电中或充电后休止中，此时电池电压较高，电池活性较大，并联电池簇间形成环流，导致电芯处于过充状态，电压升高形成内短路，易造成火灾事故；二是储能电站起火后，采用七氟丙烷等气体灭火装置，是通过隔绝氧气来实现灭火，但无法使电池降温，一旦有外部氧气进入，就易引起电池复燃，且电池燃烧过程中会产生一氧化碳、甲烷等易燃易爆气体，电池复燃后无持续防控(抑制)手段以及可能引发气体爆炸的阻爆抑爆技术

锂电池在热失控中由于高温会导致负极SEI膜分解、正极活性物质分解和电解液的氧化分解，产生大量的气体，导致锂电池内部气体压力急剧升高，引起电池发生爆炸，大量高温、可燃和有毒的气体从电池中释放出来。随着锂电池尺寸和容量的不断增加，热失控释放出的气体往往也会成倍地增加。

至今为止，我国虽然电化学储能电站的发展建设呈几何级增长，但针对性的安全防控方案绝大部分仍然停留在传统的“消防+灭火”的技术方案上。一旦储能电站发生锂电池热失控等安全隐患，根本无法解决问题并且可能引发更大的安全隐患—储能电站爆炸。储能舱主要由锂电池组成。一旦锂电池发生热失控及扩散，其过程较长(单体锂电池热失控初期至结束需要30至50分钟)。且在热失控的不同阶段产生大量的热量及不同的气体，如CO、H2、甲烷等，随着这些热量的积聚、气体的浓度不断增加，储能舱内的气体压力也不断增大，火灾及爆炸的危险也在不断加剧。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种储能电站安全管理用智能化消防系统，解决了现有的储能电站安全系数低，容易发生爆炸事故的问题。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种储能电站安全管理用智能化消防系统，包括电站柜体和安装在电站柜体内部的储能电池组，所述电站柜体的外侧表面安装有液晶显示屏，所述电站柜体的内部安装有微处理器，所述储能电池组的外侧表面安装有火灾探测器，所述电站柜体的顶端表面安装有灭火系统，所述灭火系统通过全氟己酮灭火剂对储能电池组进行灭火，所述灭火系统的外侧表面安装有散热系统，所述散热系统用于保证灭火系统的稳定性，所述电站柜体的外侧表面安装有惰化抑爆系统，所述惰化抑爆系统用于确保电站柜体内的极限氧浓度始终低于2％。

优选地，所述灭火系统包括灭火剂储罐和灭火剂导出组件，所述电站柜体的顶端表面安装有垂直支架，所述灭火剂储罐安装在垂直支架的顶端表面，所述灭火剂导出组件安装在电站柜体的内部。

优选地，所述灭火剂导出组件包括加压泵和导出管道，所述导出管道连接在灭火剂储罐的外侧表面，所述加压泵安装在电站柜体的内壁顶端，所述导出管道的底端表面连接至加压泵的输入端，所述加压泵的输出端外侧表面安装有第一连接管，所述第一连接管的底端表面安装有水平横管，所述水平横管的底端表面均匀分布有第二连接管，所述第二连接管的底端表面皆安装有雾化喷头。

优选地，所述散热系统包括散热组件和冷却循环组件，所述散热组件安装在灭火剂储罐的外侧表面，所述冷却循环组件安装在散热组件的外侧表面。

优选地，所述散热组件包括散热管和集成管，所述灭火剂储罐的外侧表面均匀分布有固定卡环，所述散热管安装在固定卡环的内壁处，所述散热管的外侧表面与灭火剂储罐的外侧表面相互接触，所述集成管安装在散热管的末端表面，所述散热管的一端表面连接至集成管的内部。

优选地，所述冷却循环组件包括冷却器和循环连接管，所述冷却器安装在电站柜体的顶端表面，所述集成管的末端表面连接至冷却器的输入端外侧表面，所述循环连接管安装在冷却器的输出端外侧表面，所述循环连接管的末端连接有抽吸泵，所述抽吸泵的输出端连接至散热管的另一端表面。

