CN117559053B - 一种基坑式储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于储能设备技术领域，具体公开了一种基坑式储能系统，包括基坑、储能模块、消防模块和控制模块，储能模块位于基坑内，基坑坑口处设有用于封闭基坑且可泄压的泄压防护罩，控制模块用于控制消防模块对基坑灭火，多个基坑呈阵列排布，且各基坑中的储能模块相互连接，相邻两基坑之间被特定厚度的岩土层隔开。本发明能控制储能系统的火势蔓延并实现精准快速灭火。

Description

一种基坑式储能系统
技术领域
本发明属于储能设备技术领域，更具体地，涉及一种基坑式储能系统。
背景技术
随着新能源技术的不断发展，电化学储能站在电力系统中的应用越来越广泛。但是电化学储能站中的储能介质在充放电过程中存在发生火灾的危险，主要火灾原因有：1）电池过充过放，电池内部的化学反应会产生大量的热量和气体，导致电池温度升高，发生热失控，进而引发火灾；2)电池热失控，当电池受到机械碰撞、过热、过充过放等内外部因素的影响时，容易引起电池隔膜崩溃和内部短路，从而导致热失控，如果热失控在电池模组内发生传播，会导致整个储能系统发生火灾；3)电解液有机溶剂的可燃性，电池采用的电解液有机溶剂多为可燃易燃液体，一旦发生泄漏或溢出，与空气接触容易形成爆炸性混合物，遇火源则可能发生燃烧或爆炸；4)电化学储能站还具有电池充放电频繁、电池梯次利用等自身特点，在一定程度上也有火灾风险。
由于储能设备中储存的电池具有高能量密度和易燃性等特点，火灾事故难以避免，为了保护储能装置的安全，目前主流技术方案是在电化学储能站中采用复杂的消防灭火措施，主要包含以下两种：1）物理防火隔离法，电池模块集成在高防护和高阻燃等级的户外机柜或户外集装箱内，若干储能户外机柜或户外集装箱组成储能系统，各户外柜或户外集装箱间保持消防安全距离，并建设防火墙，结构复杂成本高昂；2）物理和化学降温灭火，在复杂的火灾检测系统和自动灭火系统中使用具有强降温和高效灭火性能的氟化物灭火剂，但此类高效灭火药剂在灭火过程中会释放出有毒气体，对人体健康、大气臭氧层造成损害，也会对水体和土壤造成污染。
由于电化学储能的热失控是一个高密度能量释放过程，具有火情发展迅猛和易蔓延易复燃的特点，上述提及的各种消防手段均无法有效扑灭蔓延火情，只能等待储能电池燃烧耗尽，但是该燃烧过程中还可能产生爆炸、火情再次蔓延、严重的环境污染等问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基坑式储能系统，用于解决现有电化学储能系统发生火灾后火势容易蔓延，且无法快速灭火的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基坑式储能系统，包括基坑、储能模块、消防模块和控制模块，所述储能模块位于基坑内，所述基坑坑口处设有用于封闭基坑且可泄压的泄压防护罩，所述控制模块用于控制所述消防模块对基坑灭火，多个所述基坑呈阵列排布，且各基坑中的储能模块相互连接，相邻两基坑之间被特定厚度的岩土层隔开。
进一步的，所述消防模块包括与控制模块连接的消防喷淋装置，所述消防喷淋装置设置于泄压防护罩与所述储能模块之间。
更进一步的，所述消防模块还包括消防水池和位于消防水池中的水泵，所述水泵分别与控制模块和每个消防喷淋装置连接。
更进一步的，每条所述消防管道上均设有与控制模块连接的阀门。
更进一步的，所述消防水池包括多个，每个消防水池与多个基坑呈阵列排布，且消防水池位于阵列中心。
进一步的，所述基坑内设有与控制模块相连接的传感器，所述传感器用于监测火情。
进一步的，所述控制模块设于基坑外部。
进一步的，所述泄压防护罩上设有与所述控制模块连接的泄压阀门。
进一步的，所述基坑的底面和侧壁采用水泥加固处理。
进一步的，所述泄压防护罩顶面上还设有用于控制基坑内温度的温控模块和控制储能模块储能的电气模块。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，主要具备以下优点：
本发明中通过设置多个呈阵列排布的基坑，作为安装储能模块的容器，由于各基坑之间被特定厚度的岩土层隔开，因此，当任意一个基坑中的储能模块发生火灾时，泄压防护罩能够将火情封闭在单个基坑内，并且相邻基坑间有岩土层间隔保护，因此火情不会蔓延到其他基坑，也不会影响到基坑外的其他任何设备，并且控制模块能控制消防模块对单个基坑执行灭火动作，及时消灭火灾。
本发明中基坑上的泄压防护罩能对基坑泄压，不管是基坑发生火灾时，还是消防模块对基坑执行灭火措施时，都能通过泄压防护罩进行泄压，防止基坑内部压力过大发生爆炸。
本发明中的基坑内设有消防喷淋装置，并且消防喷淋装置位于泄压防护罩和储能模块之间，便于通过喷淋方式对整个储能模块执行灭火动作，并且喷淋装置的出水覆盖面积大、用水量少，可以更节能高效地实现灭火效果。
本发明中通过设置的控制模块和传感器联动反馈，通过传感器及时发现单个基坑内的火情，并将火情信息及时反馈给控制模块，控制模块能快速响应控制消防模块中的水泵和对应的阀门均打开，以针对发生火情的基坑进行快速精准灭火。
