CN219595690U - 一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，属于储能电站报警技术领域。本实用新型控制器、配电箱、空调、电池簇和隔舱设置在集装箱内，集装箱内设置多个隔舱，每个隔舱内设置一个电池簇，每个隔舱内设置火灾报警系统、气体灭火系统、二次水喷淋冷却系统和自动浸没式水冷却系统，配电箱单独供电，控制器的输出端与空调的输入端连接。本实用新型每个电池簇单独设置隔舱，设为独立防火分区，防火分区可以通过手动或自动等方式对突发燃烧事故进行迅速，解决当下储能电站最大的安全问题；隔舱内恒温恒湿环境，保证电池组在极寒环境下的的工作性能和效率。

Description

一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统

技术领域

本实用新型涉及一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，属于极寒地区集装箱式储能电站技术领域。

背景技术

高寒地区一般是指：海拔高、常年低温、冻土常年不化的地区、高纬度、常年低温、冻土常年不化的地区。我国属于高寒地区的有黑龙江省北部、青藏高原、甘肃、内蒙古部分地区。

储能电站是利用电池等储能单元组成的电能存储系统，在电力系统中起到削峰填谷的作用。储能电站能够有效的缓解高峰时的用电压力，在当今供电系统中具有十分重要的意义。

但是由于储能电站采用的是电池作为最小的储能单元，而目前锂电池的性能还不稳定，经常会出现热失控的情况，一旦处置不当就会发生爆燃爆炸的不可控事故。特斯拉在澳大利亚投资的“维多利亚大电池”储能电站项目在测试阶段突发锂电池的爆炸爆燃事故，大活燃烧4天才被扑灭，这与锂电池的特性相关。锂电池一旦燃烧就很难用常规手段扑灭，因而现在的储能电站具有极大的安全隐患。极寒地区温度低，对电池的性能和寿命也会有影响。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，包括控制器、配电箱、空调、电池簇和隔舱，控制器、配电箱、空调、电池簇和隔舱设置在集装箱内，集装箱内设置多个隔舱，每个隔舱内设置一个电池簇，每个隔舱内设置火灾报警系统、气体灭火系统、二次水喷淋冷却系统和自动浸没式水冷却系统，配电箱为控制器、空调、火灾报警系统、气体灭火系统、二次水喷淋冷却系统和自动浸没式水冷却系统单独供电，控制器的输出端与空调的输入端连接；

火灾报警系统包括感温探测器、感烟探测器和可燃气体探测器，感温探测器、感烟探测器和可燃气体探测器的信号输出端与控制器的信号输入端连接；

气体灭火系统采用探火管式气体灭火系统，控制器的信号输出端与气体灭火系统的信号输入端相连接；

二次水喷淋冷却系统通过隔舱的顶部设置雨淋喷头，雨淋喷头通过管路连通外部水源，隔舱的四周设置防水层，隔舱的底部设置排水收集系统；控制器的信号输出端与雨淋喷头的信号输入端相连接；

自动浸没式水冷却系统的信号输入端与控制器的信号输出端相连接。

本实用新型一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，所述集装箱和隔舱均采用阻燃材料。

本实用新型一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，所述极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统还包括紧急停止按钮和报警器，紧急停止按钮的输出端和控制器的输入端连接，控制器的输出端与报警器的输入端连接。

本实用新型一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，所述气体灭火系统采用七氟丙烷气体。

本实用新型一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，所述气体灭火系统包括气体钢瓶、电磁阀、释放管路、压力开关和喷头，喷头通过释放管路连接到气体钢瓶上，电磁阀控制气体钢瓶，压力开关控制喷头。

本实用新型一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，所述极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统包括风道和风机，每个隔舱内设置风道，和风机，风道的一端连接风机，风道的另一端连接到集装箱外，风机的信号输入端与控制器的信号输出端连接。

本实用新型一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，其特征在于，所述管路、释放管路和风道采用无缝钢管。

本实用新型一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，每个电池簇单独设置隔舱，设为独立防火分区，防火区内设置火灾报警系统、气体灭火系统、二次水喷淋冷却系统和自动浸没式水冷却系统等方式进行防火及灭火；防火分区可以通过手动或自动等方式对突发燃烧事故进行迅速，解决当下储能电站最大的安全问题；通过空调制冷制热等实现隔舱内恒温恒湿环境，保证电池组在极寒环境下的工作性能和效率，从而保护电池循环寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统的结构框图。

