CN117543125A - 储能电池舱火灾预警排风系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种储能电池舱火灾预警排风系统及控制方法，涉及储能设备技术领。能电池舱火灾预警排风系统对应每个电池簇布置有火灾探测模组，通过火灾探测模组探测储能电池舱内火灾信息，当火灾探测模组探测到火灾信息，控制模组会控制排气风机和进风制冷模组启动，并向所述储能电池舱内的管理系统发出停止运行的控制信号，以停止储能电池舱内逆变器和温度调节模组的运行。本申请提供的储能电池舱火灾预警排风系统能够使可燃气体排出的更彻底同时提升降低储能电池舱整体温度的效果。同时由控制温度调节模组、逆变器停止运行，更好的保护设备安全。

Description

储能电池舱火灾预警排风系统及控制方法
技术领域
本申请涉及储能设备技术领域，具体地，涉及一种储能电池舱火灾预警排风系统及控制方法。
背景技术
电化学储能系统是以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分，也是构建清洁低碳安全高效能源体系的重要技术手段。然而近年来，电化学储能系统火灾事故频发。由此储能系统防爆性能引发各界的广泛关注。
研究表明储能锂电池电解液和粘结剂等组分在热失控时会产生大量氢气、一氧化碳、烷烃、烯烃等易燃易爆气体，储能电池舱环境密闭，容易造成起火爆炸事故。因此，在锂电池热失控早期能及时将可燃气体排除，同时能在火灾事故后进行排烟，降低电池舱内可燃气体浓度对于减少爆炸危害具有重要意义，但目前还尚无可靠的储能电池舱强制排风控制方法，电化学储能系统的安全性得不到有效的保障。
发明内容
本申请的目的在于提供一种储能电池舱火灾预警排风系统及控制方法，用以解决现有技术中存在的不足。
为达上述目的，第一方面，本申请提供了一种储能电池舱火灾预警排风系统，包括：
储能电池舱，内部设有逆变器、温度调节模组和多个电池簇，所述储能电池舱上设有进风口和排风口，所述进风口距离地面的高度小于所述排风口距离地面的高度；
多个火灾探测模组，设置于所述储能电池舱上或电池模组内部，其中，每个所述电池簇与至少一个所述火灾探测模组对应；
排气风机，设置于所述储能电池舱上并与所述排风口对应，用于将所述储能电池舱内的气流向外排出；
进风制冷模组，设置于所述储能电池舱上，用于与进入所述储能电池舱内的气流进行热量交换；和
控制模组，电性连接所述火灾探测模组、所述排气风机和所述进风制冷模组，所述控制模组用于根据所述火灾探测模组探测的火灾信息控制所述排气风机和所述进风制冷模组启动，并向所述储能电池舱内的管理系统发出停止运行的控制信号。
作为上述技术方案的进一步改进：
结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述储能电池舱火灾预警排风系统还包括与所述控制模组电性连接的自动灭火装置；
其中，所述火灾信息包括舱内温度、舱内可燃气体浓度和舱内烟雾浓度，当所述舱内温度、所述舱内可燃气体浓度或所述舱内烟雾浓度的值或变化率大于或等于相应的阈值时，所述控制模组控制所述自动灭火装置启动灭火，同时控制所述排气风机和所述进风制冷模组停止运行；
当灭火结束后，并且所述火灾探测模组探测到所述储能电池舱内温度降低到预设值时，所述的控制模组控制所述排气风机和所述进风制冷模组启动，开始事故排烟。
结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述自动灭火装置为全氟己酮、七氟丙烷、细水雾、二氧化碳、液氮或惰性气体灭火剂的自动灭火装置。
结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述储能电池舱火灾预警排风系统还包括设置于所述储能电池舱上的防火闸门，所述防火闸门与所述排风口对应；
其中，当所述舱内温度、所述舱内可燃气体浓度或所述舱内烟雾浓度的值或变化率大于或等于相应的阈值时，所述控制模组控制所述防火闸门关闭所述排风口。
结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述火灾探测模组为防爆型或隔爆型复合火灾探测器，用于所述储能电池舱内烟雾、有机挥发物、可燃气体以及温度的探测。
