TWI818666B - 儲能設備及其滅火方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供一種儲能設備及其滅火方法。儲能設備包含一儲能櫃及一滅火系統。儲能櫃包含櫃體，櫃體經組態以耐受等於或高於約150℃之溫度的燃焰並具有大於約60 MPa的抗壓強度，且櫃體具有容置空間用於容置至少一電池系統。滅火系統包含注液裝置，注液裝置經組態以灌注液體至櫃體的容置空間內並淹浸至少一電池系統以進行滅火。

Description

儲能設備及其滅火方法
本揭露實質上係關於一種儲能設備及其滅火方法。更特定而言，本揭露係關於一種包含滅火系統之儲能設備及其滅火方法。
為了提高能源的使用效率與彈性，儲能設備的開發已經成為近年來的趨勢。隨著電池技術(如鋰電池)的發展成熟，電池儲能設備已經成為儲能設備的主流之一。
然而，電池可能因為各種因素(例如，過充、電子控制系統錯誤、操作環境或製程瑕疵)，導致電池中的正極與負極接觸而形成短路，從而發生高熱化學反應而引燃電池內的可燃性有機成分。電池熱失控(thermal runaway)產生的高溫可能會進一步導致電池儲能設備的鄰近設備的損壞以及火災意外事故的發生。
在一或多個實施例中，一種儲能設備包含一儲能櫃及一滅火系統。儲能櫃包含櫃體，櫃體經組態以耐受等於或高於約150℃之溫度的燃焰並具有大於約60MPa的抗壓強度，且櫃體具有容置空間用於容置至少一電池系統。滅火系統包含注液裝置，注液裝置經組態以灌注液體至 櫃體的容置空間內並淹浸至少一電池系統以進行滅火。
在一或多個實施例中，一種儲能設備的滅火方法包含提供一儲能設備，其包含一儲能櫃及一滅火系統，儲能櫃包含一櫃體，櫃體經組態以耐受等於或高於約150℃之溫度的燃焰並具有大於約60MPa的抗壓強度，且櫃體具有一容置空間用於容置至少一電池系統，滅火系統包含一注液裝置及一火災感測器，注液裝置經組態以灌注液體至櫃體的容置空間內並淹浸至少一電池系統以進行滅火；及執行一淹浸步驟，其包含：回應於火災感測器產生的一第一火災訊號，以注液裝置灌注液體至櫃體的容置空間內並淹浸至少一電池系統以進行滅火。
在一或多個實施例中，一種儲能設備包含一儲能櫃及一滅火系統。儲能櫃包含櫃體，櫃體具有容置空間用於容置至少一電池系統。櫃體進一步包含一洩壓閥，洩壓閥經組態以在容置空間內的壓力大於一閥值時開啟。滅火系統包含注液裝置，注液裝置經組態以灌注液體至櫃體的容置空間內並淹浸至少一電池系統以進行滅火。
1:儲能設備
10:儲能櫃
10A:儲能櫃
10B:儲能櫃
110:櫃體
20:電池系統
40:注液裝置
40A:注液裝置
40B:注液裝置
50:噴霧滅火裝置
50A:噴霧滅火裝置
50B:噴霧滅火裝置
60:火災感測器
60A:火災感測器
60B:火災感測器
70:液位感測器
70A:液位感測器
70B:液位感測器
80:控制系統
110A:混凝土本體
110B:肋條
110C:壁
117:開口
118:開口
120:耐燃材料層
130:門
131:混凝土層
133:門片框
140:緩衝件
140S:洩壓緩衝機制
170:洩壓閥
170A:洩壓閥
170B:洩壓閥
210:電池包裝體
230:電池管理系統
240:緩衝件
400:供液系統
410:電磁閥
410A:電磁閥
410B:電磁閥
420:出口
430:管路
440:出口控制閥
510:電磁閥
510A:電磁閥
510B:電磁閥
520:出口
530:管路
1171:側緣
1172:側緣
1173:側緣
1174:側緣
1181:側緣
1182:側緣
1183:側緣
1184:側緣
H1:高度
S1:容置空間
S11:步驟
S12:步驟
S13:步驟
S14:步驟
S15:步驟
S16:步驟
S17:步驟
S18:步驟
S20:步驟
當結合附圖閱讀本揭露時，可根據以下實施方式較佳地理解本揭露之態樣。應注意，各種特徵可能未按比例繪製，且可能任意放大或縮小各種特徵之尺寸以清楚描述本揭露內容。
圖1A所示為根據本揭露之一些實施例之儲能設備的示意圖。
圖1B所示為根據本揭露之一些實施例之儲能設備的滅火方法之流程圖。
圖2所示為根據本揭露之一些實施例之儲能設備的透視 圖。
圖3A所示為根據本揭露之一些實施例之儲能設備的櫃體的局部示意圖。
