CN221668916U - 抗爆免维护密封充气电池舱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及抗爆免维护密封充气电池舱，适用于支持储能系统的安装与防护。抗爆免维护密封充气电池舱包括密封舱单元、液冷储能系统、报警控制系统。密封舱单元包括单个控制转接舱以及与控制转接舱并联的多个储能舱，液冷储能系统密封安装在所述储能舱中，报警控制系统密封安装在所述控制转接舱中，报警控制系统包括报警控制主机、探测器、报警器以及氮气装置。抗爆免维护密封充气电池舱基本可以实现储能系统的免维护，同时提高储能电池的安全性，保证储能电池的使用温度环境，减少电池之间的相互影响作用，延长电池的使用寿命。在未来储能系统中具有广阔的应用前景。

Description

抗爆免维护密封充气电池舱

技术领域

本实用新型涉及新能源储能系统技术领域，尤其是涉及抗爆免维护密封充气电池舱。

背景技术

储能系统是一个可完成存储电能和供电的系统，具有平滑过渡、削峰填谷、调频调压、无功补偿等功能，能够提高能源利用效率、提升电能质量、提高供电可靠性、体现绿色环保等。储能系统是微电网系统架构的核心组成，它的安全关系着整个微网系统的正常运行。目前，集装箱式储能系统比较常见，其具有简化基础设施建设成本、建设周期短、模块化程度高、便于运输和安装等特点，然而随着储能系统整体能量密度的不断提高和制造成本的降低，以热失控为特征的储能系统电池安全事故频发，严重威胁着用电安全和相关人员的生命安全。

集装箱式储能系统一般采用钢材质箱体，钢材对于高温、火焰等非常敏感，尤其在高温下容易发生屈服等失稳现象；另一方面，当储能电池发生热失控时、尤其是极端情况下发生爆炸时，集装箱的钢材质不能有效抵抗爆炸带来的冲击荷载作用，容易引发整个电池组发生爆炸，更有可能会对第三方造成额外的损失和伤害。因此，急需一种能够具有防爆安全的储能结构，来保证储能系统的反恐安全。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供抗爆免维护密封充气电池舱，以解决背景技术中的一些问题。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

抗爆免维护密封充气电池舱，包括密封舱单元、液冷储能系统、报警控制系统，所述密封舱单元包括单个控制转接舱以及与所述控制转接舱并联的多个储能舱，所述液冷储能系统密封安装在所述储能舱中，所述报警控制系统密封安装在所述控制转接舱中。

作为本实用新型的进一步的技术方案：所述密封舱单元的空间形状为九宫格结构、正六边形蜂窝结构、四个圆形结构中的一种。

作为本实用新型的进一步的技术方案：所述密封舱单元的密封舱包括箱体、盖板、压条、螺栓，所述盖板通过所述螺栓可拆卸固定在所述箱体上，所述压条安装在所述箱体的开口的四周，所述盖板上开设有泄爆孔。

作为本实用新型的进一步的技术方案：所述盖板为所述密封舱的顶板，可以按一个单元结构设置一块整体盖板，也可以根据每个独立的储能舱各设置一个盖板，以便后期储能电池的更换。

作为本实用新型的进一步的技术方案：所述压条通过开槽埋设于所述盖板与所述箱体的重合部位，所述压条为高弹性聚合物材料。

作为本实用新型的进一步的技术方案：所述螺栓分布在所述盖板边的角部位，通过所述螺栓能够将所述盖板与所述箱体紧密贴近，组成密封空间。

作为本实用新型的进一步的技术方案：所述泄爆孔设置于所述盖板的中间部位，正常工作状态时为封闭状态，发生极端工况时可起通风、泄压、泄爆的作用。

作为本实用新型的进一步的技术方案：所述密封舱单元的内表面涂覆有防水材料。

作为本实用新型的进一步的技术方案：所述液冷储能系统包括多个储能系统以及电路连接线路，所述储能系统与所述电路连接线路电连接。

作为本实用新型的进一步的技术方案：所述报警控制系统包括控制主机以及与所述控制主机连接的复合型探测器、报警器、氮气装置以及连接线路，所述报警控制系统用于自主根据所述储能舱内储能电池状态做出反馈和措施。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

本实用新型公开了一种抗爆免维护密封充气电池舱，其解决集装箱式储能系统存在的不足，将储能系统结构安装于地下，土地内具有冬暖夏凉的温度特性，有效匹配储能系统的使用温度性能，同时也能节约部分成本。其次，在密封舱内将氮气浓度永久维持在93％-96％之间，有效营造一个不可燃烧的环境。而且，单个密封舱具有较高强度，能够抵抗单个舱室电池包爆炸，不会影响相邻舱室内电池包和其他设备。因此，抗爆免维护密封充气电池舱基本可以实现储能系统的免维护，同时提高储能电池的安全性，保证储能电池的使用温度环境，减少电池之间的相互影响作用，延长电池的使用寿命。在未来储能系统中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型抗爆免维护密封充气电池舱实施例一的平面结构示意图。