图2为本实用新型一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统的结构示意图。

图3为本实用新型一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统中火灾报警系统的结构框图。

图4为本实用新型一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统中气体灭火系统的结构框图。

图5为本实用新型一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统中隔舱的框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

实施例一：如图1-5所示，本实施例所涉及的一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，

火灾报警系统：电池区域按规范设置感温探测器、感烟探测器和可燃气体探测器，报警信号与BMS温度信号联合判断电池热失控。

气体灭火系统：电池区域按规范设置气体灭火系统，并与火灾报警连锁。一个独立的电池区域作为一个防护区，气体灭火系统按全淹没灭火方式。

二次水喷淋冷却系统：因电池室内着火后，人员难以靠近。建议每个电池区域上方设置雨淋喷头，手动接入外部水源。每个区域需做好防水和排水收集措施。

防护设计原理：

每个电池簇单独设置隔舱，设为独立防火分区。

每个隔舱设置烟感、温感和可燃气体探头。

每个隔舱设置一套探火管式气体灭火系统。主要通过物理方式探测火灾的发生，当温度达到150～160℃时，最近热源的探测管道破裂，触发气体灭火系统动作。

每个隔舱配置自动浸没式水冷却系统，由探测器信号和BMS温度信号综合判断，联锁启动水浸没冷却系统，5分钟内灌满全舱。

储能变流器、变压器等风冷设备通风：

储能变流器自带散热风机及风道，采用自然进风、机械排风的方式排出。同时考虑设备间增加通风机，保障新风量。

储能变流器风道重点在于进、排风口设计，避免冷热风短路。

储能变流器与变压器一起布置，需统筹考虑两者通风设计。

事故通风：

为防止火灾熄灭后复燃，参照规范，设置事故后通风系统。气体消防/水冷却系统动作后，联锁开启灾后风机，排风口直通室外。

可燃气体探测系统与通风系统联动，预防热失控过程中特别是明火灭后产生的气体积聚导致爆炸。

铅酸、液流蓄电池室须按规范设计，包括氢气探测器、通风系统、顶棚要求平整等。

温控系统设计：

储能系统中锂电池最佳工作温度范围为23±5℃，集装箱内温控系统设计的优劣直接决定锂电池组的工作性能和效率，影响电池循环寿命。储能锂电池集装箱采用恒温恒湿设计，内置工业空调制冷制热系统，使得集装箱内环境温度恒定在23±5℃。同时通过对集装箱锂电池进行热仿真效果进行集装箱风道设计，保障每一路电池架均能满足温度均衡，使得每组电池架的上下层电池模组的温度之差控制在最佳运行温度范围内。