圖3B所示為根據本揭露之一些實施例之儲能設備的櫃體的門的局部爆炸圖。
圖4所示為根據本揭露之一些實施例之儲能設備的櫃體的立體圖。
圖5所示為根據本揭露之一些實施例之儲能設備的示意圖。
在本揭露的圖式及實施方式中，相同或類似的元件以相同的元件符號來表示。
圖1A所示為根據本揭露之一些實施例之儲能設備1的示意圖。
請參照圖1A，儲能設備1可包含一或多個儲能櫃(例如，儲能櫃10、10A和10B)、一或多個電池系統20、滅火系統及控制系統80。需注意的是，以下以儲能設備包含3個儲能櫃10、10A和10B為例說明本揭露內容，然本揭露之儲能設備1可包含的儲能櫃數目並不限於此，可依照實際應用調整改變。
在一些實施例中，儲能櫃10、10A和10B可各自包含櫃體110，各個櫃體110具有容置空間S1分別用於容置至少一電池系統20。在一些實施例中，儲能櫃10、10A和10B可各自進一步包含洩壓閥170、170A和170B。在一些實施例中，洩壓閥170、170A和170B各自經組態以 在其對應的容置空間S1內的壓力大於一閥值時開啟。在一些實施例中，此閥值小於櫃體110的抗壓強度。根據本揭露的一些實施例，開啟洩壓閥可將容置空間S1內的壓力(例如，由容置空間S1內的氣體產生的壓力)釋放至櫃體110之外。在一些實施例中，洩壓閥170、170A和170B位於櫃體110的頂部。在一些實施例中，洩壓閥170、170A和170B位於電池系統20的上方。
在一些實施例中，各個儲能櫃的電池系統20可包含多個電池包裝體(pack)210及電池管理系統(battery management system，BMS)230及整合的能源管理系統(Energy Management System，EMS)，電池管理系統230位於電池包裝體210上方且電性連接至對應的多個串連的電池包裝體210。在一些實施例中，各個電池包裝體210均具有溫度感測器，用以感測電池包裝體210的溫度。在一些實施例中，電池管理系統230經組態以根據其接收的各個電池包裝體210的溫度訊號以降低或關閉對應的電池包裝體210的輸出電流或輸入電流。在一些實施例中，電池管理系統230經組態以在各個電池包裝體210的溫度超過一閥值(例如，約50℃或55℃)時降低或關閉對應的電池包裝體210的輸出電流或輸入電流。透過降低或關閉對應的電池包裝體210的輸出電流或輸入電流，可降低電池包裝體210的溫度，進而降低失火的風險或達到滅火的目的。在一些實施例中，能源管理系統(EMS)經組態以將某個儲能櫃中的電池系統20中的電池的能量移轉到其他儲能櫃中的電池系統20中。透過整合的能源管理系統的設計，可以將可能面臨失火風險或已經失火的儲能櫃內的電池系統20中的電池的能量移轉到其他儲能櫃的電池系統20中，如此可降低失火的風險或達到滅火的目的。在一些實施例中，洩壓閥170、170A和 170B各自位於對應的電池包裝體210的上方。
在一些實施例中，滅火系統可包含注液裝置(例如，注液裝置40、40A和40B)。在一些實施例中，注液裝置經組態以灌注液體至其對應的儲能櫃的櫃體110的容置空間S1內並淹浸其中的電池系統20以進行滅火。在一些實施例中，經由注液裝置40灌注的液體可包含水溶液、電解質(例如，硫酸鈉(Na2SO4)、氯化鈉(NaCl)、氫氧化鈉(NaOH)、或其類似物)、或其他可用於滅火的液體、或上述之任意組合。在一些實施例中，注液裝置經組態以回應於至少一火災訊號而開啟。在一些實施例中，注液裝置經組態以回應於其對應的儲能櫃的至少一火災訊號而開啟。在一些實施例中，注液裝置40經組態以回應於儲能櫃10的至少一火災訊號而開啟。在一些實施例中，注液裝置40經組態以灌注液體至儲能櫃10的櫃體110的容置空間S1內並淹浸電池系統20以進行滅火。在一些實施例中，注液裝置40A經組態以回應於儲能櫃10A的至少一火災訊號而開啟。在一些實施例中，注液裝置40A經組態以灌注液體至儲能櫃10A的櫃體110的容置空間S1內並淹浸電池系統20以進行滅火。在一些實施例中，注液裝置40B經組態以回應於儲能櫃10B的至少一火災訊號而開啟。在一些實施例中，注液裝置40B經組態以灌注液體至儲能櫃10B的櫃體110的容置空間S1內並淹浸電池系統20以進行滅火。當電池系統20一旦失火，由於電池具有足夠高溫便可持續進行無氧燃燒直到能量用盡為止，因此透過傳統隔絕氧氣的滅火方式並無法有效對電池系統20滅火。根據本揭露的一些實施例，透過灌注液體以淹浸電池系統20，可降低電池系統20的電池包裝體210的溫度，進而達到滅火的目的。再者，透過整合的能源管理系統(Energy Management System)，可以進一步將已經失火的電池系統20所在 之儲能櫃內的其他電池系統20的能量移轉到其他儲能櫃的電池系統內，則更可以加快滅火的速度。
