CN216653185U - 消防系统和储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种消防系统和储能系统，能够对高防护等级的电池箱进行有效灭火，且结构简单，成本较低。所述储能系统包括电池柜、液冷系统和所述消防系统，所述电池柜包括电池箱，所述液冷系统包括贯穿所述电池箱的液冷管路，所述消防系统包括储液装置、消防支管和第一阀，所述储液装置用于储存消防介质；所述消防支管包括入口端和出口端，所述入口端与所述储液装置通过所述液冷管路流体连接，所述出口端与所述电池箱的内部流体连接；所述第一阀用于开启或关闭所述消防支管。

Description

消防系统和储能系统

技术领域

本实用新型涉及储能电池柜消防技术领域，具体涉及一种消防系统和储能系统。

背景技术

近些年来，锂电池储能系统由于能量密度高、循环寿命长、响应速度快和模块化等优点，广泛应用于用户侧、发电侧、电网侧、新能源并网及微电网等各个领域。

锂离子电池在充放电过程中由于受自身化学反应或外界影响，易产生热失控导致火灾，因此需要采用特殊的消防措施保障储能系统的安全，避免造成事故伤亡和财产损失。

目前储能电池柜的消防方案多采用气体灭火消防系统或细水雾喷淋消防系统。气体灭火系统是在电池柜中放置灭火气体储罐，当火焰将火探管烧破后，或烟雾传感器动作后，大量灭火气体从破裂处或气嘴中喷出，充斥于储能电池柜内，当灭火气体浓度达到一定程度时可以实现灭火，此方法灭火范围广，无法有针对性地灭火，灭火效率较低，且有些气体在灭火时易产生有毒气体，对设备和人体造成损害。细水雾喷淋消防系统是在电池柜上方安装喷淋头，当发生火情时，大量水喷出进行灭火或降温，此方法反应速度慢，且对安装在高处的电池箱灭火效果较差。

目前很大一部分储能系统为实现高效的热管理，采用液冷系统对电池进行热管理，而考虑到液冷板凝露等问题，在采用液冷系统的储能系统中，电池箱大多设计为IP66或更高的防护等级，对于防护等级较高的电池箱，采用现有的消防系统会导致灭火气体或水无法直接进入电池箱内，当电池箱烧透或爆炸后，消防系统才开始有灭火效果，且大量复杂冗长的液冷管路和消防管路造成了储能系统的重量、体积、复杂性和成本的大幅度的提高。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种消防系统，能够对高防护等级的电池箱进行有效灭火，且结构简单，成本较低。

为实现所述目的的消防系统，用于储能系统，所述储能系统包括电池柜和液冷系统，所述电池柜包括电池箱，所述液冷系统包括贯穿所述电池箱的液冷管路，所述消防系统包括储液装置、消防支管和第一阀，所述储液装置用于储存消防介质；所述消防支管包括入口端和出口端，所述入口端与所述储液装置通过所述液冷管路流体连接，所述出口端与所述电池箱的内部流体连接；所述第一阀用于开启或关闭所述消防支管。

在所述的消防系统的一个或多个实施方式中，所述电池柜包括多个所述电池箱，所述消防系统包括多个所述消防支管和多个所述第一阀，所述多个消防支管分别连接所述多个电池箱的内部，所述多个第一阀分别用于开启或关闭所述多个消防支管。

在所述的消防系统的一个或多个实施方式中，所述消防系统还包括消防泵、消防主管和第二阀，所述消防泵用于将所述消防介质从所述储液装置中抽吸至所述消防主管，所述消防主管与所述液冷管路流体连接，所述第二阀用于开启或关闭所述消防主管。

在所述的消防系统的一个或多个实施方式中，所述消防系统还包括检测装置，所述检测装置用于实时检测所述电池柜内的可燃气体或/和烟雾或/和所述电池箱的温度。

在所述的消防系统的一个或多个实施方式中，所述消防系统还包括控制系统，所述控制系统与所述检测装置、所述消防泵、所述第一阀和所述第二阀信号连接，所述控制系统用于判断是否发生燃烧或有燃烧风险，并控制所述消防泵、所述消防主管、所述消防支管的启闭状态。

