CN116824795A - 一种储能电站火灾监测预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种储能电站火灾监测预警方法，包括以下步骤：获取储能电站的空气环境参数并判断是否达到预警阈值；若空气环境参数达到预警的数量阈值，对样本气体初定位；获取定位对应的电池组中所有电池簇的特性参数，特性参数包括电池簇的温度值和/或电压值；根据特性参数精确定位所需预警的电池簇，相应转换成预警信号。本申请通过对空气中不可见粒子的数量进行探测，能够在火灾极早期阶段及时发现隐患，先通过探测不可见粒子数量进行大范围筛查，再跟进电池簇的特性参数精确定位到存在火灾隐患的电池簇，并相应的转换成预警信号，工作人员能够根据预警信号在储能电站火灾极早期阶段快速排查出存在隐患的电池，及时预防火灾的产生。
Description
技术领域
本发明涉及储能电站隐患监测技术领域，更具体地说，涉及一种储能电站火灾监测预警方法。
背景技术
储能电站是新能源发电系统中负责储备电能的重要部件，用于将依靠太阳能或风能等不持续稳定产生的电能存储起来，等需要用的时候为用电设备提供稳定的电能。储能电站一般采用电池来作为储存介质，在储能电站中，会设置储能柜来放置若干个电池簇，每一个电池簇中又由多个电池构成。
在储能使用过程中，由于内部或外部等诱因，导致电池内部组成元件发生化学反应和变化，这种变化会导致电池内部失去平衡，进而导致电池起火燃烧，引发火灾，因此，迫切需要对储能电站进行火灾预警。
现有技术中，专利文献1(中国专利CN211486306U)公开了一种储能集装箱火灾防控系统，该系统通过在储能站的箱体内侧顶部安装感温探测器和感言探测器来进行火灾防控。专利文献2(中国专利CN213634767U)公开了一种电池储能室火灾报警系统，该系统通过监测储能室内的温度、湿度和内部设备细致状态来辨别是否存在火灾隐患。专利文献3(中国专利CN210472840U)公开了一种锂离子电池储能系统火灾防控装置，该装置通过探测保护场所内温度、特征气体、烟雾、火焰、电池形变量参量等数据，来进行火灾探测。但上述专利文献1至专利文献3的探测手段均是在临近火灾发生的时期才能检测到相应的数据，如烟雾在火灾极早期阶段是无法探测得到的。由于储能站中包含有许多个电池，一旦单个电池发生火灾时，很容易引发簇级甚至是整个储能站发生火灾。并且，专利文献3的气体监测无法快速定位到是哪一个电池簇出现火灾隐患。
综上所述，现有的储能站火灾监测系统无法在火灾的极早期进行监测预警，且无法快速排查隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种储能电站火灾监测预警方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种储能电站火灾监测预警方法，包括以下步骤：
获取储能电站的空气环境参数并判断是否达到预警阈值；
若所述空气环境参数达到预警的数量阈值，对样本气体初定位；
获取定位对应的电池组中所有电池簇的特性参数，所述特性参数包括所述电池簇的温度值和/或电压值；
根据所述特性参数精确定位所需预警的电池簇，相应转换成预警信号。
进一步地，所述步骤：获取储能电站的空气环境参数并判断是否达到预警阈值，具体包括：
设定空气中不可见粒子触发预警的数量阈值；
依次采集并压缩各电池组的样本气体，监测所述样本气体在压缩前后各项状态参数；
判断被压缩气体中不可见粒子的数量是否达到数量阈值。
进一步地，所述步骤：若所述空气环境参数达到预警阈值，对样本气体初定位，具体包括：
若所述空气环境参数达到预警阈值，主动获取当前电池组与上一电池组的空气环境参数；
筛选产生热故障的电池组。
进一步地，还包括步骤：
设定空气环境参数的追溯时间范围；
设定每个电池组的采样时间。
进一步地，所述步骤：若所述空气环境参数达到预警阈值，对样本气体初定位，具体包括：
若所述空气环境参数达到预警阈值，主动获取位于所述追溯时间范围内的所有电池组的空气环境参数；
筛选产生热故障的电池组。
进一步地，所述不可见粒子触发预警的数量阈值为500,000/cc。
进一步地，还包括步骤：
设定电池簇的特性参数的读取时间间隔。
进一步地，所述步骤：根据所述特性参数精确定位所需预警的电池簇，相应转换成预警信号，具体包括：
设定触发预警的温度阈值；
筛选当前温度值达到温度阈值的电池簇，根据筛选结果相应转换成包含有电池簇具体位置的预警信号。