在一些實施例中，注液裝置40經組態以在儲能櫃10內的電池系統20完全燃燒完畢之前淹浸電池系統20。在一些實施例中，注液裝置40經組態以在火災延燒前淹浸電池系統20。在一些實施例中，注液裝置40經組態以回應於儲能櫃10的至少一火災訊號而開啟，並在火災延燒前淹浸儲能櫃10內的電池系統20。在一些實施例中，注液裝置40經組態以在小於約10分鐘的灌注時間(例如，約10分鐘、9分鐘、7分鐘、5分鐘、3分鐘、2.5分鐘、2分鐘或其他2~10分鐘之間的灌注時間)內淹浸電池系統20。
在一些實施例中，注液裝置40包含電磁閥410、出口420及管路430。在一些實施例中，由供液系統400提供的液體透過管路430供應至注液裝置40，電磁閥410在注液裝置40接收到火災訊號時開啟，從供液系統400提供的液體便透過出口420灌注至儲能櫃10的櫃體110的容置空間S1內並淹浸電池系統20以進行滅火。在一些實施例中，出口420可位於電池包裝體210上方。在一些其他實施例中，出口420亦可位於櫃體110的底部。本揭露之出口420並不限定於設置在特定位置，只要能用以灌注液體並淹浸電池系統20以進行滅火即可。在一些實施例中，注液裝置40可包含一或多個電磁閥410、一或多個出口420及一或多個管路430。
在一些實施例中，注液裝置40、40A和40B各自具有電磁閥410、410A和410B，且可各自回應於各個儲能櫃10、10A和10B的火災訊號而開啟，以將供液系統400提供的液體透過對應的出口420灌注至對應的儲能櫃10、10A和10B的櫃體110的容置空間S1內並淹浸電池系統20 以進行滅火。在一些實施例中，供液系統400可包含儲液箱、消防供水系統(例如，消防水箱)、或上述的組合。在一些實施例中，注液裝置40、40A和40B的管路430均連接至同一個供液系統400。在一些實施例中，注液裝置40、40A和40B的管路430可連接至不同的供液系統，例如注液裝置40和40A的管路430可連接至儲液箱，注液裝置40B的管路430可連接至消防供水系統。在一些實施例中，供液系統400可包含儲水箱及消防供液系統，注液裝置40、40A和40B的管路430均連接至儲水箱，儲水箱進一步連接至消防供水系統，消防供水系統可持續地將水供應至儲水箱中，以利儲水箱可持續提供水至注液裝置40、40A和40B。
在一些實施例中，注液裝置40經組態以大於或等於至少約6公升/秒(L/s)之流速灌注液體至櫃體的容置空間S1內。在一些實施例中，注液裝置40經組態以大於或等於6L/s、20L/s、35L/s、50L/s、70L/s、80L/s或其他6~80L/s之間的流速灌注液體至櫃體110的容置空間S1內。在一些實施例中，櫃體110的高度小於3公尺(例如，約2.9公尺、2.5公尺、2公尺或其他2~2.9公尺之間的高度)。在一些實施例中，儲液箱位於櫃體110上方，儲液箱的底部與櫃體110的容置空間S1的底部之間相隔約3公尺，管路430的管徑為約3吋或4吋，採用3吋管徑注液裝置40之灌注液體的流速約為6.38L/s，採用更大尺寸管徑流速可再加快。在一些實施例中，以約6.38L/s的流速灌注液體至櫃體110的容置空間S1內，可在約30分鐘~60分鐘的灌注時間後淹浸電池系統20。在一些實施例中，儲液箱位於櫃體110上方，儲液箱的底部與櫃體110的容置空間S1的底部之間相隔約6公尺，管路430的管徑為約3吋或4吋，注液裝置40之灌注液體的流速約為35.52L/s，採用更大尺寸管徑流速可再加快。在一些實施例中，以約 35.52L/s的流速灌注液體至櫃體110的容置空間S1內，可在約30分鐘的灌注時間後淹浸電池系統20。在一些實施例中，儲液箱位於櫃體110上方，儲液箱的底部與櫃體110的容置空間S1的底部之間相隔約15公尺，管路430的管徑為約3吋或4吋，注液裝置40之灌注液體的流速約為70.19L/s，採用更大尺寸管徑流速可再加快。在一些實施例中，以約70.19L/s的流速灌注液體至櫃體110的容置空間S1內，可在約2.5分鐘的灌注時間內淹浸電池系統20。在一些實施例中，還可以藉由設置在不同高度的儲液箱結合加壓泵來加快灌注液體的流速，以達到在不同灌注時間後淹浸電池系統20的效果。