在所述的消防系统的一个或多个实施方式中，所述液冷系统还包括与所述液冷管路流体连接的液冷源组件，所述消防系统还包括第三阀，所述液冷源组件用于调节液冷介质的温度，并提供使所述液冷介质在所述液冷管路内流动的动力，所述第三阀与所述控制系统信号连接，用于根据所述控制系统的指令连通或切断所述液冷管路与所述液冷源组件之间的流体连接。

在所述的消防系统的一个或多个实施方式中，所述消防系统还包括消防控制器，所述消防控制器与所述控制系统、所述消防泵、所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀信号连接，所述消防控制器用于根据所述控制系统的指令控制所述消防泵、所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀的启闭状态。

该消防系统可以对高防护等级的电池箱采取高效的灭火措施，响应速度快，灭火效果好，能在第一时间防止火情恶化，避免发生更严重的事故伤亡和财产损失，且消防介质的用量和储液装置的占地空间较少，消防成本较低，灭火过程中不产生有害气体。此外，该消防系统与液冷系统共用部分管路，可以简化系统结构，减少体积和重量，便于加工制造和降低成本。

本实用新型的另一个目的是提供一种储能系统，能够对高防护等级的电池箱进行有效灭火，且结构简单，成本较低。

为实现所述目的的储能系统，包括前述的消防系统。

该储能系统通过采用该消防系统，可以对高防护等级的电池箱采取高效的灭火措施，响应速度快，灭火效果好，能在第一时间防止火情恶化，避免发生更严重的事故伤亡和财产损失，且结构简单，便于加工制造，消防成本较低，灭火过程中不产生有害气体。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是根据一个实施方式的储能系统的部分结构示意图。

图2是根据一个实施方式的储能系统的状态切换过程示意图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本实用新型的保护范围进行限制。需要注意的是，附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。此外，本申请的一个或多个实施方式中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

根据本实用新型的一个实施方式的储能系统1包括如图1所示的电池柜10、液冷系统20和消防系统30。图1中的粗实线及箭头表示管路及其中流体的流向，虚线表示通信控制线。

电池柜10包括一个或多个电池箱11，图1所示的电池箱11数量仅为示例，每个电池箱11内设置有多个锂电池(未图示)。该电池箱11的防护等级较高，例如达到IP66及以上。电池箱11的壳体上设置有防爆透气阀12，用于释放电池箱11内的锂电池燃烧时所产生的气体或/和烟雾。

液冷系统20包括液冷源组件21、液冷管路22和液冷介质。液冷管路22包括进液管路25、回液管路26和多个液冷板27。多个液冷板27分别设置在多个电池箱11的内部，进液管路25与液冷源组件21的出口211以及各液冷板27相连接，用于将液冷介质从液冷源组件21输送至各液冷板27，回液管路26与各液冷板27以及液冷源组件21的入口212相连接，用于将从各液冷板27流出的液冷介质输送回液冷源组件21。

液冷源组件21包括未图示的压缩机、冷凝器、蒸发器、循环泵等部件，液冷源组件21用于调节液冷介质的温度，并提供使液冷介质在液冷管路22内流动的动力。可选地，液冷源组件21采用采购的成品液冷机，以简化液冷系统20的结构和制造过程。

由此，液冷管路22贯穿每个电池箱11，并连接液冷源组件21的出口211和入口212，从而形成闭合的液冷循环回路，以通过液冷系统20对电池箱11内的锂电池进行热管理。

消防系统30包括储液装置31、消防泵32、消防主管33、消防支管34、第一阀35、第二阀36、第三阀37、检测装置38和控制系统(未图示)。

储液装置31用于储存消防介质，该消防介质例如为水或其他可降温阻燃、不易挥发且无毒的液体。储液装置31设置于电池柜10的外部，例如可以设置为埋于地下的水箱，或设置为露天的水池、水槽或其他形式，或者通过消防栓提供消防介质。

消防泵32用于将消防介质从储液装置31中抽吸至消防主管33。消防主管33的出口端331与消防支管34的入口端341分别连接到进液管路25，以通过进液管路25将消防主管33与消防支管34流体连接。消防支管34的出口端342与电池箱11的内部流体连接，每个消防支管34对应一个电池箱11。第一阀35用于开启或关闭消防支管34，每个第一阀35对应一个消防支管34。第二阀36用于开启或关闭消防主管33。