本发明中的控制模块和温控模块均设置于基坑外，即便基坑内发生火灾，也不会影响除储能模块外的其他任何设备，能够有效降低火灾损失。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种单个基坑剖视结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基坑式储能系统结构示意图；
图3是本发明实施例1提供的一种基坑式储能系统结构俯视图；
图4是本发明实施例2提供的单个基坑结构剖视图。
图中：1-储能模块、2-基坑、3-消防水池、4-消防水泵、5-消防水喷头、6-线槽、7-温控模块、8-控制模块、9-电气模块、10-消防管道、11-阀门、12-泄压防护罩、13-泄压结构、14-消防栓、15-传感器、16-压力传感器、17-地下岩土层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种基坑式储能系统，如图1和2所示，该储能系统包括基坑2、储能模块1、消防模块和控制模块8，储能模块1位于基坑2内，控制模块8用于控制消防模块对基坑2灭火，基坑2坑口处设有用于封闭基坑2且可泄压的泄压防护罩12，多个基坑2呈阵列排布，且多个储能模块1相互连接，相邻两基坑2之间被特定厚度的岩土层隔开。
具体的，一般而言，基坑为在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑，本实施例中基坑可为在地面上直接开挖出的低于地面的深坑，也可以为在地面之上的任意基准面上向下制作的坑；当在地面之上的任意基准面上向下制作基坑时，可以使坑底所在的部分坑体位于地面内，坑口所在的另一部分坑体则高于地面，且高于地面的坑体侧壁由水泥、岩土等浇注或堆砌成；当基坑全部位于地面下时，相邻基坑之间有一定厚度的岩土层隔绝开，比如岩土层厚度为50cm、1m、1.5m等。
本实施例中，前述的消防模块包括与控制模块8连接的消防喷淋装置5，消防喷淋装置5设置于泄压防护罩12与储能模块1之间；具体的，该消防喷淋装置5包含有多套，且均水平悬挂于储能模块1上表面上，且消防喷淋装置5的边缘固定于基坑侧壁上，该消防喷淋装置5为具备多喷淋孔的管道结构，多个喷淋口喷出的水幕面积能覆盖整个储能模块上表面，通过稳定的水幕达到降温及阻燃作用，有效的抑制火灾蔓延扩散，同时多喷淋孔及多套消防喷淋装置5的设计能确保喷淋有效性，避免消防喷淋装置5喷淋失效。
本实施例中，消防模块还包括消防水池3和位于消防水池3中的水泵4，水泵4分别与控制模块8和每个消防喷淋装置5连接；具体的，控制模块8于水泵4电性连接，即通过导线或者控制信号线连接，水泵4与每个基坑中布置的消防喷淋装置5通过消防管道10连接。
本实施例中，每条消防管道10上均设有与控制模块8连接的阀门11，且阀门11通常情况下为关闭状态；具体的，每个阀门11均为电磁阀，控制模块8于电磁阀电性连接，从而实现控制阀门11启闭的效果。
本实施例中，消防水池3包括多个，每个消防水池3与多个基坑2呈阵列排布，且消防水池3位于阵列中心；具体的，1个消防水池与围绕在其周围且呈单圈的基坑2分别通过消防管道10连接，消防水池3位于基坑阵列中心，保证消防水池3与各基坑间的送水间距大致相同，均不太远，这样能确保火灾发生时，任何一个基坑中的火势能被及时扑灭。
本实施例中，基坑2内设有与控制模块8相连接的传感器15，传感器15用于监测火情；具体的，火情指基坑内可能引发火灾的任何情况，包括但不限于基坑温度、基坑内气体种类、基坑内烟雾情况、基坑压力等，因此，传感器15可以有多种，如包括温度传感器、烟雾传感器、可燃气体传感器、压力传感器等，且每种传感器可以布置有多个，比如温度传感器设有多个，且分别在基坑侧壁和底面上均匀布置，烟雾传感器也有多个，均匀固定在泄压防护罩12的底面上，或者，如图2所示，烟雾传感器仅有1个，并且设置于储能模块1的顶面上。
本实施例中，控制模块8设于基坑2外部，具体可设置在泄压防护罩12的顶面上，确保基坑内发生火灾时，控制模块8不会被影响。
本实施例中，泄压防护罩12上设有与控制模块8连接的泄压阀门13；具体的，该泄压阀门13还可以为透视窗，并且能作为常规检修口，即泄压阀门13可相对于泄压防护罩翻转启闭（通过铰链连接方式或类似方式），打开时形成泄压口进行泄压，泄压口平时也可作为检修口供人员出入；同时，泄压防护罩12可从基坑上整个拆卸下来，泄压阀门13也可从泄压防护罩12上单独拆卸下来。
本实施例中，基坑2的底面和侧壁采用水泥加固处理，能够起到增加基坑稳固性和隔热隔水的功能。
本实施例中，基坑2外还设有用于控制基坑2内温度的温控模块7，还设有用于控制储能模块1储能的电气模块9；具体的，控制模块8和电气模块9都集成设于泄压防护罩12的顶面上，节约土地资源，单个基坑储能模块的集成度也更高。
为了更好地说明本发明的实施细节，提供以下实施例来对本发明进行进一步说明，应当清楚，以下实施例只是作为最优实施方式，并不作为对本发明保护范围的任何限制。