在一些實施例中，滅火系統可進一步包含噴霧滅火裝置(例如，噴霧滅火裝置50、50A和50B)。在一些實施例中，噴霧滅火裝置經組態以噴灑霧化液滴至其對應的儲能櫃的電池系統20。在一些實施例中，霧化液滴的粒徑小於0.1公分。在一些實施例中，霧化液滴的液體來源可包含水溶液、電解質(例如，硫酸鈉(Na2SO4)、氯化鈉(NaCl)、氫氧化鈉(NaOH)、或其類似物)、或其他可用於滅火的液體、或上述之任意組合。在一些實施例中，噴霧滅火裝置經組態以回應於至少一火災訊號而開啟。在一些實施例中，噴霧滅火裝置50經組態以噴灑霧化液滴至儲能櫃10的電池系統20。在一些實施例中，噴霧滅火裝置50經組態以回應於儲能櫃10的至少一火災訊號而開啟。在一些實施例中，噴霧滅火裝置50A經組態以噴灑霧化液滴至儲能櫃10A的電池系統20。在一些實施例中，噴霧滅火裝置50A經組態以回應於儲能櫃10A的至少一火災訊號而開啟。在一些實施例中，噴霧滅火裝置50B經組態以噴灑霧化液滴至儲能櫃10B的電池系統20。在一些實施例中，噴霧滅火裝置50B經組態以回應於儲能櫃 10B的至少一火災訊號而開啟。根據本揭露的一些實施例，透過噴灑霧化液滴至電池系統20，可降低電池系統20的電池包裝體210的溫度，進而有助於達到滅火的目的。
在一些實施例中，噴霧滅火裝置50包含電磁閥510、出口520及管路530。在一些實施例中，由供液系統400提供的液體透過管路530供應至噴霧滅火裝置50，電磁閥510在噴霧滅火裝置50接收到火災訊號開啟，則從供液系統400提供的液體便透過出口520噴灑霧化液滴至儲能櫃10的電池系統20。在一些實施例中，出口520可位於電池包裝體210上方。在一些實施例中，噴霧滅火裝置的出口520的孔徑小於注液裝置的出口420的孔徑。在一些實施例中，噴霧滅火裝置的管路530的管徑小於注液裝置的管路430的管徑。在一些實施例中，噴霧滅火裝置50可包含一或多個電磁閥510、一或多個出口520及一或多個管路530。
在一些實施例中，噴霧滅火裝置50、50A和50B各自具有電磁閥510、510A和510B，且可各自回應於各個儲能櫃10、10A和10B的火災訊號而開啟，以將供液系統400提供的液體透過對應的出口520噴灑霧化液滴至對應的儲能櫃10、10A和10B的電池系統20。在一些實施例中，噴霧滅火裝置50、50A和50B的管路530均連接至同一個供液系統400。在一些實施例中，噴霧滅火裝置50、50A和50B的管路530可連接至不同的供液系統，例如噴霧滅火裝置50和50A的管路530可連接至儲液箱，噴霧滅火裝置50B的管路530可連接至消防供水系統。在一些實施例中，供液系統400可包含儲水箱及消防供水系統，噴霧滅火裝置50、50A和50B的管路530均連接至儲水箱，儲水箱進一步連接至消防供水系統，消防供水系統可持續地將水供應至儲水箱中，以利儲水箱可持續提供水至 噴霧滅火裝置50、50A和50B。
在一些實施例中，滅火系統可進一步包含氣體滅火裝置(未繪示於圖式中)。在一些實施例中，氣體滅火裝置經組態以將滅火氣體注入電池系統20中。在一些實施例中，氣體滅火裝置可設置於電池系統20中。氣體滅火裝置可包含多個裝有有濃縮滅火氣體或固態滅火氣體的密封容器，各個密封容器透過膠體密封其開口，且這些密封容器分別設置於各個電池包裝體210中。當電池包裝體210的溫度上升至一預定溫度(例如，約80℃以上)，則此電池包裝體210中的密封容器上的膠體便融化以開啟開口，滅火氣體便從密封容器中釋出並注入此電池包裝體210以進行滅火。在一些其他實施例中，氣體滅火裝置可包含氣體傳送管路及氣體出口控制閥，各個氣體出口控制閥對應電池系統20的各個電池包裝體210設置，氣體出口控制閥經組態以回應於其對應的電池包裝體210的至少一火災訊號而開啟，滅火氣體供應系統可透過氣體供應管路提供滅火氣體至對應的氣體出口控制閥，而將滅火氣體注入此電池包裝體210以進行滅火。根據本揭露的一些實施例，透將滅火氣體注入電池包裝體210，可直接對起火的區域進行滅火，有助於在電池起火的初期達到滅火的效果。