在图1所示的实施方式中，消防主管33的出口端331和消防支管34的入口端341分别与进液管路25相连接。在另一些实施方式中，消防主管33的出口端331和消防支管34的入口端341分别与回液管路26相连接，或者消防主管33与进液管路25相连接，消防支管34与回液管路26相连接，或者消防支管34连接到液冷板27，或者采用其他连接方式实现消防主管33与消防支管34的流体连接。

由此，当电池箱11发生燃烧或有燃烧风险时，开启消防泵32、第一阀35和第二阀36，即可使储液装置31通过消防主管33和消防支管34与电池箱11的内部流体连接，并通过消防泵32的泵送，将储液装置31中的消防介质注入电池箱11内，以进行灭火和降温。

两个第三阀37分别设置在进液管路25与回液管路26，用于连通或关闭液冷管路22与液冷源组件21之间的流体连接，以避免在消防状态下，消防介质通过液冷管路22倒流入液冷源组件21，且关闭两个第三阀37不影响消防支管34与储液装置31的流体连接。

检测装置38用于实时检测电池柜10内的可燃气体或/和烟雾或/和电池箱11的温度，以根据检测结果判断是是否有电池箱11发生异常，即发生燃烧或有燃烧风险。

例如，检测装置38包括设置在电池柜10顶部的可燃气体传感器或/和烟雾传感器，以及电池箱11内现有的温度传感器，通过利用电池箱11内现有的温度传感器，可以简化系统的结构，降低成本。相比于高温，锂电池刚开始燃烧时所产生的可燃气体或/和烟雾有时能够更早地反映出锂电池的异常情况，通过对可燃气体或/和烟雾进行实时检测，结合电池箱11内的温度传感器的实时检测结果，可以快速、及时、准确地检测到火情，以便及时采取灭火措施，在第一时间防止火情恶化，避免发生更严重的事故伤亡和财产损失。

控制系统与检测装置38、消防泵32、第一阀35、第二阀36、第三阀37和液冷源组件21信号连接。控制系统用于判断是否有电池箱11发生异常，并控制消防泵32、消防主管33、消防支管34、液冷源组件21的启闭状态以及液冷管路22与液冷源组件21之间的连通状态，从而使储能系统1在正常工作状态和消防状态之间切换。可选地，第一阀35、第二阀36和第三阀37为电磁阀，以便于通过控制系统进行控制。

可选地，消防系统30还包括消防控制器39，消防控制器39与控制系统、消防泵32、第一阀35、第二阀36和第三阀37信号连接，消防控制器39用于根据控制系统的指令，控制消防泵32、第一阀35、第二阀36和第三阀37的启闭状态。消防控制器39与储液装置31、消防泵32、消防主管33、第一阀35、第二阀36和第三阀37等可由供应商一并提供，以简化该消防系统30的制造过程。

下面结合一个实施方式说明该储能系统1从正常工作状态切换到消防状态的过程：

1、参照图1和图2，在储能系统1正常工作状态下，液冷系统20的液冷源组件21和第三阀37开启，形成液冷循环回路，以对电池箱11内的锂电池进行热管理，消防系统30的消防泵32、第一阀35和第二阀36关闭，消防系统30的检测装置38实时检测各电池箱11内的温度T以及电池柜10内的可燃气体或/和烟雾；

2、当电池柜10内的一个或多个电池箱11发生异常时，发生异常的电池箱11内温度升高，可燃气体或/和烟雾从防爆透气阀12溢出电池箱11，检测装置38检测到可燃气体或/和烟雾，或/和检测到电池箱11内的温度T大于或等于预设温度T_MAX，控制系统判断有电池箱11发生异常并定位其所在位置；

3、控制系统关闭液冷源组件21和第三阀37，从而关闭液冷系统20，并启动消防泵32，开启第一阀35和第二阀36，以切换至消防状态，将消防介质从储液装置31中抽吸至消防主管33，继而通过进液管路25输送至消防支管34，将消防介质注入电池箱11内进行灭火和降温。