消防系统设计：消防系统采用七氟丙烷气体消防，其组成包括两大部分，即药剂储存和喷放设备、报警和控制设备。药剂储存和喷放设备主要包括HFC-227ea气体钢瓶、电磁阀、释放管路、压力开关、喷头等。报警及控制设备主要包括控制器、探测器、紧急停止按钮或手/自动转换开关、报警器等。气体保护区的烟感和温感火灾探测器由火灾自动报警系统设置，并通过模块将每个保护区的两路火警信号送到气体控制盘。(1)设计依据《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005《建筑设计防火规范》GBJ16-87《柜式气体灭火装置》GB16670-2006《洁净气体灭火系统标准》NFPA2001《气体灭火系统施工及验收规范》GB50263-2007《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98(2)选用的灭火材料灭火系统选用材料为七氟丙烷，七氟丙烷灭火机理与卤代烷系列灭火剂的灭火机理基本相同，物理过程和化学反应结合，通过灭火剂的热分解，可以吸收大量的热，同时产生含氟的活性游离基，与燃烧过程中的链锁反应产生的H+、OH-、O2活性游离基发生气相反应，从而抑制燃烧过程中化学反应，不断地快速消除燃烧过程中的游离基来实施灭火。(3)设计上采用的防火措施a、集装箱外壳结构、内外部装饰材料等全部为阻燃材料，材料防火等级是A级。b、气体消防管路采用无缝钢管；消防电源与其他设备采用独立电源供电，并且配置备12用电源；满足相关消防设计规范要求。(4)灭火过程：当防护区(隔舱内)发生火灾时，首先探测到火灾信号的回路将火灾信号传送给控制器，当火灾被另一个探测回路确认后，控制器延时至30秒自动启动火灾区域相对应的储气钢瓶瓶头阀上的电磁阀，或同时启动相应的选择阀，释放灭火气体，气体会在10秒钟内完全淹没充斥整个保护区域。在延时阶段控制器将完成相关设备的联动。如值班人员先于火灾探测系统发现火情，可直接按下手动释放按钮或在气瓶间通过紧急机械装置直接启动气瓶阀。(5)控制方式。系统具有自动控制、手动控制和紧急机械启动方式。1)自动控制方式当防护区长期无人值班或很少有人出入时，应将火灾报警控制器上的控制方式选择键置于“自动”位置。此时控制系统处于自动工作状态，当防护区发生火灾时，气体灭火系统自动完成防护区内的火灾报测、报警联动控制及喷气灭火整个过程。防护区内的单一探测回路探测火灾信号后，控制盘启动设在该防护区内外的警铃。同时向FAS系统提供火灾预报警信号。同一防护区内的两个回路都探测到火灾信号后，控制盘启动设在该防护区域内外的声光报警器，经过30秒延时后，火灾报警控制器输出24V直流电，启动灭火系统。灭火剂经喷射短管和喷头释放到防护区，控制面板喷放指示灯亮，同时报警控制器接收压力讯号器反馈信号，开启防护区内门灯，避免人员进入，直至确认火灾已经扑灭。2)手动控制方式当防护区经常有人工作时且有人值班的情况下，为了防止系统误动作，应将火灾报警控制器上的控制方式选择键置于“手动”位置。此时系统处于手动控制状态。当防护区发生火灾时，火灾探测器将探测到的火灾信号输送给控制器，控制器立即发出声、光报警信号，同时发出联动信号，但不会输出启动灭火系统信号，此时需要经值班人员确认火灾后，按下控制器上相对应防护区的紧急启动按钮，即可按预先设定的程序启动灭火系统，释放七氟丙烷气体进行灭火。这种手动控制，实际上还是通过电气方式的手动控制。手动启动后，系统将不经过延时而被直接启动，释放灭火剂。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，其特征在于，极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统包括控制器、配电箱、空调、电池簇和隔舱，控制器、配电箱、空调、电池簇和隔舱设置在集装箱内，集装箱内设置多个隔舱，每个隔舱内设置一个电池簇，每个隔舱内设置火灾报警系统、气体灭火系统、二次水喷淋冷却系统和自动浸没式水冷却系统，配电箱为控制器、空调、火灾报警系统、气体灭火系统、二次水喷淋冷却系统和自动浸没式水冷却系统单独供电，控制器的输出端与空调的输入端连接；

火灾报警系统包括感温探测器、感烟探测器和可燃气体探测器，感温探测器、感烟探测器和可燃气体探测器的信号输出端与控制器的信号输入端连接；

气体灭火系统采用探火管式气体灭火系统，控制器的信号输出端与气体灭火系统的信号输入端相连接；

二次水喷淋冷却系统通过隔舱的顶部设置雨淋喷头，雨淋喷头通过管路连通外部水源，隔舱的四周设置防水层，隔舱的底部设置排水收集系统；控制器的信号输出端与雨淋喷头的信号输入端相连接；

自动浸没式水冷却系统的信号输入端与控制器的信号输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，其特征在于，所述集装箱和隔舱均采用阻燃材料。

3.根据权利要求1所述的极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，其特征在于，所述极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统还包括紧急停止按钮和报警器，紧急停止按钮的输出端和控制器的输入端连接，控制器的输出端与报警器的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，其特征在于，所述气体灭火系统采用七氟丙烷气体。

5.根据权利要求4所述的极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，其特征在于，所述气体灭火系统包括气体钢瓶、电磁阀、释放管路、压力开关和喷头，喷头通过释放管路连接到气体钢瓶上，电磁阀控制气体钢瓶，压力开关控制喷头。

6.根据权利要求1所述的极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，其特征在于，所述极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统包括风道和风机，每个隔舱内设置风道和风机，风道的一端连接风机，风道的另一端连接到集装箱外，风机的信号输入端与控制器的信号输出端连接。

7.根据权利要求1所述的极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，其特征在于，所述管路采用无缝钢管。

8.根据权利要求5所述的极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，其特征在于，所述释放管路采用无缝钢管。

9.根据权利要求6所述的极寒地区集装箱式储能电站的报警隔离系统，其特征在于，所述风道采用无缝钢管。