在一些實施例中，滅火系統可進一步包含火災感測器(例如，火災感測器60、60A和60B)。在一些實施例中，火災感測器60、60A和60B經組態以各自感測儲能櫃10、10A和10B的火災狀況並產生至少一火災訊號。在一些實施例中，火災感測器60、60A和60B可各自包含煙霧感測器、溫度感測器、可燃氣體感測器、或上述的任意組合。在一些實施例中，火災感測器60、60A和60B可各自配置於櫃體110中且位於電池包裝體210與電池管理系統230之外。根據本揭露的一些實施例，相較於電 池包裝體210內配置的感測器，配置在電池包裝體210與電池管理系統230之外的火災感測器60、60A和60B可獨立運作，可快速檢測出容置空間S1中的煙霧、氣體及或溫度狀態，且可以根據儲能櫃的功能及其搭配場域之需求來選擇搭配其需要的檢測功能，也容易替換及維修，因此具有高設計彈性及低重工/維修成本的優點。
在一些實施例中，滅火系統可進一步包含位於電池包裝體210中的多個火災感測器，這些火災感測器分別位於各個電池包裝體210中。電池包裝體210中的多個火災感測器可各自包含煙霧感測器、溫度感測器、可燃氣體感測器、或上述的任意組合。在一些實施例中，氣體滅火裝置的氣體出口控制閥經組態以回應於其對應的電池包裝體210內的火災感測器產生的至少一火災訊號S100而開啟。火災訊號S100可包含電池包裝體210的溫度超過一閥值(例如，約80℃以上)。在一些其他實施例中，氣體滅火裝置的氣體出口控制閥經組態以回應於其對應的電池包裝體210外的火災感測器產生的至少一火災訊號S100(例如，由火災感測器60、60A和/或60B產生的至少一火災訊號)而開啟。
在一些實施例中，火災感測器60經組態以感測儲能櫃10的火災狀況以產生火災訊號S101，噴霧滅火裝置50經組態以回應於火災訊號S101以噴灑霧化液滴至儲能櫃10的電池系統20。在一些實施例中，火災感測器60經組態以感測儲能櫃10的火災狀況以產生火災訊號S102，注液裝置40經組態以回應於火災訊號S102以灌注液體至儲能櫃10的櫃體110的容置空間S1內並淹浸電池系統20以進行滅火。在一些實施例中，類似於火災感測器60，火災感測器60A經組態以感測儲能櫃10A的火災狀況以產生火災訊號S101和S102，噴霧滅火裝置50A及注液裝置40A分別經組態 以回應於火災訊號S101和S102而開啟，火災感測器60B經組態以感測儲能櫃10B的火災狀況以產生火災訊號S101和S102，噴霧滅火裝置50B及注液裝置40B分別經組態以回應於火災訊號S101和S102而開啟。
在一些實施例中，滅火系統可進一步包含液位感測器(例如，液位感測器70、70A和70B)。在一些實施例中，液位感測器經組態以感測容置空間S1內的液位。在一些實施例中，注液裝置40經組態以回應於液位感測器70產生的液位訊號而灌注液體以淹沒儲能櫃10的電池包裝體210而不淹沒電池管理系統230。在一些實施例中，注液裝置40A經組態以回應於液位感測器70A產生的液位訊號而灌注液體以淹沒儲能櫃10A的電池包裝體210而不淹沒電池管理系統230。在一些實施例中，注液裝置40B經組態以回應於液位感測器70B產生的液位訊號而灌注液體以淹沒儲能櫃10B的電池包裝體210而不淹沒電池管理系統230。在一些實施例中，液位感測器70、70A和70B可各自配置於櫃體110中且位於電池包裝體210與電池管理系統230之外。在一些實施例中，液位感測器70、70A和70B可各自包含液位計(例如，水位計)。在一些實施例中，液位感測器70、70A和70B可各自包含流量計，透過容置空間S1的大小搭配流量計來計算出液位。在一些實施例中，液位感測器70、70A和70B可各自包含影像感測器(例如，CCD)，透過設置在櫃體110的影像感測器來偵測影像感測器與液面的距離，進而計算出液位。在一些實施例中，液位感測器70、70A和70B可各自包含多個液位感測計，多個液位感測計分別設置在一個櫃體110中的不同液位高度位置(例如設置在櫃體110的內壁上、或配置在位於不同高度的電池包裝體210外側)，以檢測出實時液位。