进一步地，所述步骤：根据所述特性参数精确定位所需预警的电池簇，相应转换成预警信号，具体包括：
设定触发预警的电压变化阈值；
计算各电池簇当前时刻与前一时刻的电压差值；
筛选电压差值达到电压变化阈值的电池簇，根据筛选结果相应转换成包含有电池簇具体位置的预警信号。
进一步地，还包括步骤：
根据所述预警信号，暂停对应电池簇的充放电。
本发明的有益效果在于：本申请通过对空气中不可见粒子的数量进行探测，能够在火灾极早期阶段及时发现隐患，先通过探测不可见粒子数量进行大范围筛查，再跟进电池簇的特性参数精确定位到存在火灾隐患的电池簇，并相应的转换成预警信号，工作人员能够根据预警信号在储能电站火灾极早期阶段快速排查出存在隐患的电池，及时预防火灾的产生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：
图1为本发明实施例的一种储能电站火灾监测预警方法的流程框图；
图2为本发明实施例的储能电站的结构框图；
图3为本发明实施例一的储能电站的火灾预警的流程框图。
图中，1、储能电站；2、控制装置；3、气体压缩处理装置。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
本发明实施例一提供一种储能电站火灾监测预警方法，包括以下步骤：
S100：获取储能电站的空气环境参数并判断是否达到预警阈值；
S200：若空气环境参数达到预警的数量阈值，对样本气体初定位；
S300：获取定位对应的电池组中所有电池簇的特性参数，特性参数包括电池簇的温度值和/或电压值；
S400：根据特性参数精确定位所需预警的电池簇，相应转换成预警信号。
具体地，热故障发展的各个阶段分别为正常阶段、热分解阶段与烟阶段。其中，正常阶段的空气中只有一般的悬浮粒子，数量约在25,000/cc至60,000/cc之间。在热分解阶段，空气中除了一般的悬浮粒子，还有因物质过热达热崩溃点而释放出的不可见次微米粒子。数量约在500,000/cc以上。到达烟阶段，空气中有一般的悬浮粒子，不可见次微米粒子，还有烟粒子，粒子持续累积的数量约在1,000,000/cc以上。从材质过热分解到烟雾产生的阶段，称为热劣化的“热分解”阶段。在火灾发生的热分解阶段(此时尚无烟粒子产生)所出现的情况是热力的适度增加，进而产生大量的不可见次微米粒子(0.002μm；μ＝10-6)。
如图2所示，储能电站1中放置有多个储能柜，储能柜的每一层上放置有一个电池簇，每一个储能柜中的所有电池簇构成一个电池组。气体采样管分别伸入每一个储能柜中采集该储能柜中的空气。采集后的空气通过终端的设备处理后，内部的不可见次微米粒子会被放大成直径范围为10μm-20μm的可探测的小水滴，通过探测不可见粒子的数量来判断是否达到预警阈值，若不可见粒子的数量达到了500,000/cc，处于上述的热分解阶段，会触发预警，需要及时干预处理以防止火灾的产生。
本申请通过对空气中不可见粒子的数量进行探测，能够在火灾极早期阶段及时发现隐患，先通过探测不可见粒子数量进行大范围筛查，再跟进电池簇的特性参数精确定位到存在火灾隐患的电池簇，并相应的转换成预警信号，工作人员能够根据预警信号在储能电站1火灾极早期阶段快速排查出存在隐患的电池，及时预防火灾的产生。
在进一步的实施例中，步骤：获取储能电站1的空气环境参数并判断是否达到预警阈值，具体包括：
设定空气中不可见粒子触发预警的数量阈值；
依次采集并压缩各电池组的样本气体，监测样本气体在压缩前后各项状态参数；
判断被压缩气体中不可见粒子的数量是否达到数量阈值。
具体地，设定好不可见次微米粒子触发预警时的数量阈值，即判断储能电站1的环境是否处于热分解阶段。对每个储能柜依次分组并按顺序编号，每次采样时按照编号顺序循环采样。其中，用于处理气体的气体压缩处理装置3包括气体压缩泵、气体压缩腔室、温度传感器、湿度传感器、气压传感器，气体压缩泵负责采集气体至气体压缩腔室中，并不断压缩气体压缩腔室中的空气，当气体压缩腔室内的压强达到临界点时，释放气体，气体在释放过程中，基于威尔逊云室的基本原理，其体内的水汽瞬间膨胀，温度降低达到过饱和状态，过饱和状态的水蒸气就会在粒子上产生凝结核，从而使最小粒径可至0.002μm的不可见粒子膨胀到一颗颗约为20μm的小水滴，通过照射小水滴并采集小水滴产生的折射光，计算光强以及小水滴的数量，进而计算得出不可见粒子的数量。
在进一步的实施例中，步骤：若空气环境参数达到预警阈值，对样本气体初定位，具体包括：
