CN221732187U - 一种储能电池柜消防系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能电池柜消防系统，属于储能消防技术领域，包括电池柜，电池柜包括电池仓与电气仓，电池仓的内部配置电池包、电池仓复合探测器、气溶胶灭火装置，电池包的内部设置电池包复合探测器，电池仓的仓体上安装排风机，电气仓的内部配置灭火剂装置、高压箱、液冷机组，灭火剂装置的入口端连接储能电站水源，灭火剂装置的出口端与电池包之间连接消防水管路，高压箱与电池仓复合探测器、电池包复合探测器和排风机电气连接，探测及火灾抑制以电池包为最小单元，将电池热失控控制在电池包内部，精准探测到热失控源头，药剂浓度快速达到灭火浓度，实现快速的早期火灾抑制，提高整个电池系统的可用度，减少因热失控导致的经济损失。

Description

一种储能电池柜消防系统

技术领域

本实用新型属于储能消防技术领域，具体涉及一种储能电池柜消防系统。

背景技术

磷酸铁锂电池是储能电池系统的核心部件，在正常使用时其安全性及稳定性高，但是当电池应用过程中发生过充、过放或电芯自身的内短路，极有可能导致热失控发生，若没有有效的消防措施进行火灾抑制，将会影响储能系统乃至整个储能电站的安全。

电池热失控的发生一般由一个电芯开始向相邻的电芯蔓延，目前针对磷酸铁锂电池组成的液冷储能系统主流的消防方式为：整柜或整个仓体进行火灾探测，采用气体消防对整簇或整仓进行喷洒，这种方式存在以下几点问题：

1、柜级或仓级探测无法快速定位到热失控的电池位置，柜级、簇级或仓级的喷洒，由于液冷电池包防护等级达IP67以上，灭火剂无法快速到达到热失控源头电芯处，容易导致热失控范围扩大。

2、气体灭火剂一次性释放，导致热失控的电池包空间内无法持续维持到灭火剂的灭火浓度，若发生复燃会导致热失控范围逐步扩大，造成更大范围的事故，现有技术中采用根据探测器的持续报警来判断是否需要再次喷洒，但热失控发生后探测器本身或其通信回路可能已失效，以此判断可行性较低。

3、当前大多数储能电池系统的后备消防水仅在柜体或集装箱预留消防水接口，对整个柜体或仓体进行全淹没，消防水无法快速抵达热失控的电池包，且需要的消防水量大，无差别的消防水淹没造成储能系统的经济损失较大。

故，目前需要解决现有液冷储能系统消防方式无法精准探测到热失控源头，且全电池柜同时喷洒造成电池包内的药剂浓度无法快速达到灭火浓度的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有液冷储能系统消防方式无法精准探测到热失控源头，且全电池柜同时喷洒造成电池包内的药剂浓度无法快速达到灭火浓度的问题，提供了一种储能电池柜消防系统，消防水直接喷洒至电池包内，将热失控控制在电池包内，杜绝火灾事故的发生。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种储能电池柜消防系统，包括电池柜，所述电池柜包括电池仓与电气仓，所述电池仓的内部配置电池包、电池仓复合探测器、气溶胶灭火装置，所述电池包的内部设置电池包复合探测器，所述电池仓的仓体上安装排风机，所述电气仓的内部配置灭火剂装置、高压箱、液冷机组，所述灭火剂装置的入口端连接储能电站水源，所述灭火剂装置的出口端与电池包之间连接消防水管路，所述高压箱与电池仓复合探测器、电池包复合探测器和排风机电气连接。

进一步地，所述电池包的壳体上安装雾化喷头和泄压阀，所述消防水管路包括主管路和支管路，所述灭火剂装置的出口端通过主管路连接灭火剂阀门，所述灭火剂阀门通过支管路与雾化喷头连接。

进一步地，所述灭火剂装置与储能电站水源之间依次连接单向阀、柜内消防水管、消防水接口、进水管、储能电站水源，所述进水管上安装电动阀门，所述消防水接口在电池柜的柜体上安装。