在一些實施例中，控制系統80可經組態以在接收來自火災 感測器60的火災訊號S100或電池包裝體210中的火災訊號S100時開啟儲能櫃10的氣體滅火裝置。在一些實施例中，控制系統80經組態以在開啟氣體滅火裝置後接收來自火災感測器60的火災訊號S101時進一步開啟儲能櫃10的噴霧滅火裝置50。在一些實施例中，控制系統80經組態以在開啟噴霧滅火裝置50後接收來自火災感測器60的火災訊號S102時進一步開啟儲能櫃10的注液裝置40。
在一些實施例中，控制系統80可經組態以在接收來自火災感測器60A的火災訊號S100或電池包裝體210中的火災訊號S100時開啟儲能櫃10A的氣體滅火裝置。在一些實施例中，控制系統80經組態以在開啟氣體滅火裝置後接收來自火災感測器60A的火災訊號S101時進一步開啟儲能櫃10A的噴霧滅火裝置50A。在一些實施例中，控制系統80經組態以在開啟噴霧滅火裝置50A後接收來自火災感測器60A的火災訊號S102時進一步開啟儲能櫃10A的注液裝置40A。
在一些實施例中，控制系統80可經組態以在接收來自火災感測器60B的火災訊號S100或電池包裝體210中的火災訊號S100時開啟儲能櫃10B的氣體滅火裝置。在一些實施例中，控制系統80經組態以在開啟氣體滅火裝置後接收來自火災感測器60B的火災訊號S101時進一步開啟儲能櫃10B的噴霧滅火裝置50B。在一些實施例中，控制系統80經組態以在開啟噴霧滅火裝置50B後接收來自火災感測器60B的火災訊號S102時進一步開啟儲能櫃10B的注液裝置40B。
圖1B所示為根據本揭露之一些實施例之儲能設備的滅火方法之流程圖。在一些實施例中，圖1B所示之步驟可由如圖1A所示之儲能設備1或其他合適之儲能設備執行。
步驟S11判定儲能設備中的電池系統20的一個或多個電池包裝體210的溫度是否超過閥值T1。在一些實施例中，步驟S11判定儲能櫃10、10A和10B中的一個或多個電池包裝體210的溫度是否超過閥值T1。在一些實施例中，步驟S11可透過電池包裝體210中的火災感測器(例如，溫度感測器)感測其溫度。在一些實施例中，此閥值T1可為50℃、55℃、60℃、65℃或其他50℃~65℃%之間的溫度。
若判定儲能設備中的一個或多個電池包裝體210的溫度為超過前述閥值T1，則執行步驟S12。步驟S12執行降低或關閉具有超過閥值T1之溫度的一個或多個電池包裝體210的輸出電流或輸入電流。在一些實施例中，電池管理系統230經組態以在電池包裝體210的溫度超過閥值T1時降低或關閉其輸出電流或輸入電流。
若判定儲能設備中的電池包裝體210的溫度均未超過前述閥值T1，則判定儲能設備無失火疑慮，執行步驟S20，其包含持續對儲能設備繼續充電，或持續以儲能設備對一外部裝置充電。在一些實施例中，可以透過供電裝置(例如，輸電網路、發電裝置等)對儲能設備繼續充電，或以儲能設備對一外部裝置(例如，電動機、電動機車、可攜式電子產品的充電設備等)繼續充電。
步驟S13執行判定火災感測器是否產生火災訊號S100。在一些實施例中，步驟S13執行判定儲能設備中的一個或多個電池包裝體210的溫度是否超過閥值T2。在一些實施例中，此閥值T2可為80℃、90℃、100℃、200℃或其他80℃~200℃%之間的溫度。在一些實施例中，步驟S13透過火災感測器(例如電池包裝體210內或電池包裝體210外的溫度感測器)判定儲能櫃10、10A和10B中的一個或多個電池包裝體210 的溫度是否超過閥值T2。在一些實施例中，步驟S13在步驟S12之後進行。在一些實施例中，閥值T2等於或大於閥值T1。在一些實施例中，進行步驟S12之後，透過步驟S13判定電池包裝體210的溫度是否降低，以判斷儲能設備是否仍有失火疑慮。
若判定儲能設備中的電池包裝體210中的任意一者或多者的溫度為超過閥值T2，則執行步驟S14。步驟S14執行氣體滅火步驟。在一些實施例中，氣體滅火步驟包含將滅火氣體注入具有前述溫度超過閥值T2之電池包裝體210的電池系統20中。在一些實施例中，氣體滅火步驟包含回應於火災感測器產生的火災訊號S100，將滅火氣體注入對應產生火災訊號S100之電池包裝體210的電池系統20中。若判定儲能設備中的電池包裝體210的溫度均未超過前述閥值T2、或並未產生火災訊號S100，則判定儲能設備已無失火疑慮，執行步驟S20。