结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述进风制冷模组为直冷式、风冷式或水冷式的制冷器。
结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述储能电池舱火灾预警排风系统还包括与所述控制模组电性连接的报警器，所述报警器用于发出音频和/或灯光报警信号。
为达上述目的，第二方面，本申请还提供了一种储能电池舱火灾预警排风控制方法，应用于根据上述第一方面提供的储能电池舱火灾预警排风系统，所述储能电池舱火灾预警排风控制方法包括：
通过所述火灾探测模组探测到所述储能电池舱内的火灾信息；
根据所述火灾信息，控制所述排气风机和所述进风制冷模组启动，并向所述储能电池舱内的管理系统发出停止运行的控制信号，以停止所述逆变器和所述温度调节模组的运行；
在所述火灾探测模组未探测到所述火灾信息的情况下，控制所述排气风机和所述进风制冷模组停止运行，所述逆变器和所述温度调节模组恢复运行。
作为上述技术方案的进一步改进：
结合第二方面，在一种可能的实施方式中，所述储能电池舱火灾预警排风控制方法还包括：
所述火灾信息包括舱内温度、舱内可燃气体浓度和舱内烟雾浓度，在所述舱内温度、所述舱内可燃气体浓度或所述舱内烟雾浓度的值或变化率大于或等于相应的阈值的情况下，停止所述排气风机和所述进风制冷模组运行，并启动灭火作业。
结合第二方面，在一种可能的实施方式中，所述储能电池舱火灾预警排风控制方法还包括：
灭火作业结束后，并在所述火灾探测模组探测到所述储能电池舱内温度降低到预设值的情况下，控制所述排气风机和所述进风制冷模组启动，进行事故排烟。
相比于现有技术，本申请的有益效果：
本申请提供了一种储能电池舱火灾预警排风系统及控制方法，其中，储能电池舱火灾预警排风系统在储能电池舱上或所述电池簇内对应每个电池簇布置有火灾探测模组，通过火灾探测模组探测储能电池舱内火灾信息，当火灾探测模组探测到火灾信息，控制模组会控制排气风机和进风制冷模组启动，并向所述储能电池舱内的管理系统发出停止运行的控制信号，以停止储能电池舱内逆变器和温度调节模组的运行。由于储能电池舱上的进风口位置低于排风口，也即是说，进风口的位置更靠近地面，所以在启动排气风机和进风制冷模组后，外接的气流先在进风口与进风制冷模组换热形成冷风再进入舱内，排风口排出的气流为储能电池舱内自然风或温度较高的热风。从而利用冷热气体密度差，冷风进入后自储能电池舱的舱底向上流动，以实现向储能电池舱的舱外排出可燃气体，排出的更彻底同时提升降低储能电池舱整体温度的效果。同时由控制温度调节模组、逆变器停止运行，更好的保护设备安全。
本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。在附图中：
图1示出了本申请实施例提供的一种储能电池舱火灾预警排风系统的结构示意图；
图2示出了本申请实施例提供的一种储能电池舱火灾预警排风系统控制模块图；
图3示出了本申请实施例提供的一种储能电池舱火灾预警排风控制方法的流程图。
附图标记说明：
100、储能电池舱；101、进风口；102、排风口；110、逆变器；120、温度调节模组；130、电池簇；
200、火灾探测模组；
300、排气风机；
400、进风制冷模组；
500、控制模组；
600、报警器。
具体实施方式
以下结合附图对本申请实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请实施例中，需要理解的，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本申请。
实施例
请参阅图1及图2，本实施例提供了一种储能电池舱火灾预警排风系统。其中，储能电池舱100是一种电化学储能系统，主要是以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分。储能电池舱100的电池簇130中的储能锂电池电解液和粘结剂等组分在热失控时会产生大量氢气、一氧化碳、烷烃、烯烃等易燃易爆气体，储能电池舱100环境密闭，容易造成起火爆炸事故。
储能电池舱火灾预警排风系统包括储能电池舱100、火灾探测模组200、排气风机300、进风制冷模组400和控制模组500。其中，储能电池舱100内部设有逆变器110、温度调节模组120和多个电池簇130，储能电池舱100上设有进风口101和排风口102，进风口101距离地面的高度小于排风口102距离地面的高度。