实施例1
本实施例中提供的基坑式储能系统，如图3所示，该储能系统包括13个基坑2，每个基坑中都安装有储能模块1，储能模块1由多个串联/并联的单电池组成，还包括2个消防水池3，每个消防水池3中均有水泵14，水泵14与各个基坑之间的消防管道可埋入地下，也可位于地上。每个消防水池均与其周围的基坑2呈阵列排布，消防水池3位于阵列中心。
本实施例中的13个基坑2和两个消防水池按五排三列方式均匀排布，且基坑中的储能模块1相互连接，相邻两基坑2之间均被至少1米的岩土层隔开。
本实施例中每个基坑2的坑口上通过螺栓或者其他类似方式固定有用于封闭基坑2且开设有泄压阀门的泄压防护罩12，并且于基坑2上，使基坑2内成为封闭空间，本实施例中的泄压防护罩12具备隔热隔冷性能，且抗压能力和结构强度非常高。
本实施例中消防水池3还与外部消防栓14相连接，消防栓14可不间断向消防水池中补充消防用水。
实施例2
本实施例中的基坑式储能系统与实施例1中的基坑式储能系统的区别在于，如图4所示，基坑2坑口高于地面，且一部分坑体位于地面内，另一部分坑体位于地面上，坑壁由混凝土浇筑而成，消防管道可从位于地面上的坑壁中穿设入基坑内。
本实施例中，在基坑侧壁上设有与控制模块8采用电信号连接的烟雾传感器15和压力传感器16，烟雾传感器15监测到基坑内有特定浓度的烟雾时会将监测信息传输给控制模块8，控制模块8能判定是否发生火灾，并打开消防水池中的水泵4抽水，同时打开消防管道10上的阀门11向消防喷淋装置5中送水；当压力传感器16检测到基坑内压力过高时，控制模块会基于压力传感器的检测信息控制泄压阀门开启泄压，直至压力满足条件时再关闭。本实施例中的相邻基坑相互连接，基坑内空间被基坑的坑壁相隔绝开，单个基坑发生火灾时同样能将火势控制于单个基坑内，不会蔓延到其他基坑中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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、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。
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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，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，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基坑式储能系统，其特征在于，包括基坑（2）、储能模块（1）、消防模块和控制模块（8），所述储能模块（1）位于基坑（2）内，所述控制模块（8）设于基坑（2）外部；所述基坑（2）坑口处设有用于封闭基坑（2）且可泄压的泄压防护罩（12），所述泄压防护罩（12）上开设有与所述控制模块（8）连接的泄压阀门（13），泄压阀门（13）能相对于泄压防护罩（12）翻转启闭；基坑（2）内设有压力传感器（16），所述控制模块（8）能基于压力传感器（16）的压力监测信息控制泄压阀门（13）启闭；所述控制模块（8）用于控制所述消防模块对基坑（2）灭火，多个所述基坑（2）呈阵列排布，且各基坑（2）中的储能模块（1）相互连接，相邻两基坑（2）之间被特定厚度的岩土层隔开。
2.如权利要求1所述的一种基坑式储能系统，其特征在于，所述消防模块包括与控制模块（8）连接的消防喷淋装置（5），所述消防喷淋装置（5）设置于泄压防护罩（12）与所述储能模块（1）之间。
3.如权利要求2所述的一种基坑式储能系统，其特征在于，所述消防模块还包括消防水池（3）和位于消防水池（3）中的水泵（4），所述水泵（4）分别与控制模块（8）和每个消防喷淋装置（5）连接。
4.如权利要求3所述的一种基坑式储能系统，其特征在于，每条消防管道（10）上均设有与控制模块（8）连接的常闭阀门（11）。
5.如权利要求3所述的一种基坑式储能系统，其特征在于，所述消防水池（3）包括多个，每个消防水池（3）与多个基坑（2）呈阵列排布，且消防水池（3）位于阵列中心。
6.如权利要求1所述的一种基坑式储能系统，其特征在于，所述基坑（2）内设有与控制模块（8）相连接的传感器（15），所述传感器（15）用于监测火情。
7.如权利要求1所述的一种基坑式储能系统，其特征在于，所述控制模块（8）设于基坑（2）外部。
8.如权利要求1所述的一种基坑式储能系统，其特征在于，所述基坑（2）的底面和侧壁采用水泥加固处理。
9.如权利要求1所述的一种基坑式储能系统，其特征在于，所述泄压防护罩（12）顶面上还设有用于控制基坑（2）内温度的温控模块（7）和控制储能模块（1）储能的电气模块（9）。
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