JP2023174572A - エネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御方法及びシステム - Google Patents
エネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御方法及びシステム Download PDFInfo
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Abstract
Description
(1)この消火システムは高導電率の水系消火剤を用いるため、噴射時に通常状態の電池にその水系消火剤を噴射すると、漏電発生のリスクが常に存在しており、一定の安全上の問題がある。
(2)水は優れた蓄熱機能を有するが、水の沸点は100℃しかなく、電池の熱暴走時の温度よりはるかに低いため、水による電池の再着火の抑制には使用できない。
(3)この消火システムは電池モジュールの消火しかできないため、出火元が電池室またはコンテナ内の他のスペースの場合に消火ができなくなる。
通常動作モードにおいて、電磁弁a及び電磁弁Nを常に開き、電磁弁b、電磁弁s及び電磁弁dを常に閉じ、電池パックへの窒素の充填を開始し、電池パック内の検知器Aの酸素センサー値がa以下の場合、または、検知器の圧力センサー値がb以上の場合、電磁弁Nを閉じ、電池パックへの窒素の充填を停止し、電池パック内の検知器Aの酸素センサー値がc以上であって圧力センサー値がd以下の場合、電磁弁Nを開き、電池パックへのN2の充填を開始するステップ1)と、
異常モードは、設備室異常と電池室異常とに分けられ、
設備室の異常時に、検知器Dのレベル1早期警報閾値D1、レベル2早期警報閾値D2を設定し、検知器Dの検知値がレベル1早期警報閾値D1よりも大きくてレベル2早期警報閾値D2よりも小さい場合、検知器Dがレベル1早期警報に達したと判定し、音と光のアラームが点滅してブザーが鳴動し、一方、検知器Dの検知値がレベル2早期警報閾値D2よりも大きい場合、検知器Dがレベル2早期警報に達したと判定し、検知器Dが電磁弁dを開いて電磁弁aを閉じ、電磁弁b及び電磁弁sを閉じたままに維持し、ガス消火剤容器Xを起動し、設備室内へのガス消火剤の噴射を開始し、
電池室の異常時に、複合検知器Aのレベル1早期警報閾値A1、レベル2早期警報閾値A2、複合検知器Bのレベル1早期警報閾値B1、レベル2早期警報閾値B2、複合検知器Cのレベル1早期警報閾値C1、レベル2早期警報閾値C2を設定し、電池パック内の複合検知器Aの検知値が第1早期警報閾値A1以上であって第2早期警報閾値A2以下の場合、音と光のアラームが点滅してブザーが鳴動するように中央制御装置が制御し、一方、電池パック内の複合検知器Aの検知値が第2早期警報閾値A2以上であるとともに、電池クラスタ内の検知器Bの検知値が第1早期警報閾値B1以上であって第2早期警報閾値B2以下の場合、警報する検知器Aが所在する電池パックの電磁弁aを常に開き、残りの電池パックの電磁弁aを閉じ、ガス消火剤容器Xを起動し、熱暴走が発生した電池パックへのガス消火剤の噴射を開始し、複合検知器Bの検知値が第2早期警報閾値B2以上の場合、熱暴走が発生した電池パックの所在する電池クラスタの電磁弁bを開くよう複合検知器Bが制御し、電池クラスタ内へのガス消火剤の噴射を開始し、複合検知器Cの検知値が第1早期警報閾値C1以上であって第2早期警報閾値C2以下の場合、ガス消火剤容器Yを起動し、電池室スペース内へのガス消火剤の噴射を開始し、複合検知器Cの検知値が第2早期警報閾値C2以上の場合、電磁弁sを開き、電池室内への外部消火水の噴射を開始するステップ2)と、を含む。
具体的には、電池パックに対して窒素保護の能動防御システムと消防検知の受動消火方法を用いる。電池クラスタ、電池室及び設備室に対して、主に複合検知器によって種類の異なる特徴ガスを検知して熱暴走が発生したか否かを判断し、受動的な消防が主にガス消火剤及び外部消火水により、エネルギー貯蔵発電所の熱暴走を全面的に抑制して火災を消火する。最終的に、能動保護と受動防御を組み合わせて多領域、多種ガス総合検知センサー、多種消火媒体により、エネルギー貯蔵発電所の安全運転システムが構築される。早期警報レベルによっては、領域を分けて消火したり、異なる方法で消火したりする。各レベルの早期警報レベルは、複数種の検知要素によって総合的に判断され、誤報や警報の漏れによる不要な損失を抑制する。