进一步地，所述电池仓的底部设置排水管路。

进一步地，所述灭火剂装置的内部配置灭火药剂、消防控制系统及消防备用电源，所述灭火药剂采用全氟几酮或者七氟丙烷，所述灭火剂装置的防护等级为IP68。

进一步地，所述电池仓复合探测器和电池包复合探测器均集成温度探测传感器、烟雾探测传感器、一氧化碳气体探测传感器和电解液挥发产生的有机化合物探测传感器。

进一步地，所述高压箱的内部安装控制系统和开关器件。

进一步地，所述电池仓与电气仓采用钣金件分隔。

进一步地，所述电池仓复合探测器和电池包复合探测器均设置报警模块，所述电池仓复合探测器和电池包复合探测器均集成氢气探测传感器。

进一步地，所述电池包的壳体为钣金件，所述电池包的防护等级为IP67，所述电池包设置若干个。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种储能电池柜消防系统，通过灭火剂装置的出口端与电池包之间连接管路，电池包上设置电池包复合探测器，探测及火灾抑制以电池包为最小单元，将电池热失控控制在电池包内部，精准探测到热失控源头，药剂浓度快速达到灭火浓度，实现快速的早期火灾抑制，降低事故对电池系统其他部件的影响，提高整个电池系统的可用度，减少因热失控导致的经济损失。

本实用新型提供的一种储能电池柜消防系统，灭火剂装置的出口端通过主管路连接灭火剂阀门，热失控电池在能量释放完之前均存在复燃的风险，灭火剂阀门通过支管路与电池包的壳体上安装雾化喷头连接，气体消防灭火剂可对热失控的电池包进行多次喷洒，持续抑制热失控的发生，避免复燃导致热失控的进一步蔓延，雾化喷头的后备细水雾仅喷洒至热失控电池包的内部，快速持续的进行全浸没式降温至热失控电芯能量释放完为止，从根本上杜绝燃烧事故的发生。

本实用新型提供的一种储能电池柜消防系统，电池仓与电气仓采用钣金件完全分隔，避免电池仓中的电池热失控对电池柜其他部件造成影响。灭火剂装置安装在电气仓，与电池仓完全分隔，可在电池热失控时正常工作，自带备用电源，可在电池柜运输、存储或热失控切断供电电源时，能正常工作实现对电池柜的保护。

本实用新型提供的一种储能电池柜消防系统，灭火剂阀门通过支管路与电池包的壳体上安装的雾化喷头连接，电池包设置若干个，灭火剂阀门与电池包一一对应，可将灭火剂送至热失控的电池包内。

本实用新型提供的一种储能电池柜消防系统，单向阀确保了灭火剂装置中的气体灭火剂不会流入柜内消防水管。

本实用新型提供的一种储能电池柜消防系统，电池包防护等级IP67，正常的电池包不会受到水淹没，减少由于某个电池包热失控而导致整个电池柜的损失。

附图说明

说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型实施例提供的储能电池柜的内部结构正面示意图。

图2为本实用新型实施例提供的储能电池柜结构背面示意图。

其中：101-电池仓复合探测器，102-电池包复合探测器，2-灭火剂阀门，3-雾化喷头，4-支管路，5-灭火剂装置，6-气溶胶灭火装置，7-排水管路，8-主管路，9-排风机，10-单向阀，11-进水管，12-电动阀门，13-消防水接口，14-柜内消防水管，200-电池柜，201-电池包，202-高压箱，203-液冷机组，204-电池仓，205-电气仓。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

参见图1和图2，一种储能电池柜消防系统，包括电池柜200，电池柜200包括电池仓204与电气仓205，电池仓204的内部配置电池包201、电池仓复合探测器101、气溶胶灭火装置6，电池包201的内部设置电池包复合探测器102，电池仓204的仓体上安装排风机9，电气仓205的内部配置灭火剂装置5、高压箱202、液冷机组203，灭火剂装置5的入口端连接储能电站水源，灭火剂装置5的出口端与电池包201之间连接消防水管路，高压箱202与电池仓复合探测器101、电池包复合探测器102和排风机9电气连接。

电池包201的壳体上安装雾化喷头3和泄压阀，消防水管路包括主管路8和支管路4，灭火剂装置5的出口端通过主管路8连接灭火剂阀门2，灭火剂阀门2通过支管路4与雾化喷头3连接。

灭火剂装置5与储能电站水源之间依次连接单向阀10、柜内消防水管14、消防水接口13、进水管11、储能电站水源，进水管11上安装电动阀门12，消防水接口13在电池柜200的柜体上安装。