图2为本实用新型抗爆免维护密封充气电池舱实施例二的平面结构示意图。

图3为本实用新型抗爆免维护密封充气电池舱实施例三的平面结构示意图。

图4为图1中沿A-A的剖面结构示意图。

附图标记：1、密封舱单元；11、控制转接舱；12、储能舱；13、箱体；14、盖板；15、压条；16、螺栓；17、泄爆孔；2、液冷储能系统；21、储能系统；22、电路连接线路；23、支撑座；3、报警控制系统；31、控制主机；32、复合型探测器；33、报警器；34、氮气装置；35、低压连接线路。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一：

参照图1，为本实用新型公开的一种抗爆免维护密封充气电池舱，包括密封舱单元1、液冷储能系统2、报警控制系统3。

密封舱单元1是由箱体13、盖板14、压条15、螺栓16、泄爆孔17等结构组成的密封空间，空间的形状有多种形式，根据场地实际情况最优设计。在本实施例中，密封舱单元1空间的形状为九宫格结构(图1)。

一个项目中设有若干个密封舱单元1，相邻单元结构之间布置间距满足要求，共同组成一个大容量的储能系统21。

单个密封舱单元1中包括单个控制转接舱11和多个储能舱12，储能舱12的数量根据结构形式而定。常规情况下，多个储能舱12环型布置在控制转接舱11外部，使得控制主机31可以分开独立地对各个储能舱12实现控制反馈报警等功能。控制转接舱11内部设置有控制主机31、复合型探测器32、报警器33、氮气装置34等；储能舱12内部设置有多个储能系统21，包括储能电池和液冷系统等一体化产品，也设置有复合型探测器32、报警器33、氮气装置34等。

控制转接舱11和储能舱12由同一种刚性材料制作而成，仅根据存放设备、功能不同而定名。由箱体13、盖板14、压条15、螺栓16、泄爆孔17等结构组成的密封空间。

箱体13结构由墙体和底板一体组成，以九宫格结构为例：横纵两个方向各设置3个独立箱体13，组成九宫格的网格结构。箱体13的材料可以为钢筋混凝土、钢材等刚性材料，厚度、强度满足舱内储能电池爆炸的冲击抵抗要求。

盖板14为密封舱单元1的顶板，可以按一个单元结构设置整体盖板14结构，也可以根据每个独立储能舱12各设置盖板14，便于后期储能电池的更换。

压条15通过开槽埋设于盖板14与箱体13重合部位，压条15为高弹性聚合物材料，具有良好的弹性、韧性，可以有效将盖板14和箱体13组成一个密封空间。

螺栓16分布在盖板14四个角落部位，可以将盖板14与箱体13紧密贴近，从而组成密封空间。当极端情况储能电池发生爆炸时，螺栓16能够有效阻止盖板14被爆炸的冲击荷载作用炸开。

参照图4，泄爆孔17设置于盖板14的中间部位，正常工作状态时为封闭状态，发生极端工况时可起通风、泄压、泄爆等作用。

密封舱单元1需要做到密封性能良好，满足使用要求，混凝土的透气性基本满足要求，但可以增加在舱体内表面均涂上防水材料，一方面可以增强密封舱的密封性，另一方面可以防止地下水或者雨水等液体浸入密封舱内。防水材料优选，比如聚氨酯防水涂料、合成高分子防水涂料、JS防水涂料、水泥基渗透结晶型防水涂料等。

参照图4，液冷储能系统2主要设置于密封储能舱12内，包括储能系统21、电路连接线路22等结构，此部分结构合理设置于储能舱12内部，储能电池之间的排布满足规范间距要求，同时电路连接线路22开孔不能影响密封舱单元1的密封性能。进一步的，储能系统21的下方固定有支撑座23，支撑座23的主要材料为槽钢或者钢筋混凝土梁，截面较小，起支撑储能电池簇、控制主机31的作用。

参照图4，报警控制系统3包括控制主机31、复合型探测器32、报警器33、氮气装置34以及低压连接线路35等部分，其中控制主机31设置于密封控制转接舱11内，密封舱单元1各个舱室内均设置有若干复合型探测器32、报警器33、氮气装置34以及低压连接线路35，低压连接线路35不能影响密封舱密封性能。报警控制系统3是智能安全系统，能够自主根据密封舱内储能电池状态做出反馈和措施。