若空气环境参数达到预警阈值，主动获取当前电池组与上一电池组的空气环境参数；
筛选产生热故障的电池组。
具体地，由于气体抽样过程中，管道内容易残留上一电池组的空间，因此，在空气环境参数触发预警条件后，需要暂停执行依次采样的步骤，主动采集当前电池组与上一电池组的空气，并分别独立做不可见粒子的数量探测，根据探测结果，初步排查出存在火灾隐患的电池组。
在进一步的实施例中，还包括步骤：
设定电池簇的特性参数的读取时间间隔。
具体地，在储能电站1运行的过程中，需要对每一个电池的特性参数(温度、电压)进行实时监测，每一个电池簇的特性参数由多个电池的特性参数汇总而成。读取时间间隔为1s-5s，时间越短，监测结果更加精确，对火灾的预防更加及时。
在进一步的实施例中，步骤：根据特性参数精确定位所需预警的电池簇，相应转换成预警信号，具体包括：
设定触发预警的温度阈值；
筛选当前温度值达到温度阈值的电池簇，根据筛选结果相应转换成包含有电池簇具体位置的预警信号。
在进一步的实施例中，步骤：根据特性参数精确定位所需预警的电池簇，相应转换成预警信号，具体包括：
设定触发预警的电压变化阈值；
计算各电池簇当前时刻与前一时刻的电压差值；
筛选电压差值达到电压变化阈值的电池簇，根据筛选结果相应转换成包含有电池簇具体位置的预警信号。
具体地，储能电站设有一个控制装置2，在初步排查出存在火灾隐患的电池组后，该控制装置2会调取该电池组内所有电池簇的特性参数，这些特性参数包含至读取时间以前的所有温度值和电压值，并根据这些温度值和电压值进行计算与筛选。在具体筛选时，电池簇满足任意一个阈值均会被筛选出来，即不管该电池簇是温度失衡，或是电压失衡，或是温度与电压均失衡，均会被判定为热失控现象，会被筛选出来，筛选后，会生成包含有该电池簇具体位置的预警信号，如2号柜10号电池簇，工作人员根据预警信号，及时对该电池簇中的所有电池进行更进一步的排查，在极早期阶段预防火灾的发生。
在进一步的实施例中，还包括步骤：
根据预警信号，暂停对应电池簇的充放电。
在系统获取到预警信号后，会先对定位好的电池簇断电，暂停其的充放电过程，以避免持续电池簇内热故障电池持续工作而引发火灾。
在上述实施例中，如图3所示，气体采集设备会按顺序循环对每一组电池组进行气体采样并处理，若空气中的不可见粒子的数量低于预警阈值，则不执行后续步骤，继续循环采样。若空气中的不可见粒子的数量达到预警阈值，则停止采样，主动采集当前电池组与上一电池组的气体并分别进行粒子探测，对产生火灾隐患的电池组进行排查。排查后，调取该电池组下的所有电池簇的特性参数，根据特性参数筛选出存在火灾隐患的电池簇，产生包含有该电池簇具体位置信息的预警信号，并及时暂停该电池簇的充放电，工作人员接收到预警信号后，及时对电池簇中的所有电池进行排查，在火灾极早期阶段预防储能电站1中火灾的发生。
实施例二
本发明实施例二提供一种储能电站火灾监测预警方法，如图1至图2所示，包括以下步骤：
S100：获取储能电站的空气环境参数并判断是否达到预警阈值；
S200：若空气环境参数达到预警的数量阈值，对样本气体初定位；
S300：获取定位对应的电池组中所有电池簇的特性参数，特性参数包括电池簇的温度值和/或电压值；
S400：根据特性参数精确定位所需预警的电池簇，相应转换成预警信号。
实施例二与实施例一的区别在于，实施例二中对样本气体的处理是对样本气体中的不可见粒子进行雾化，并通过超声波来探测样本气体中的粒子数量，相比实施例一中的气体处理方式，实施例二的操作过程复杂，且成本高。
实施例三
本发明实施例三提供一种储能电站火灾监测预警方法，如图1至图2所示，包括以下步骤：
S100：获取储能电站的空气环境参数并判断是否达到预警阈值；
S200：若空气环境参数达到预警的数量阈值，对样本气体初定位；
S300：获取定位对应的电池组中所有电池簇的特性参数，特性参数包括电池簇的温度值和/或电压值；
S400：根据特性参数精确定位所需预警的电池簇，相应转换成预警信号。
在进一步的实施例中，还包括步骤：
设定空气环境参数的追溯时间范围；
设定每个电池组的采样时间。
在进一步的实施例中，步骤：若空气环境参数达到预警阈值，对样本气体初定位，具体包括：
若空气环境参数达到预警阈值，主动获取位于追溯时间范围内的所有电池组的空气环境参数；
筛选产生热故障的电池组。