电池仓204的底部设置排水管路7。

灭火剂装置5的内部配置灭火药剂、消防控制系统及消防备用电源，灭火药剂采用全氟几酮或者七氟丙烷，灭火剂装置5的防护等级为IP68。

电池仓复合探测器101和电池包复合探测器102均集成温度探测传感器、烟雾探测传感器、一氧化碳气体探测传感器和电解液挥发产生的有机化合物探测传感器。

高压箱202的内部安装控制系统和开关器件。

电池仓204与电气仓205采用钣金件分隔。

电池仓复合探测器101和电池包复合探测器102均设置报警模块，电池仓复合探测器101和电池包复合探测器102均集成氢气探测传感器。

电池包201的壳体为钣金件，电池包201的防护等级为IP67，电池包201设置若干个。

一种储能电池柜消防系统的工作过程为：根据电池包复合探测器102检测的数值，判断电池包201发生热失控的情况，在电池包201发生热失控的初期，排风机9将电池柜200内的可燃气体排出，避免误喷洒，当电池包复合探测器102检测到报警值持续升高确定为热失控，打开报警的电池包的灭火剂阀门2进行针对性的多次喷洒，当运维人员判断热失控无法得到控制时，消防水管路与储能电站水源连通，向电池包201内注入水，直至热失控电池能量释放完为止，避免引发火灾。

实施例二

一种储能电池柜消防系统，如图1和图2所示，电池柜200由电池包201、高压箱202、液冷机组203和消防系统组成。电池包201有8个，电池包201的壳体为钣金件，防护等级为IP67，当一个电池包发生热失控时，钣金壳体耐火时间长可避免热失控蔓延至相邻电池包。高压箱202内配置电池柜200的控制系统及相应的开关器件，并为柜体用电设备及消防系统提供电能。电池柜200分为两个仓体，电池仓204与电气仓205，两个仓体采用钣金件完全分隔。

每个电池包201的内部放置1个电池包复合探测器102，电池包201的壳体上安装1个雾化喷头2，1个泄压阀。灭火剂装置5内配置全氟几酮灭火药剂、消防控制系统及消防备用电源，可选的，灭火药剂采用七氟丙烷，灭火剂装置5的防护等级IP68。

灭火剂装置5通过主管路8连接至灭火剂阀门2，灭火剂阀门2通过支管路4连接至每个电池包的雾化喷头3处，灭火剂阀门2与8个电池包201一一对应。

电池仓复合探测器101和电池包复合探测器102通过集成温度、烟雾、CO气体和电解液挥发产生的有机化合物等多种探测传感器，可选的，电池仓复合探测器101和电池包复合探测器102可增加氢气探测传感器。实现对电池热失控多种状况的监测，并将监测浓度传送至电气仓205的电池柜控制系统。监测模块结合复合监测情况，避免单一数据的误报与漏报。电池仓复合探测器101和电池包复合探测器102对探测参数进行实时分析处理以判断是否出现热失控，并输出预警或报警信号，为了消除数据抖动可能引起误报的现象，各预警等级需要持续时间确认，以保证预警的准确性。当一氧化碳和烟雾浓度均超出设定阈值，或温度数值超出设定阈值，同时综合气体及有机化合物浓度上升的速率，判定为电池热失控早期预警，早期预警电池释放出可燃气体将电池包201上泄压阀打开，电池柜控制系统收到早期预警信号，联动高压箱202内控制系统停止充放电并切断充放电回路，同时打开排风机9，将电池柜内可燃气体排出柜外。若阈值持续上升综合上升速率，判断电池完全热失控，报警信号联动高压箱202内控制系统关闭排风机9，报警的复合探测器1联动打开热失控的电池包201对应的灭火剂阀门2，同时灭火剂装置5收到复合探测器1的报警信号，将灭火药剂喷洒通过消防水管路及雾化喷头3喷洒至电池包内。仅针对报警电池包201进行多次灭火药剂喷洒，喷洒方式为首次快速释放0.4kg药剂，之后每间隔5min释放0.3kg药剂，直至释放完，喷洒过程中若有其他电池包201发生热失控报警信号，可启动其他电池包201对应的灭火剂阀门2，按上述喷洒方式进行多次喷洒，实现对电池柜200内部所有电池包201的安全防护。

电池仓204配置有气溶胶灭火装置6，当线缆等发生电气火灾时，高温触发气溶胶灭火装置6进行喷洒，实现灭火。电池仓204配置1个电池仓复合探测器101，可实现电气火灾报警，并联动高压箱202内控制系统停止充放电并切断充放电回路。