控制主机31设置于控制转接舱11内，可自动记录报警类别、报警时间及报警地址号，可随时对系统内任一探测器进行开启、关闭及状态检查操作，通过通信接口将信息数据传送至变电站的计算机监控系统。同时计算机监控系统还可以监视报警控制系统3的运行状态。控制主机31也可单独设立于外部，同时控制多个密封舱单元1，此时密封转接舱内为指示接头、连接线路等装置。

复合型探测器32为感烟、感温、气体探测器的复合型探测器32，有效感应距离不小于2.5m，能够同时监测电池簇箱内烟雾、温度和气体(CO、VOC)浓度，并根据烟温和特征气体的信号判定热失控或火情。

报警器33位于复合型探测器32旁，主要根据复合型探测器32的探测反馈情况，报警器33及时发出声光警报，提醒监控视频中的监控人员及时查看舱内储能电池状态，并及时做出正确的操作措施。

氮气装置34包括氮气存储和输送等，前期主要是将舱室内氮气浓度维持在93～96％之间，后期根据复合探测器反馈信号及时补充氮气浓度。当单个舱室内氮气装置34故障时，可由控制转接舱11的氮气装置34向该舱室补充氮气，继续维持氮气气体所需浓度。这里的气体类型也可以选择稀有气体如氦气、氖气等气体，因其化学性质不活波，可以有效阻止燃烧，根据成本和保存工艺优选。

根据有效实验数据支撑，当氮气浓度维持在93～96％之间，发生燃烧的可能性为0，因此，氮气浓度维持在93～96％的密封空间的安全性可以堪比六氟化硫封闭式组合电器G IS的安全性，但氮气的工业制作流程、储存工艺非常成熟，其成本相较于六氟化硫更低，更符合经济性。

低压连接线路35为报警控制系统3低压连接线路35，可通过预埋式设置于箱体13墙体内部，也可以通过外接线路裸露在箱体13表面，但线路不能影响密封舱的密封性能。

为了保证安全和防止传感器失效，每个独立储能舱12设置不小于2个复合型探测器32，控制转接舱11设置不小于1个复合型探测器32，复合型探测器32设置于箱体13侧壁，可以有效覆盖储能舱12或者控制转接舱11全范围，及时对全范围内的烟雾、温度、可燃气体等浓度指标进行探测、做出反馈。每个密封舱内设置一个报警器33和氮气装置34不小于一个。

火灾报警控制系统3的工作原理是：

当整个储能系统21正常工作时，储能电池正常充放电，并通过液冷系统降低温度保持正常工作，控制主机31、复合型探测器32、报警器33等仪器正常工作，密封舱单元1的氮气浓度永久维持在93～96％之间，有效为电池包营造一个不可燃烧的环境，实现储能系统21的免维护。

当极端情况下，储能电池发生爆炸，但密封舱的箱体13和盖板14材料强度及厚度足够抵抗储能舱12内电池包同时爆炸时引起的冲击荷载作用，且相邻舱内储能电池分布间距满足消防要求。因此，该舱室电池发生爆炸不会对相邻舱室的其他储能电池造成损害，爆炸完成后可通过泄爆孔17通风、泄压、泄爆，当舱内不具备有害物质时重新更换电池。

为了方便理解本实用新型，本实用新型还公开了一种抗爆免维护密封充气电池舱的施工方法，具体包括以下步骤：

步骤1：选定场址，合理划分密封舱单元1结构的分布间距，使得间距满足设计要求；

步骤2：开挖地面，开挖施工满足相关施工要求，可能包括放坡、围护、地下水处理等过程，开挖完成后浇筑垫层，养护合格后进入下一步；

步骤3：制作密封舱单元1结构，此部分可以支模现场浇筑，相关线路需要提前布设；也可工厂预制，现场组装，预制可以采用钢筋混凝土或者钢材料加工或者其他的刚性材料，提前留出相关线路连接口；