在本实施例中，进风口101和排风口102设置于储能电池舱100相对的两个侧壁上，其中，进风口101靠近地面布置，排风口102靠近储能电池舱100的顶部布置。当然，在一些实施例中，排风口102可布置于储能电池舱100的顶部或壁面上。
火灾探测模组200用于探测储能电池舱100内火灾信息。其中，火灾探测模组200设置有多个，火灾探测模组200设置于储能电池舱100上或电池簇130内部。其中，每个电池簇130对应布置有至少一个火灾探测模组200，以提高火灾信息检测的准确性。
排气风机300设置于储能电池舱100上并与排风口102对应，排气风机300用于将储能电池舱100内的气流向外排出。
进风制冷模组400设置于储能电池舱100上并与进风口101对应，进风制冷模组400用于与进入储能电池舱100内的气流进行热量交换。可以理解的，当排气风机300启动后，储能电池舱100内的气流向外排出，此时储能电池舱100内形成负压状态，外接的自然风会形成气流从进风口101进入储能电池舱100内，并且会与进风口101处的进风制冷模组400进行热量交换，以使进入储能电池舱100内的气流的温度降低，即冷风。
控制模组500电性连接火灾探测模组200、排气风机300和进风制冷模组400，控制模组500用于根据火灾信息控制排气风机300和进风制冷模组400启动，并向储能电池舱100内的管理系统发出停止运行的控制信号。
其中，在一些实施例中，为了避免控制模组500受到储能电池舱100内火灾的影响，可将控制模组500布置于储能电池舱100外，或者单独设置一个操作室布置控制模组500。
可选地，控制模组500可选择为可编程控制器(例如PLC或单片机)、工业电脑或工控机。应当理解的，上述仅举例说明，不作为本申请保护范围的限制。
本实施例提供的储能电池舱火灾预警排风系统对应每个电池簇130布置有火灾探测模组200，通过火灾探测模组200探测储能电池舱100内火灾信息，当火灾探测模组200探测到火灾信息，控制模组500会控制排气风机300和进风制冷模组400启动，并向所述储能电池舱100内的管理系统发出停止运行的控制信号，以停止储能电池舱100内逆变器110和温度调节模组120的运行。
需要说明的，由于储能电池舱100上的进风口101位置低于排风口102，也即是说，进风口101的位置更靠近地面，所以在启动排气风机300和进风制冷模组400后，外接的气流先在进风口101与进风制冷模组400换热形成冷风再进入舱内，排风口102排出的气流为储能电池舱100内自然风或温度较高的热风。从而利用冷热气体密度差，冷风进入后自储能电池舱100的舱底向上流动，以实现向储能电池舱100的舱外排出可燃气体，排出的更彻底同时提升降低储能电池舱100整体温度的效果。同时由控制温度调节模组120、逆变器110停止运行，更好的保护设备安全。
在本实施例中，火灾探测模组200为防爆型或隔爆型复合火灾探测器，用于储能电池舱100内烟雾、有机挥发物(VOC)、可燃气体以及温度的探测。其中，防爆型或隔爆型复合火灾探测器内置有火灾探测器和可燃气体探测器，并采用防爆或隔爆结构，以适用于火灾爆炸环境。
进一步的，火灾探测模组200还可根据电池类型、储能电池舱100内布局形式，通过设置探测数据不同的权重，调整探测阈值(即预设的最大值、最小值或变化率)，探测的火灾信息向控制模组500发送分级预警信号。
在本实施例中，进风制冷模组400为直冷式、风冷式或水冷式的制冷器。
储能电池舱火灾预警排风系统还包括与控制模组500电性连接的自动灭火装置。其中，火灾信息包括舱内温度、舱内可燃气体浓度和舱内烟雾浓度，当舱内温度、舱内可燃气体浓度或舱内烟雾浓度的值或变化率大于或等于相应的阈值时，控制模组500控制自动灭火装置启动灭火，同时控制排气风机300和进风制冷模组400停止运行。
可选地，自动灭火装置为全氟己酮、七氟丙烷、细水雾、二氧化碳、液氮、惰性气体或其他灭火剂的自动灭火装置。应当理解的，上述仅是举例说明，不作为本申请保护范围的限制。
进一步的，储能电池舱火灾预警排风系统还包括设置于储能电池舱100上的防火闸门，防火闸门与排风口102对应。其中，当舱内温度、舱内可燃气体浓度或舱内烟雾浓度的值或变化率大于或等于相应的阈值时，控制模组500控制防火闸门关闭排风口102。从而在火灾发生时，及时关闭防火闸门可阻挡火势扩大，有效防止火势蔓延。