步驟S15執行判定火災感測器是否對應一或多個儲能櫃產生火災訊號S101。在一些實施例中，火災訊號S101包含儲能櫃10、10A和10B中的一或多個容置空間S1內的煙霧濃度是否超過閥值、溫度是否超過閥值(例如，約300℃、400℃、500℃、600℃或其他300℃~600℃之間的溫度)、可燃氣體濃度是否超過閥值(例如，該可燃氣體的LFL的25%，例如甲烷濃度大於0.714%或丙烷濃度大於0.300%)、或上述的任意組合。在一些實施例中，步驟S15判定火災感測器60、60A及/或60B是否對應儲能櫃10、10A及/或10B產生火災訊號S101。在一些實施例中，步驟S15在步驟S14之後進行。在一些實施例中，進行步驟S14之後，透過步驟S15判定執行氣體滅火步驟後火災感測器是否產生火災訊號S101，以判斷儲能設備是否仍有失火疑慮。
若判定火災感測器產生火災訊號S101，則執行步驟S16。步驟S16執行回應於火災感測器產生火災訊號S101，執行噴霧滅火步驟。在一些實施例中，噴霧滅火步驟包含噴灑霧化液滴至對應產生火災訊號S101的儲能櫃的電池系統20。若判定火災感測器並未產生火災訊號S101，則判定儲能設備已無失火疑慮，執行步驟S20。
步驟S17執行判定火災感測器是否對應一或多個儲能櫃產生火災訊號S102。在一些實施例中，火災訊號S102包含儲能櫃10、10A和10B中的一或多個容置空間S1內的煙霧濃度是否超過閥值、溫度是否超過閥值(例如，約300℃、400℃、500℃、600℃或其他300℃~600℃之間的溫度)、可燃氣體濃度是否超過閥值(例如，該可燃氣體的LFL的25%，例如甲烷濃度大於0.714%或丙烷濃度大於0.300%)、或上述的任意組合。在一些實施例中，步驟S17判定火災感測器60、60A及/或60B是否對應儲能櫃10、10A及/或10B產生火災訊號S102。在一些實施例中，步驟S17在步驟S16之後進行。在一些實施例中，進行步驟S16之後，透過步驟S17判定透過噴灑霧化液滴滅火後火災感測器是否產生火災訊號S102，以判斷儲能設備是否仍有失火疑慮。
若判定火災感測器產生火災訊號S102，則執行步驟S18。步驟S18執行回應於火災感測器產生的火災訊號S102，執行淹浸步驟。在一些實施例中，淹浸步驟包含以注液裝置灌注液體至櫃體110的容置空間S1內並淹浸電池系統20以進行滅火。
根據本揭露的一些實施例，滅火方法包含多個層次遞進的步驟，在任何階段達到降溫滅火的功效時便可停止，因此具有高效率滅火且降低成本或損失的功效。再者，根據本揭露的一些實施例，透過多個層 次遞進的步驟逐步進行滅火，每個步驟都有助於電池的降溫，因此即使並未在某個步驟達到完全降溫滅火，執行過的所有步驟會產生疊加的降溫效果，從而能夠以較有效率的方式達到降溫滅火的功效。
此外，相較於在開放空間以消防水箱供水對儲能設備灌澆水柱的滅火方式，大量的水會直接流經儲能設備外周圍而流向地面，且冷卻水無法直接接觸大量發熱的電池包裝體，因而降溫效果非常有限。相對而言，根據本揭露的一些實施例，滅火方法的最後一個步驟將電池系統20的電池包裝體210淹浸在液體中，且用於淹浸的液體被櫃體110所包覆，使得容置空間S1中的液體具有類似於被密封的效果，而能夠高效率地將容置空間S1中的液體都用於冷卻電池系統20，例如液體(例如，水)受熱蒸發所需的汽化熱可以均來自於電池系統20的放熱，因而可以達到良好的降溫滅火的功效。並且，電池系統20中的電池因為失火而產生的可燃性氣體或有毒氣體會被容置空間S1中的液體包覆，因此可以隔絕有毒氣體，且降低可燃性氣體的濃度，從而降低電池系統發生火災可能產生的其他災害。如此一來，本揭露之一些實施例之儲能設備可以透過上述滅火方法而成功自行降溫滅火，不需要等待消防人員到達現場才能滅火，因此具有高安全性，可應用於多種需要高安全性的場域，例如可以作為電動車的充電樁並設置在大樓或住家鄰近區域。
並且，根據本揭露的一些實施例，注液裝置40經組態以回應於液位感測器70產生的液位訊號而灌注液體以淹沒儲能櫃10的電池包裝體210而不淹沒電池管理系統230，則可以避免液體淹沒具有較高電壓端的電池管理系統230而發生觸電、漏電、甚至電擊的危險事故。
圖2繪示根據本揭露之一些實施例之儲能設備的透視圖。