步骤4：舱内安装存放储能系统21、报警控制系统3相关仪器、线路连接、孔洞密封处理、箱体13内表面涂防水材料；

步骤5：现场调试所有设备能否正常协调工作，一切准备就绪后，封上盖板14，密封每个密封舱，充入氮气到达指定浓度。

实施例二：

参照图2，本实用新型还公开了一种抗爆免维护密封充气电池舱，与实施例一的区别在于，密封舱单元1空间的形状为正六边形蜂窝结构(图2)。

实施例三：

参照图3，本实用新型还公开了一种抗爆免维护密封充气电池舱，与实施例一的区别在于，密封舱单元1空间的形状为四个圆形结构(图3)。

本实用新型的实施原理为：抗爆免维护密封充气电池舱包括密封舱单元1、液冷储能系统2、报警控制系统3。密封舱单元1包括单个控制转接舱11和多个储能舱12，控制转接舱11内设有报警控制主机31，储能舱12内设有液冷储能系统2，报警控制系统3包括报警控制主机31、探测器、报警器33以及氮气装置34等。其工作原理是：报警控制系统3通过探测器实时对储能舱12电池包的状态进行监控、及时反馈和发出指令；通过氮气装置34使得所有密封舱单元1的氮气浓度永久维持在93～96％之间，能够有效为电池包营造一个不可燃烧的工作环境；在极端情况下，若储能电池包发生爆炸，密封舱箱体13和盖板14所采用的材料强度和厚度足够抵抗其爆炸冲击作用，不会对相邻舱内的储能电池包以及其他设备造成伤害；除了电池包使用寿命到达极限以外，整个储能系统21基本可以实现免维护。

抗爆免维护密封充气电池舱带来的有益效果是：解决集装箱式储能系统21存在的不足，将储能系统21结构安装于地下，土地内具有冬暖夏凉的温度特性，有效匹配储能系统21的使用温度性能，同时也能节约部分成本。其次，在密封舱内将氮气浓度永久维持在93～96％之间，有效营造一个不可燃烧的环境。而且，单个密封舱具有较高强度，能够抵抗单个舱室电池包爆炸，不会影响相邻舱室内电池包和其他设备。因此，抗爆免维护密封充气电池舱基本可以实现储能系统21的免维护，同时提高储能电池的安全性，保证储能电池的使用温度环境，减少电池之间的相互影响作用，延长电池的使用寿命。在未来储能系统21中具有广阔的应用前景。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.抗爆免维护密封充气电池舱，其特征在于，包括密封舱单元(1)、液冷储能系统(2)、报警控制系统(3)，所述密封舱单元(1)包括单个控制转接舱(11)以及与所述控制转接舱(11)并联的多个储能舱(12)，所述液冷储能系统(2)密封安装在所述储能舱(12)中，所述报警控制系统(3)密封安装在所述控制转接舱(11)中。

2.根据权利要求1所述的抗爆免维护密封充气电池舱，其特征在于，所述密封舱单元(1)的空间形状为九宫格结构、正六边形蜂窝结构、四个圆形结构中的一种。

3.根据权利要求1所述的抗爆免维护密封充气电池舱，其特征在于，所述密封舱单元(1)的密封舱包括箱体(13)、盖板(14)、压条(15)、螺栓(16)，所述盖板(14)通过所述螺栓(16)可拆卸固定在所述箱体(13)上，所述压条(15)安装在所述箱体(13)的开口的四周，所述盖板(14)上开设有泄爆孔(17)。

4.根据权利要求3所述的抗爆免维护密封充气电池舱，其特征在于，所述盖板(14)为所述密封舱的顶板，可以按一个单元结构设置一块整体盖板(14)，也可以根据每个独立的储能舱(12)各设置一个盖板(14)，以便后期储能电池的更换。

5.根据权利要求3所述的抗爆免维护密封充气电池舱，其特征在于，所述压条(15)通过开槽埋设于所述盖板(14)与所述箱体(13)的重合部位，所述压条(15)为高弹性聚合物材料。

6.根据权利要求3所述的抗爆免维护密封充气电池舱，其特征在于，所述螺栓(16)分布在所述盖板(14)边的角部位，通过所述螺栓(16)能够将所述盖板(14)与所述箱体(13)紧密贴近，组成密封空间。

7.根据权利要求3所述的抗爆免维护密封充气电池舱，其特征在于，所述泄爆孔(17)设置于所述盖板(14)的中间部位，正常工作状态时为封闭状态，发生极端工况时可起通风、泄压、泄爆的作用。

8.根据权利要求1所述的抗爆免维护密封充气电池舱，其特征在于，所述密封舱单元(1)的内表面涂覆有防水材料。

9.根据权利要求1所述的抗爆免维护密封充气电池舱，其特征在于，所述液冷储能系统(2)包括多个储能系统(21)以及电路连接线路(22)，所述储能系统(21)与所述电路连接线路(22)电连接。

10.根据权利要求1所述的抗爆免维护密封充气电池舱，其特征在于，所述报警控制系统(3)包括控制主机(31)以及与所述控制主机(31)连接的复合型探测器(32)、报警器(33)、氮气装置(34)以及低压连接线路(35)，所述报警控制系统(3)用于自主根据所述储能舱(12)内储能电池状态做出反馈和措施。