优选地，所述灭火剂储罐的外侧表面安装有温度传感器，所述灭火剂储罐的内部安装有液位传感器，所述温度传感器和液位传感器电性连接至微处理器。

优选地，所述惰化抑爆系统包括惰气发生组件和惰气存储组件，所述惰气发生组件安装在电站柜体的顶端表面，所述惰气存储组件安装在电站柜体的外侧表面。

优选地，所述惰气发生组件包括惰性气体发生器和惰气输出管，所述惰性气体发生器安装在电站柜体的顶端表面，所述惰气输出管安装在惰性气体发生器的输出端外侧表面，所述惰气输出管的内部安装有第一控制阀，所述惰性气体发生器下方的电站柜体的一侧表面安装有均匀管，所述惰气输出管的末端表面连接至均匀管的内部，所述均匀管道的外侧表面均匀分布有吹扫管，所述吹扫管的末端延伸至电站柜体的内部。

优选地，所述惰气存储组件包括惰气存储罐和第二控制阀，所述惰气存储罐安装在均匀管下方的电站柜体一侧表面，所述惰气存储罐和均匀管之间共同安装有第三连接管，所述第二控制阀安装在第三连接管的内部。

有益效果

本发明具有以下有益效果：

(1)、该储能电站安全管理用智能化消防系统，根据火灾探测器实时监测电站柜体内氧含量以及可燃气体浓度变化的状况，火灾探测器将检测信息传送至微处理器，一旦发现电站柜体内氧含量持续变化且检测到可燃气体的出现，立即通过微处理器控制启动惰性气体发生器，通过惰性气体发生器产生惰性气体，例如氮气，并打开第一控制阀，使得惰性气体自惰气输出管进入均匀管，然后通过吹扫管对电站柜体内的气体进行吹扫置换，直至恢复正常，现有的电站柜体的内部皆开设有透气孔，该方式可以反复循环使用，能够提高电站柜体内的安全性能。

(2)、该储能电站安全管理用智能化消防系统，若在启动惰性气体发生器进行吹扫置换时，电站柜体内可燃气体浓度仍持续增加，则立即通过微处理器控制第二控制阀打开，惰气存储罐的输出端配备有输出泵，将惰气存储管内大量预存的惰气通过第三连接管导出均匀管，从而将惰气快速注入电站柜体内，迅速降低电站柜体内可燃气体的爆炸危险，达到阻爆抑爆的作用。

(3)、该储能电站安全管理用智能化消防系统，当火灾探测器检测到电站本体内部出现明火时，通过微处理器启动加压泵，从而通过导出管道将灭火剂储罐内存储的全氟己酮抑制剂导出至第一连接管，然后通过水平横管均匀导出至雾化喷头，对储能电池组进行均匀喷洒，充分利用全氟己酮所具备的优良吸热性能、无压储存性能、高沸点液体、低蒸气压、在室温下为液态等优点，采用加压泵导出的方式，可以使无压储存的全氟己酮抑制剂瞬间加压汽化，达到吸热降温的效果，而且可以通过微处理器控制设定加压泵启动的时间间隔，使得锂电池热失控的全过程均可在持续不断的吸热降温循环中，直至锂电池热失控过程的完全结束。

(4)、该储能电站安全管理用智能化消防系统，当温度传感器感应到灭火剂储罐表面温度升高时，启动抽吸泵，将循环连接管内的冷却水抽吸至散热管内，通过散热管对灭火剂储罐表面进行降温，保证了灭火剂储罐内全氟己酮抑制剂的稳定性。

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

图1为本发明整体外部结构示意图；

图2为本发明另一角度的整体外部结构示意图；

图3为本发明图2中A部分结构放大示意图；

图4为本发明整体内部结构示意图；

图5为本发明另一角度的整体内部结构示意图。

图中，1、电站柜体；2、储能电池组；3、液晶显示屏；4、微处理器；5、垂直支架；6、灭火剂储罐；7、导出管道；8、加压泵；9、第一连接管；10、水平横管；11、第二连接管；12、雾化喷头；13、固定卡环；14、散热管；15、集成管；16、冷却器；17、循环连接管；18、温度传感器；19、液位传感器；20、惰性气体发生器；21、惰气输出管；22、第一控制阀；23、均匀管；24、吹扫管；25、惰气存储罐；26、第二控制阀；27、火灾探测器；28、第三连接管；29、抽吸泵。

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做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件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发明的限制。