ステップ1):通常動作モードにおいて、電磁弁a9及び電磁弁N20を常に開き、電磁弁b8、電磁弁s10及び電磁弁d23を常に閉じ、電池パック15への窒素の充填を開始し、電池パック15内の検知器Aの酸素センサー値がa以下の場合、または、検知器の圧力センサー値がb以上の場合、電磁弁N20を閉じ、電池パック15への窒素の充填を停止する。電池パック15内の検知器Aの酸素センサー値がc以上であるとともに圧力センサー値がd以下の場合、電磁弁N20を開き、電池パック15へのN2充填を開始する。
ステップ2):異常モードは、設備室21異常と電池室5異常とに分けられる。
設備室21の異常時に、検知器D2のレベル1早期警報閾値D1、レベル2早期警報閾値D2を設定し、検知器D2の検知値がレベル1早期警報閾値D1よりも大きくてレベル2早期警報閾値D2よりも小さい場合、検知器D2がレベル1早期警報に達したと判定し、音と光のアラームが点滅してブザーが鳴動し、一方、検知器D2の検知値がレベル2早期警報閾値D2よりも大きい場合、検知器D2がレベル2早期警報に達したと判定し、検知器D2が電磁弁d23を開いて電磁弁a9を閉じ、電磁弁b8及び電磁弁s10を閉じた状態に維持し、ガス消火剤容器X19を起動し、設備室21内へのガス消火剤の噴射を開始する。
電池室5が異常モードの場合、複合検知器A14のレベル1早期警報閾値A1、レベル2早期警報閾値A2、複合検知器B7のレベル1早期警報閾値B1、レベル2早期警報閾値B2、複合検知器C3のレベル1早期警報閾値C1、レベル2早期警報閾値C2を設定する。電池パック15内の複合検知器A14の検知値が第1早期警報閾値A1以上であって第2早期警報閾値A2以下の場合、音と光のアラームが点滅してブザーが鳴動するように中央制御装置17が制御する。電池パック15内の複合検知器A14の検知値が第2早期警報閾値A2以上であるとともに、電池クラスタ16内の検知器Bの検知値が第1早期警報閾値B1以上であって第2早期警報閾値B2以下の場合、警報する検知器Aは、それの所在する電池パック15の電磁弁a9を常に開いて残りの電池パック15の電磁弁a9を閉じるよう制御し、ガス消火剤容器X19を起動し、熱暴走が発生した電池パック15へのガス消火剤の噴射を開始する。複合検知器B7の検知値が第2早期警報閾値B2以上の場合、熱暴走が発生した電池パック15の所在する電池クラスタ16の電磁弁b8を開くよう複合検知器B7が制御し、電池クラスタ16内へのガス消火剤の噴射を開始する。複合検知器C3の検知値が第1早期警報閾値C1以上であって第2早期警報閾値C2以下の場合、ガス消火剤容器Y12を起動し、電池室5スペース内へのガス消火剤の噴射を開始する。複合検知器C3の検知値が第2早期警報閾値C2以上の場合、電磁弁s10を開き、電池室5への外部消火水の噴射を開始する。
(1)多領域:電池パック15、電池クラスタ16、電池室5、設備室21、具体的には、最小の消火ユニットである単一の電池パック15に対して、消火が可能である。単一の電池パック15の早期警報レベルによって、対応する消火措置を実施し、他の電池パック15に影響を与えることはなく、単一の電池パック15を過度に消火することもなく、不要な損失を最低限に抑える。
(2)能動保護:不活性ガス、例えば、N2を設備室21、電池クラスタ16内及び電池パック15内にそれぞれ充填して酸素濃度を低下させ、酸素を遮断し、通常動作モードにおいて、設備室21、電池クラスタ16内及び電池パック15内に対して防御性の保護を果たす。本発明では、電池室5内に全体的にN2を充填することなく、ターゲットを絞って電池クラスタ16内及び電池パック15内にN2を充填することで、N2の使用量を減らすと同時にN2による効果的な保護を向上させる。
(3)検知:複合検知器による複数の検知要素の検知技術により、複数の検知要素を総合的に判断し、警報の漏れや誤報を抑制する。複合検知器は、他の単一のセンサーと比較して、機能がより包括的になり、エネルギー貯蔵発電所における専用面積がより小さく、制御がより容易であり、接続がより簡単であり、例えば、複合検知器A14のVOC、煙、CO、温度は、早期警報レベルの識別に包括的かつ信頼性の高いデータを提供し、一方、O2、圧力は、通常動作モードにおいて充填されるN2の充填量や充填の開始、停止の参考データとしてもよい。
(4)抑制;ガス消火剤及び外部消火水