在一些实施例中，储能电池舱火灾预警排风系统还包括与控制模组500电性连接的报警器600，报警器600用于发出音频和/或灯光报警信号。
可选地，报警器600包括声音报警器600和灯光报警器600。其中，声音报警器600可选自为扬声器或蜂鸣器；灯光报警器600可选择为LED警示灯。
请参阅图1、图2及图3，进一步的，本实施例还一并提供了一种储能电池舱火灾预警排风控制方法，应用于上述提供的储能电池舱火灾预警排风系统。
储能电池舱火灾预警排风控制方法包括步骤：
S100：通过火灾探测模组200探测到储能电池舱100内的火灾信息；
S200：根据火灾信息，控制排气风机300和进风制冷模组400启动，并向储能电池舱100内的管理系统发出停止运行的控制信号，以停止逆变器110和温度调节模组120的运行；
S300：在火灾探测模组200未探测到火灾信息的情况下，控制排气风机300和进风制冷模组400停止运行，逆变器110和温度调节模组120恢复运行。
具体的，电池簇130(储能锂离子电池)在过充过放、短路等失效模式下，热失控产生可燃气体，这些气体会在电池舱内扩散。通过安装在储能电池舱100内部的火灾探测模组200实时监测储能电池舱100内氢气、一氧化碳浓度，如果氢气浓度超过200ppm或一氧化碳浓度超过100ppm，且持续5～15s，会发出预警信号给控制模组500，控制模组500发出控制信号启动排气风机300和进风制冷模组400，从而向舱外排出可燃气体，同时由控制模组500发出联动信号给储能电池舱100的管理系统(电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS))，去停止温度调节模组120、逆变器110的运行；如果可燃气体浓度没有超过上限值或设定的变化率，则继续监测，相关设备不动作。
如果在排气过程中，舱内温度、舱内可燃气体浓度或舱内烟雾浓度值维持正常，未出现火灾，则风机继续运行，直到氢气浓度低于100ppm和一氧化碳浓度低于50ppm，且持续5～15s，或者人工干预，发出复位信号，排气风机300就停止运行。
在本实施例中，考虑到排气过程中发生火灾的情况，储能电池舱火灾预警排风控制方法还包括步骤：
S400：火灾信息包括舱内温度、舱内可燃气体浓度和舱内烟雾浓度，在舱内温度、舱内可燃气体浓度或舱内烟雾浓度的值或变化率大于或等于相应的阈值的情况下，停止排气风机300和进风制冷模组400运行，并启动灭火作业。其中，灭火作业由自动灭火装置执行。
在本实施例中，储能电池舱火灾预警排风控制方法还包括步骤：
S500：灭火作业结束后，并在所述火灾探测模组200探测到储能电池舱100内温度降低到预设值的情况下，控制排气风机300和进风制冷模组400启动，进行事故排烟。
其中，灭火结束后，储能电池舱100内火灾被扑灭，通过电池舱内温度、可燃气体浓度、视频等监测数据，综合判断可以打开储能电池舱100的舱门。此时需要先给排气风机300和进风制冷模组400通电，进行事故排烟，防止里面聚集的大量可燃气体因打开舱门发生爆炸事故，提高作业的安全性。
以上结合附图详细描述了本申请实施例的可选实施方式，但是，本申请实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请实施例的技术构思范围内，可以对本申请实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本申请实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请实施例的思想，其同样应当视为本申请实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种储能电池舱火灾预警排风系统，其特征在于，包括：
储能电池舱(100)，内部设有逆变器(110)、温度调节模组(120)和多个电池簇(130)，所述储能电池舱(100)上设有进风口(101)和排风口(102)，所述进风口(101)距离地面的高度小于所述排风口(102)距离地面的高度；
多个火灾探测模组(200)，设置于所述储能电池舱(100)上或所述电池簇(130)内，其中，每个所述电池簇(130)对应至少一个所述火灾探测模组(200)；