请参阅图1-图5，本发明实施例提供一种技术方案：一种储能电站安全管理用智能化消防系统，包括电站柜体1和安装在电站柜体1内部的储能电池组2，电站柜体1的外侧表面安装有液晶显示屏3，电站柜体1的内部安装有微处理器4，储能电池组2的外侧表面安装有火灾探测器27，根据火灾探测器27实时监测电站柜体1内氧含量以及可燃气体浓度变化的状况，火灾探测器27将检测信息传送至微处理器4，电站柜体1的顶端表面安装有灭火系统，灭火系统通过全氟己酮灭火剂对储能电池组2进行灭火，灭火系统的外侧表面安装有散热系统，散热系统用于保证灭火系统的稳定性，电站柜体1的外侧表面安装有惰化抑爆系统，惰化抑爆系统用于确保电站柜体1内的极限氧浓度始终低于2％。

具体的，灭火系统包括灭火剂储罐6和灭火剂导出组件，电站柜体1的顶端表面安装有垂直支架5，灭火剂储罐6安装在垂直支架5的顶端表面，灭火剂导出组件安装在电站柜体1的内部，灭火剂储罐6内存储有全氟己酮抑制剂。

进一步的，灭火剂导出组件包括加压泵8和导出管道7，导出管道7连接在灭火剂储罐6的外侧表面，加压泵8安装在电站柜体1的内壁顶端，导出管道7的底端表面连接至加压泵8的输入端，加压泵8的输出端外侧表面安装有第一连接管9，第一连接管9的底端表面安装有水平横管10，水平横管10的底端表面均匀分布有第二连接管11，第二连接管11的底端表面皆安装有雾化喷头12，当火灾探测器27检测到电站本体内部出现明火时，通过微处理器4启动加压泵8，从而通过导出管道7将灭火剂储罐6内存储的全氟己酮抑制剂导出至第一连接管9，然后通过水平横管10均匀导出至雾化喷头12，对储能电池组2进行均匀喷洒，充分利用全氟己酮所具备的优良吸热性能、无压储存性能、高沸点液体、低蒸气压、在室温下为液态等优点，采用加压泵8导出的方式，可以使无压储存的全氟己酮抑制剂瞬间加压汽化，达到吸热降温的效果，而且可以通过微处理器4控制设定加压泵8启动的时间间隔，使得锂电池热失控的全过程均可在持续不断的吸热降温循环中，直至锂电池热失控过程的完全结束。

进一步的，散热系统包括散热组件和冷却循环组件，散热组件安装在灭火剂储罐6的外侧表面，冷却循环组件安装在散热组件的外侧表面，散热组件包括散热管14和集成管15，灭火剂储罐6的外侧表面均匀分布有固定卡环13，散热管14安装在固定卡环13的内壁处，散热管14的外侧表面与灭火剂储罐6的外侧表面相互接触，集成管15安装在散热管14的末端表面，散热管14的一端表面连接至集成管15的内部，通过散热管14对灭火剂储罐6表面进行降温，保证了灭火剂储罐6内全氟己酮抑制剂的稳定性。

进一步的，冷却循环组件包括冷却器16和循环连接管17，冷却器16安装在电站柜体1的顶端表面，集成管15的末端表面连接至冷却器16的输入端外侧表面，循环连接管17安装在冷却器16的输出端外侧表面，循环连接管17的末端连接有抽吸泵29，抽吸泵29的输出端连接至散热管14的另一端表面，通过抽吸泵29将循环连接管17内的冷却水抽吸至散热管14内。

进一步的，灭火剂储罐6的外侧表面安装有温度传感器18，灭火剂储罐6的内部安装有液位传感器19，温度传感器18和液位传感器19电性连接至微处理器4，当温度传感器18感应到灭火剂储罐6表面温度升高时，启动抽吸泵29。