本発明の外部消火水は、消火の最終手段として用いられ、従来技術の水系消火剤の高導電性といった欠点を解消し、水系消火剤をエネルギー貯蔵発電所の冷却手段とすることができる。エネルギー貯蔵発電所への従来技術における水系消火剤の適用には、操作上の問題があり、水系消火剤による実際のエネルギー貯蔵発電所の消火では、1つの水接続口を予め保留することのみであり、作業員が火災を見つけて外部の消火水に接続する必要があり、時間の遅れが深刻である。そのため、本発明の発明者は、従来技術の欠点と組み合わせて、水系消火剤の高導電性の特性によって小さな火災でもエネルギー貯蔵発電所全体を麻痺させる可能性がある欠点と、外部消火水に接続する操作による時間の遅れが発生して即時に冷却できないおそれがあるという問題を総合的に考慮し、水系消火剤の使用の早期警告レベルを改善した。
(5)段階的な早期警報保護:多領域における各領域の特徴によって、エネルギー貯蔵発電所自身の保護要求に応じて、不要な消火に伴う損失を抑え、段階的かつ領域毎に対応する消火手段を起動する。
2 検知器
3 複合検知器C
4 スプリンクラー
5 電池室
6 ガス配管
7 複合検知器
8 電磁弁b
9 電磁弁a
10 電磁弁s
11 外部消火水接続口
12 ガス消火剤容器Y
13 逆止弁
14 複合検知器
15 電池パック
16 電池クラスタ
17 中央制御装置
18 窒素ボンベセット
19 ガス消火剤容器X
20 電磁弁N
21 設備室
22 ガス配管M
23 電磁弁d
Claims (9)
- 通常動作モード及び異常モードの2つのモードに分けられるエネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御方法であって、
通常動作モードにおいて、電磁弁a及び電磁弁Nを常に開き、電磁弁b、電磁弁s及び電磁弁dを常に閉じ、電池パックへの窒素の充填を開始し、電池パック内の検知器Aの酸素センサー値がa以下の場合、または、検知器の圧力センサー値がb以上の場合、電磁弁Nを閉じ、電池パックへの窒素の充填を停止し、電池パック内の検知器Aの酸素センサー値がc以上であるとともに圧力センサー値がd以下の場合、電磁弁Nを開き、電池パックへのN2の充填を開始するステップ1)と、
異常モードは、設備室異常と電池室異常とに分けられ、
設備室の異常時に、検知器Dのレベル1早期警報閾値D1、レベル2早期警報閾値D2を設定し、検知器Dの検知値がレベル1早期警報閾値D1よりも大きくてレベル2早期警報閾値D2よりも小さい場合、検知器Dがレベル1早期警報に達したと判定し、音と光のアラームが点滅してブザーが鳴動し、一方、検知器Dの検知値がレベル2早期警報閾値D2よりも大きい場合、検知器Dがレベル2早期警報に達したと判定し、検知器Dが電磁弁dを開いて電磁弁aを閉じ、電磁弁b及び電磁弁sを閉じたままに維持し、ガス消火剤容器Xを起動し、設備室内へのガス消火剤の噴射を開始し、
電池室の異常時に、複合検知器Aのレベル1早期警報閾値A1、レベル2早期警報閾値A2、複合検知器Bのレベル1早期警報閾値B1、レベル2早期警報閾値B2、複合検知器Cのレベル1早期警報閾値C1、レベル2早期警報閾値C2を設定し、電池パック内の複合検知器Aの検知値が第1早期警報閾値A1以上であって第2早期警報閾値A2以下の場合、音と光のアラームが点滅してブザーが鳴動するように中央制御装置が制御し、一方、電池パック内の複合検知器Aの検知値が第2早期警報閾値A2以上であるとともに、電池クラスタ内の検知器Bの検知値が第1早期警報閾値B1以上であって第2早期警報閾値B2以下の場合、警報する検知器Aが所在する電池パックの電磁弁aを常に開き、残りの電池パックの電磁弁aを閉じ、ガス消火剤容器Xを起動し、熱暴走が発生した電池パックへのガス消火剤の噴射を開始し、複合検知器Bの検知値が第2早期警報閾値B2以上の場合、熱暴走が発生した電池パックの所在する電池クラスタの電磁弁bを開くよう複合検知器Bが制御し、電池クラスタ内へのガス消火剤の噴射を開始し、複合検知器Cの検知値が第1早期警報閾値C1以上であって第2早期警報閾値C2以下の場合、ガス消火剤容器Yを起動し、電池室スペース内へのガス消火剤の噴射を開始し、複合検知器Cの検知値が第2早期警報閾値C2以上の場合、電磁弁sを開き、電池室内への外部消火水の噴射を開始するステップ2)と、を含むことを特徴とするエネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御方法。 - ステップ2)では、前記複合検知器Aに含まれる検知要素としては、VOC、煙、CO、温度、O2、圧力があり、