实施例三与实施例一的区别在于，实施例三中是以时间范围去对电池组的空气环境参数进行追溯。例如，设定追溯时间范围为10s内，每个电池组采用时间为4s，则10s内共有3(2.5个电池组，但因为电池组无法为半个，因此取整数)个电池组的气体已被采样。也就是说，若储能电站中的电池组存在火灾隐患，需要主动采样在设定的追溯时间范围内的所有电池组(如实例中的3个电池组)的气体进行独立处理与探测，以筛选出存在火灾隐患的电池组、
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种储能电站火灾监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取储能电站的空气环境参数并判断是否达到预警阈值；
若所述空气环境参数达到预警的数量阈值，对样本气体初定位；
获取定位对应的电池组中所有电池簇的特性参数，所述特性参数包括所述电池簇的温度值和/或电压值；
根据所述特性参数精确定位所需预警的电池簇，相应转换成预警信号。
2.根据权利要求1所述的储能电站火灾监测预警方法，其特征在于，所述步骤：获取储能电站的空气环境参数并判断是否达到预警阈值，具体包括：
设定空气中不可见粒子触发预警的数量阈值；
依次采集并压缩各电池组的样本气体，监测所述样本气体在压缩前后各项状态参数；
判断被压缩气体中不可见粒子的数量是否达到数量阈值。
3.根据权利要求1所述的储能电站火灾监测预警方法，其特征在于，所述步骤：若所述空气环境参数达到预警阈值，对样本气体初定位，具体包括：
若所述空气环境参数达到预警阈值，主动获取当前电池组与上一电池组的空气环境参数；
筛选产生热故障的电池组。
4.根据权利要求1所述的储能电站火灾监测预警方法，其特征在于，还包括步骤：
设定空气环境参数的追溯时间范围；
设定每个电池组的采样时间。
5.根据权利要求4所述的储能电站火灾监测预警方法，其特征在于，所述步骤：若所述空气环境参数达到预警阈值，对样本气体初定位，具体包括：
若所述空气环境参数达到预警阈值，主动获取位于所述追溯时间范围内的所有电池组的空气环境参数；
筛选产生热故障的电池组。
6.根据权利要求2所述的储能电站火灾监测预警方法，其特征在于，所述不可见粒子触发预警的数量阈值为500,000/cc。
7.根据权利要求1所述的储能电站火灾监测预警方法，其特征在于，还包括步骤：
设定电池簇的特性参数的读取时间间隔。
8.根据权利要求7所述的储能电站火灾监测预警方法，其特征在于，所述步骤：根据所述特性参数精确定位所需预警的电池簇，相应转换成预警信号，具体包括：
设定触发预警的温度阈值；
筛选当前温度值达到温度阈值的电池簇，根据筛选结果相应转换成包含有电池簇具体位置的预警信号。
9.根据权利要求7所述的储能电站火灾监测预警方法，其特征在于，所述步骤：根据所述特性参数精确定位所需预警的电池簇，相应转换成预警信号，具体包括：
设定触发预警的电压变化阈值；
计算各电池簇当前时刻与前一时刻的电压差值；
筛选电压差值达到电压变化阈值的电池簇，根据筛选结果相应转换成包含有电池簇具体位置的预警信号。
10.根据权利要求1所述的储能电站火灾监测预警方法，其特征在于，还包括步骤：
根据所述预警信号，暂停对应电池簇的充放电。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117671876A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 四川千页科技股份有限公司 | 一种电化学储能站火灾预警监控系统及方法 |
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- 2023-06-21 CN CN202310741219.6A patent/CN116824795A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117671876A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 四川千页科技股份有限公司 | 一种电化学储能站火灾预警监控系统及方法 |
| CN117671876B (zh) * | 2024-01-31 | 2024-04-05 | 四川千页科技股份有限公司 | 一种电化学储能站火灾预警监控系统及方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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