进一步的，惰化抑爆系统包括惰气发生组件和惰气存储组件，惰气发生组件安装在电站柜体1的顶端表面，惰气存储组件安装在电站柜体1的外侧表面，惰气发生组件包括惰性气体发生器20和惰气输出管21，惰性气体发生器20安装在电站柜体1的顶端表面，惰气输出管21安装在惰性气体发生器20的输出端外侧表面，惰气输出管21的内部安装有第一控制阀22，惰性气体发生器20下方的电站柜体1的一侧表面安装有均匀管23，惰气输出管21的末端表面连接至均匀管23的内部，均匀管23道的外侧表面均匀分布有吹扫管24，吹扫管24的末端延伸至电站柜体1的内部，一旦发现电站柜体1内氧含量持续变化且检测到可燃气体的出现，立即通过微处理器4控制启动惰性气体发生器20，通过惰性气体发生器20产生惰性气体，例如氮气，并打开第一控制阀22，使得惰性气体自惰气输出管21进入均匀管23，然后通过吹扫管24对电站柜体1内的气体进行吹扫置换，直至恢复正常，现有的电站柜体1的内部皆开设有透气孔，该方式可以反复循环使用，能够提高电站柜体1内的安全性能。

进一步的，惰气存储组件包括惰气存储罐25和第二控制阀26，惰气存储罐25安装在均匀管23下方的电站柜体1一侧表面，惰气存储罐25和均匀管23之间共同安装有第三连接管28，第二控制阀26安装在第三连接管28的内部，若在启动惰性气体发生器20进行吹扫置换时，电站柜体1内可燃气体浓度仍持续增加，则立即通过微处理器4控制第二控制阀26打开，惰气存储罐25的输出端配备有输出泵，将惰气存储管内大量预存的惰气通过第三连接管28导出均匀管23，从而将惰气快速注入电站柜体1内，迅速降低电站柜体1内可燃气体的爆炸危险，达到阻爆抑爆的作用。

使用时(工作时)，根据火灾探测器27实时监测电站柜体1内氧含量以及可燃气体浓度变化的状况，火灾探测器27将检测信息传送至微处理器4，一旦发现电站柜体1内氧含量持续变化且检测到可燃气体的出现，立即通过微处理器4控制启动惰性气体发生器20，通过惰性气体发生器20产生惰性气体，例如氮气，并打开第一控制阀22，使得惰性气体自惰气输出管21进入均匀管23，然后通过吹扫管24对电站柜体1内的气体进行吹扫置换，直至恢复正常，现有的电站柜体1的内部皆开设有透气孔，该方式可以反复循环使用，能够提高电站柜体1内的安全性能；

若在启动惰性气体发生器20进行吹扫置换时，电站柜体1内可燃气体浓度仍持续增加，则立即通过微处理器4控制第二控制阀26打开，惰气存储罐25的输出端配备有输出泵，将惰气存储管内大量预存的惰气通过第三连接管28导出均匀管23，从而将惰气快速注入电站柜体1内，迅速降低电站柜体1内可燃气体的爆炸危险，达到阻爆抑爆的作用；

当火灾探测器27检测到电站本体内部出现明火时，通过微处理器4启动加压泵8，从而通过导出管道7将灭火剂储罐6内存储的全氟己酮抑制剂导出至第一连接管9，然后通过水平横管10均匀导出至雾化喷头12，对储能电池组2进行均匀喷洒，充分利用全氟己酮所具备的优良吸热性能、无压储存性能、高沸点液体、低蒸气压、在室温下为液态等优点，采用加压泵8导出的方式，可以使无压储存的全氟己酮抑制剂瞬间加压汽化，达到吸热降温的效果，而且可以通过微处理器4控制设定加压泵8启动的时间间隔，使得锂电池热失控的全过程均可在持续不断的吸热降温循环中，直至锂电池热失控过程的完全结束；

当温度传感器18感应到灭火剂储罐6表面温度升高时，启动抽吸泵29，将循环连接管17内的冷却水抽吸至散热管14内，通过散热管14对灭火剂储罐6表面进行降温，保证了灭火剂储罐6内全氟己酮抑制剂的稳定性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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 (10)

1.一种储能电站安全管理用智能化消防系统，包括电站柜体(1)和安装在电站柜体(1)内部的储能电池组(2)，其特征在于：所述电站柜体(1)的外侧表面安装有液晶显示屏(3)，所述电站柜体(1)的内部安装有微处理器(4)，所述储能电池组(2)的外侧表面安装有火灾探测器(27)，所述电站柜体(1)的顶端表面安装有灭火系统，所述灭火系统通过全氟己酮灭火剂对储能电池组(2)进行灭火，所述灭火系统的外侧表面安装有散热系统，所述散热系统用于保证灭火系统的稳定性，所述电站柜体(1)的外侧表面安装有惰化抑爆系统，所述惰化抑爆系统用于确保电站柜体(1)内的极限氧浓度始终低于2％。