複合検知器AのCO、VOC、煙及び温度である4つの検知要素のいずれかがレベル1早期警報閾値A1に達するとともに、CO、VOC、煙及び温度である4つの検知要素の検知値がいずれもレベル2早期警報閾値A2よりも小さいと、検知器Aの現在の早期警報レベルがレベル1早期警報であると判定することを特徴とする請求項1に記載のエネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御方法。 - 前記複合検知器AのCO、VOC、煙及び温度である4つの検知要素が同時にレベル2早期警報閾値A2に達すると、複合検知器Aの現在の早期警報レベルがレベル2早期警報であると判定することを特徴とする請求項2に記載のエネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御方法。
- ステップ2)では、前記複合検知器Bに含まれる検知要素としては、火炎、H2、煙、温度があり、
複合検知器BのH2、煙、温度である3つの検知要素のいずれかがレベル1早期警報閾値B1に達してレベル2早期警報閾値B2よりも小さいとともに、火炎センサー数値に変化がない場合、検知器Bの現在の早期警報レベルがレベル1早期警報であると判定することを特徴とする請求項1に記載のエネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御方法。 - 前記複合検知器BのH2、煙、温度である3つの検知要素が同時にレベル2早期警報閾値B2に達するとともに、火炎センサー数値がレベル2早期警報閾値B2に達した場合、複合検知器Bの現在の早期警報レベルがレベル2早期警報であると判定することを特徴とする請求項4に記載のエネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御方法。
- ステップ2)では、前記複合検知器Cの検知要素としての煙及び火炎の検知値が同時にレベル1早期警報閾値C1に達すると、複合検知器Cの現在の早期警報レベルがレベル1早期警報であると判定することを特徴とする請求項1に記載のエネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御方法。
- 前記複合検知器Cの検知要素としての煙及び火炎の検知値が同時にレベル2早期警報閾値C2に達すると、複合検知器Cの現在の早期警報レベルがレベル2早期警報であると判定することを特徴とする請求項6に記載のエネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御方法。
- 前記検知器Dの検知要素としては、VOCがあることを特徴とする請求項1に記載のエネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御方法。
- エネルギー貯蔵発電所を設備室及び電池室に分け、
電池室内には、複数組の電池クラスタが設置され、
各組の電池クラスタ内には、複数の電池パックが設置されるエネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御システムであって、
中央制御装置、不活性ガスボンベセット、ガス消火剤容器X、ガス配管M、電磁弁N、電磁弁d、検知器D、複合検知器C、複合検知器B、複合検知器A、電磁弁a、電磁弁b、ガス配管N、ガス消火剤容器Y、電磁弁s、スプリンクラー及び外部消火水接続口を含み、
前記中央制御装置、電磁弁d、電磁弁N、ガス消火剤容器X、不活性ガスボンベセット及び検知器Dは、設備室内に設置され、
ガス配管Mの一端は、設備室内に伸びてガス消火剤容器X、不活性ガスボンベセットにそれぞれ連結され、
ガス配管Mの他端は、電池室の単一の電池クラスタ及び単一の電池パック内にそれぞれ伸び、
不活性ガスボンベセットの排出口端には、電磁弁Nが設置され、
設備室内のガス噴出端には、電磁弁dが設置され、
単一の電池クラスタ内に挿入されるガス配管Mには、電磁弁bが設けられ、
単一の電池パック内に挿入されるガス配管Mには、電磁弁aが設けられ、
単一の電池パック内には、複合検知器Aが設けられ、
単一の電池クラスタ内には、複合検知器Bが設けられ、
電池室の頂部には、複数の複合検出器Cが設けられ、
設備室の頂部には、検知器Dが設けられ、
ガス配管Nの一端は、電池室内に伸びて複数のスプリンクラーに連結され、
ガス配管Nの一端は、電池室外に伸びてガス消火剤容器Y及び外部消火水接続口にそれぞれ連結され、
外部消火水接続口の排水端には、電磁弁sが設置され、
前記電磁弁N、電磁弁d、検知器D、複合検知器C、複合検知器B、複合検知器A、電磁弁a、電磁弁b、電磁弁sは、それぞれ中央制御装置に電気的に接続されることを特徴とするエネルギー貯蔵発電所の窒素保護と多領域の段階毎の検知、防御システム。
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