排气风机(300)，设置于所述储能电池舱(100)上并与所述排风口(102)对应，用于将所述储能电池舱(100)内的气流向外排出；
进风制冷模组(400)，设置于所述储能电池舱(100)上，用于与进入所述储能电池舱(100)内的气流进行热量交换；和
控制模组(500)，电性连接所述火灾探测模组(200)、所述排气风机(300)和所述进风制冷模组(400)，所述控制模组(500)用于根据所述火灾探测模组(200)探测的火灾信息，控制所述排气风机(300)和所述进风制冷模组(400)启动，并向所述储能电池舱(100)内的管理系统发出停止运行的控制信号。
2.根据权利要求1所述的储能电池舱火灾预警排风系统，其特征在于，所述储能电池舱火灾预警排风系统还包括与所述控制模组(500)电性连接的自动灭火装置；
其中，所述火灾信息包括舱内温度、舱内可燃气体浓度和舱内烟雾浓度，当所述舱内温度、所述舱内可燃气体浓度或所述舱内烟雾浓度的值或变化率大于或等于相应的阈值时，所述控制模组(500)控制所述自动灭火装置启动灭火，同时控制所述排气风机(300)和所述进风制冷模组(400)停止运行；
当灭火结束后，并且所述火灾探测模组(200)探测到所述储能电池舱(100)内温度降低到预设值时，所述的控制模组(500)控制所述排气风机(300)和所述进风制冷模组(400)启动，开始事故排烟。
3.根据权利要求2所述的储能电池舱火灾预警排风系统，其特征在于，所述自动灭火装置为全氟己酮、七氟丙烷、细水雾、二氧化碳、液氮或惰性气体灭火剂的自动灭火装置。
4.根据权利要求2所述的储能电池舱火灾预警排风系统，其特征在于，所述储能电池舱火灾预警排风系统还包括设置于所述储能电池舱(100)上的防火闸门，所述防火闸门与所述排风口(102)对应；
其中，当所述舱内温度、所述舱内可燃气体浓度或所述舱内烟雾浓度的值或变化率大于或等于相应的阈值时，所述控制模组(500)控制所述防火闸门关闭所述排风口(102)。
5.根据权利要求1所述的储能电池舱火灾预警排风系统，其特征在于，所述火灾探测模组(200)为防爆或隔爆型复合火灾探测器，用于所述储能电池舱(100)内烟雾、有机挥发物、可燃气体以及温度的探测。
6.根据权利要求1所述的储能电池舱火灾预警排风系统，其特征在于，所述进风制冷模组(400)为直冷式、风冷式或水冷式的制冷器。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的储能电池舱火灾预警排风系统，其特征在于，所述储能电池舱火灾预警排风系统还包括与所述控制模组(500)电性连接的报警器(600)，所述报警器(600)用于发出音频和/或灯光报警信号。
8.一种储能电池舱火灾预警排风控制方法，其特征在于，应用于根据权利要求1-7中任一项所述的储能电池舱火灾预警排风系统，所述储能电池舱火灾预警排风控制方法包括：
通过所述火灾探测模组(200)探测到所述储能电池舱(100)内的火灾信息；
根据所述火灾信息，控制所述排气风机(300)和所述进风制冷模组(400)启动，并向所述储能电池舱(100)内的管理系统发出停止运行的控制信号，以停止所述逆变器(110)和所述温度调节模组(120)的运行；
在所述火灾探测模组(200)未探测到所述火灾信息的情况下，控制所述排气风机(300)和所述进风制冷模组(400)停止运行，所述逆变器(110)和所述温度调节模组(120)恢复运行。
9.根据权利要求8所述的储能电池舱火灾预警排风控制方法，其特征在于，所述储能电池舱火灾预警排风控制方法还包括：
所述火灾信息包括舱内温度、舱内可燃气体浓度和舱内烟雾浓度，在所述舱内温度、所述舱内可燃气体浓度或所述舱内烟雾浓度的值或变化率大于或等于相应的阈值的情况下，停止所述排气风机(300)和所述进风制冷模组(400)运行，并启动灭火作业。
10.根据权利要求9所述的储能电池舱火灾预警排风控制方法，其特征在于，所述储能电池舱火灾预警排风控制方法还包括：
灭火作业结束后，并在所述火灾探测模组(200)探测到所述储能电池舱(100)内温度降低到预设值的情况下，控制所述排气风机(300)和所述进风制冷模组(400)启动，进行事故排烟。
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