由于电池箱11的防护等级较高，密封性良好，消防介质进入电池箱11后，可以快速充满整个电池箱11，使电芯及所有电连接件完全浸没在消防介质中，并使电池箱11内剩余的气体或/和烟雾通过防爆透气阀12排出，从而快速有效地进行灭火和降温，防止锂电池发生复燃，且灭火过程中不产生有害气体。此外，由于液体消防介质仅需填满一个或多个电池箱11内的空间，不需要充满整个电池柜10，可以大大减少消防介质的用量，降低储液装置31的占地空间，节约消防成本。

根据消防需求以及消防介质的存储量，可以对发生异常的电池柜10内的所有电池箱11均注入消防介质，也可以仅针对发生燃烧或有燃烧风险的电池箱11实施快速定点灭火措施，而对未发生异常的电池箱11不产生影响，从而保障其他电池箱11仍能正常使用，并进一步减少消防介质的用量。

由此，该消防系统30可以对高防护等级的电池箱11采取高效的灭火措施，响应速度快，灭火效果好，能在第一时间防止火情恶化，避免发生更严重的事故伤亡和财产损失，且消防介质的用量和储液装置31的占地空间较少，消防成本较低，灭火过程中不产生有害气体。此外，该消防系统30与液冷系统20共用部分管路，可以简化系统结构，减少体积和重量，便于加工制造和降低成本。

该储能系统1通过采用该消防系统30，可以对高防护等级的电池箱11采取高效的灭火措施，响应速度快，灭火效果好，能在第一时间防止火情恶化，避免发生更严重的事故伤亡和财产损失，且结构简单，便于加工制造，消防成本较低，灭火过程中不产生有害气体。

该储能系统1根据电池柜10的数量、消防需求以及消防介质的存储量等，可以设置一个或多个储液装置31，每个储液装置31用于为一个或多个电池柜10提供消防介质。

可选地，该储能系统1包括电池管理系统，该电池管理系统提供消防系统30的控制系统，从而可以简化该储能系统1的控制结构。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (8)

1.消防系统，用于储能系统，所述储能系统包括电池柜和液冷系统，所述电池柜包括电池箱，所述液冷系统包括贯穿所述电池箱的液冷管路，其特征在于，所述消防系统包括：

储液装置，用于储存消防介质；

消防支管，包括入口端和出口端，所述入口端与所述储液装置通过所述液冷管路流体连接，所述出口端与所述电池箱的内部流体连接；

第一阀，用于开启或关闭所述消防支管。

2.如权利要求1所述的消防系统，其特征在于，所述电池柜包括多个所述电池箱，所述消防系统包括多个所述消防支管和多个所述第一阀，所述多个消防支管分别连接所述多个电池箱的内部，所述多个第一阀分别用于开启或关闭所述多个消防支管。

3.如权利要求1或2所述的消防系统，其特征在于，所述消防系统还包括消防泵、消防主管和第二阀，所述消防泵用于将所述消防介质从所述储液装置中抽吸至所述消防主管，所述消防主管与所述液冷管路流体连接，所述第二阀用于开启或关闭所述消防主管。

4.如权利要求3所述的消防系统，其特征在于，所述消防系统还包括检测装置，所述检测装置用于实时检测所述电池柜内的可燃气体或/和烟雾或/和所述电池箱的温度。

5.如权利要求4所述的消防系统，其特征在于，所述消防系统还包括控制系统，所述控制系统与所述检测装置、所述消防泵、所述第一阀和所述第二阀信号连接，所述控制系统用于判断是否发生燃烧或有燃烧风险，并控制所述消防泵、所述消防主管、所述消防支管的启闭状态。

6.如权利要求5所述的消防系统，其特征在于，所述液冷系统还包括与所述液冷管路流体连接的液冷源组件，所述消防系统还包括第三阀，所述液冷源组件用于调节液冷介质的温度，并提供使所述液冷介质在所述液冷管路内流动的动力，所述第三阀与所述控制系统信号连接，用于根据所述控制系统的指令连通或切断所述液冷管路与所述液冷源组件之间的流体连接。

7.如权利要求6所述的消防系统，其特征在于，所述消防系统还包括消防控制器，所述消防控制器与所述控制系统、所述消防泵、所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀信号连接，所述消防控制器用于根据所述控制系统的指令控制所述消防泵、所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀的启闭状态。

8.储能系统，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的消防系统。

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