2.根据权利要求1所述的一种储能电站安全管理用智能化消防系统，其特征在于：所述灭火系统包括灭火剂储罐(6)和灭火剂导出组件，所述电站柜体(1)的顶端表面安装有垂直支架(5)，所述灭火剂储罐(6)安装在垂直支架(5)的顶端表面，所述灭火剂导出组件安装在电站柜体(1)的内部。

3.根据权利要求2所述的一种储能电站安全管理用智能化消防系统，其特征在于：所述灭火剂导出组件包括加压泵(8)和导出管道(7)，所述导出管道(7)连接在灭火剂储罐(6)的外侧表面，所述加压泵(8)安装在电站柜体(1)的内壁顶端，所述导出管道(7)的底端表面连接至加压泵(8)的输入端，所述加压泵(8)的输出端外侧表面安装有第一连接管(9)，所述第一连接管(9)的底端表面安装有水平横管(10)，所述水平横管(10)的底端表面均匀分布有第二连接管(11)，所述第二连接管(11)的底端表面皆安装有雾化喷头(12)。

4.根据权利要求1所述的一种储能电站安全管理用智能化消防系统，其特征在于：所述散热系统包括散热组件和冷却循环组件，所述散热组件安装在灭火剂储罐(6)的外侧表面，所述冷却循环组件安装在散热组件的外侧表面。

5.根据权利要求4所述的一种储能电站安全管理用智能化消防系统，其特征在于：所述散热组件包括散热管(14)和集成管(15)，所述灭火剂储罐(6)的外侧表面均匀分布有固定卡环(13)，所述散热管(14)安装在固定卡环(13)的内壁处，所述散热管(14)的外侧表面与灭火剂储罐(6)的外侧表面相互接触，所述集成管(15)安装在散热管(14)的末端表面，所述散热管(14)的一端表面连接至集成管(15)的内部。

6.根据权利要求5所述的一种储能电站安全管理用智能化消防系统，其特征在于：所述冷却循环组件包括冷却器(16)和循环连接管(17)，所述冷却器(16)安装在电站柜体(1)的顶端表面，所述集成管(15)的末端表面连接至冷却器(16)的输入端外侧表面，所述循环连接管(17)安装在冷却器(16)的输出端外侧表面，所述循环连接管(17)的末端连接有抽吸泵(29)，所述抽吸泵(29)的输出端连接至散热管(14)的另一端表面。

7.根据权利要求2所述的一种储能电站安全管理用智能化消防系统，其特征在于：所述灭火剂储罐(6)的外侧表面安装有温度传感器(18)，所述灭火剂储罐(6)的内部安装有液位传感器(19)，所述温度传感器(18)和液位传感器(19)电性连接至微处理器(4)。

8.根据权利要求1所述的一种储能电站安全管理用智能化消防系统，其特征在于：所述惰化抑爆系统包括惰气发生组件和惰气存储组件，所述惰气发生组件安装在电站柜体(1)的顶端表面，所述惰气存储组件安装在电站柜体(1)的外侧表面。

9.根据权利要求8所述的一种储能电站安全管理用智能化消防系统，其特征在于：所述惰气发生组件包括惰性气体发生器(20)和惰气输出管(21)，所述惰性气体发生器(20)安装在电站柜体(1)的顶端表面，所述惰气输出管(21)安装在惰性气体发生器(20)的输出端外侧表面，所述惰气输出管(21)的内部安装有第一控制阀(22)，所述惰性气体发生器(20)下方的电站柜体(1)的一侧表面安装有均匀管(23)，所述惰气输出管(21)的末端表面连接至均匀管(23)的内部，所述均匀管(23)道的外侧表面均匀分布有吹扫管(24)，所述吹扫管(24)的末端延伸至电站柜体(1)的内部。

10.根据权利要求8所述的一种储能电站安全管理用智能化消防系统，其特征在于：所述惰气存储组件包括惰气存储罐(25)和第二控制阀(26)，所述惰气存储罐(25)安装在均匀管(23)下方的电站柜体(1)一侧表面，所述惰气存储罐(25)和均匀管(23)之间共同安装有第三连接管(28)，所述第二控制阀(26)安装在第三连接管(28)的内部。

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