电池柜200上配置一个消防水接口13，储能电站水源通过电动阀门12及进水管11接至电池柜消防水接口13。消防水接口13与柜内消防水管14连接，柜内消防水管14通过一个单向阀10连接至主管路8。水消防系统启动时，灭火剂装置5的气体灭火药剂已经喷洒完，消防水管路复用流通灭火剂装置5的气体灭火药剂的主管路8与支管路4。

电池热失控不同于电气火灾，电池需释放完所有能量后其内部化学反应才能停止，当气体灭火药剂释放完成后，专业消防救援到来之前，仍有复燃及热扩散风险。气体灭火药剂喷洒完成后可联动打开进水管11的电动阀门12，或由运维人员远程手动开启，将储能电站水源注入至热失控的电池包201，直至电池内部化学反应完可由专业消防人员关闭电动阀门12停止注水。仅有热失控的电池包201对应的灭火剂阀门2打开，注入的水通过雾化喷头3产生细水雾，不断的带走电池包201内部热量，避免发生燃烧或高温影响到相邻电池包201，多余的消防水通过电池包201的泄压阀流至电池柜200底部，电池柜200底部的排水管路7将消防水引至消防事故水池。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本实用新型后依然可对实用新型的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在实用新型待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能电池柜消防系统，其特征在于，包括电池柜(200)，所述电池柜(200)包括电池仓(204)与电气仓(205)，所述电池仓(204)的内部配置电池包(201)、电池仓复合探测器(101)、气溶胶灭火装置(6)，所述电池包(201)的内部设置电池包复合探测器(102)，所述电池仓(204)的仓体上安装排风机(9)，所述电气仓(205)的内部配置灭火剂装置(5)、高压箱(202)、液冷机组(203)，所述灭火剂装置(5)的入口端连接储能电站水源，所述灭火剂装置(5)的出口端与电池包(201)之间连接消防水管路，所述高压箱(202)与电池仓复合探测器(101)、电池包复合探测器(102)和排风机(9)电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种储能电池柜消防系统，其特征在于，所述电池包(201)的壳体上安装雾化喷头(3)和泄压阀，所述消防水管路包括主管路(8)和支管路(4)，所述灭火剂装置(5)的出口端通过主管路(8)连接灭火剂阀门(2)，所述灭火剂阀门(2)通过支管路(4)与雾化喷头(3)连接。

3.根据权利要求1所述的一种储能电池柜消防系统，其特征在于，所述灭火剂装置(5)与储能电站水源之间依次连接单向阀(10)、柜内消防水管(14)、消防水接口(13)、进水管(11)、储能电站水源，所述进水管(11)上安装电动阀门(12)，所述消防水接口(13)在电池柜(200)的柜体上安装。

4.根据权利要求1所述的一种储能电池柜消防系统，其特征在于，所述电池仓(204)的底部设置排水管路(7)。

5.根据权利要求1所述的一种储能电池柜消防系统，其特征在于，所述灭火剂装置(5)的内部配置灭火药剂、消防控制系统及消防备用电源，所述灭火药剂采用全氟几酮或者七氟丙烷，所述灭火剂装置(5)的防护等级为IP68。

6.根据权利要求1所述的一种储能电池柜消防系统，其特征在于，所述电池仓复合探测器(101)和电池包复合探测器(102)均集成温度探测传感器、烟雾探测传感器、一氧化碳气体探测传感器和电解液挥发产生的有机化合物探测传感器。

7.根据权利要求1所述的一种储能电池柜消防系统，其特征在于，所述高压箱(202)的内部安装控制系统和开关器件。

8.根据权利要求1所述的一种储能电池柜消防系统，其特征在于，所述电池仓(204)与电气仓(205)采用钣金件分隔。

9.根据权利要求1所述的一种储能电池柜消防系统，其特征在于，所述电池仓复合探测器(101)和电池包复合探测器(102)均设置报警模块，所述电池仓复合探测器(101)和电池包复合探测器(102)均集成氢气探测传感器。

10.根据权利要求1所述的一种储能电池柜消防系统，其特征在于，所述电池包(201)的壳体为钣金件，所述电池包(201)的防护等级为IP67，所述电池包(201)设置若干个。