請參照圖2，儲能櫃10可包含櫃體110、電池系統20、注液裝置40、噴霧滅火裝置50、氣體滅火裝置(未繪示於圖式中)、火災感測器60、液位感測器70及洩壓閥170。在一些實施例中，電池系統20可包含四組電池包裝體210及四個對應的電池管理系統230，但電池包裝體210與電池管理系統230的數量並不限於此。在一些實施例中，櫃體110具有開口117和開口118分別對應兩組電池包裝體210。門130可樞接至櫃體110之開口117及開口118的側緣。
在一些實施例中，洩壓閥170經組態以在容置空間S1內的壓力大於一閥值時開啟，此閥值小於櫃體110的抗壓強度。在一些實施例中，灌注入容置空間S1中的液體可能因為電池系統20的高溫而蒸發，蒸氣壓力過大時可透過洩壓閥170而排出。在一些實施例中，洩壓閥170亦可經組態以回應於火災感測器的訊號而開啟以排出煙霧、可燃氣體(例如，甲烷、丙烷、或其類似物)、或有毒氣體(例如，一氧化碳)。
在一些實施例中，櫃體110可具有出口控制閥440。在一些實施例中，出口控制閥440經組態以開啟並將容置空間S1中的液體釋放至櫃體110之外。在一些實施例中，出口控制閥440經組態以控制注液的流速大於出液的流速，使得電池系統20可持續處於淹浸在液體中的狀態。在一些實施例中，控制系統80經組態以控制注液裝置40的注液的流速及出口控制閥440的出液的流速。
根據本揭露的一些實施例，透過出口控制閥440的設計，可以使得淹浸電池包裝體210的液體在蒸發之前會被流進來的液體再度冷卻，從而提高容置空間S1中的液體對於電池系統20的冷卻效果，進而提高儲能設備的降溫滅火效果。
在一些實施例中，櫃體110包含混凝土本體110A及耐燃材料層120。在一些實施例中，混凝土本體110A由超高性能混凝土(ultra-high performance concrete；UHPC)所形成，耐燃材料層120直接接觸混凝土本體110A的複數個壁的一或多個內表面且暴露於容置空間S1。在一些實施例中，混凝土本體110A的壁具有小於或等於約5公分的厚度。在一些實施例中，混凝土本體110A的壁具有小於或等於約2.5公分的厚度。在一些實施例中，容置空間S1的尺寸可容許操作人員進入其中，對容置空間S1中所設置的功能組件或設備進行維修及/或操作。
在一些實施例中，混凝土本體110A可包含合成纖維、鋼纖維、上述的組合、或其類似物。在一些實施例中，合成纖維的長度為約4公釐(mm)至約20公釐，合成纖維的直徑為約0.1~0.2公釐。在一些實施例中，合成纖維佔混凝土本體110A的含量為約20kg/m3至約60kg/m3。在一些實施例中，鋼纖維的長度為約5公釐(mm)至約15公釐，鋼纖維的直徑為約0.2公釐。在一些實施例中，鋼纖維佔混凝土本體110A的含量為約120kg/m3至約200kg/m3合成纖維及/或鋼纖維可增強混凝土本體110的抗彎強度。由於混凝土本體110A包含前述的合成纖維及/或鋼纖維，並且是由超高性能混凝土所形成，因此不需要設置鋼筋結構(例如，鋼筋籠及/或多個箍筋構成的鋼筋組件)在混凝土本體110A的壁中，混凝土本體110A本身便可具有與一般鋼筋混凝土相似的抗彎折能力，使得混凝土本體110A也可以具有較小的壁厚，從而可以減低櫃體110的整體重量，而有利於櫃體110的搬運與移動。
在一些實施例中，混凝土本體110A可包含約400kg/m3至約500kg/m3之含量的卜特蘭I型水泥、卜特蘭II型水泥、卜特蘭III型水 泥、卜特蘭IV型水泥及卜特蘭V型水泥中的一者及約400kg/m3至約500kg/m3之含量的卜特蘭I型水泥、卜特蘭II型水泥、卜特蘭III型水泥、卜特蘭IV型水泥及卜特蘭V型水泥中的另一者。在一些實施例中，混凝土本體110A可包含約120kg/m3至約180kg/m3之含量的矽灰。在一些實施例中，混凝土本體110A可包含約900kg/m3至約1000kg/m3之含量的矽砂。在一些實施例中，混凝土本體110A可包含約30kg/m3至約150kg/m3之含量的石英粉。在一些實施例中，由於上述矽灰與石英粉的組合，使得混凝土本體110A相較於一般混凝土具有更高的抗壓強度。
在一些實施例中，混凝土本體110A的單位結構重量為等於或大於約2300kg/m3。在一些實施例中，混凝土本體110A的單位結構重量係為約2300kg/m3至約2700kg/m3。在一些實施例中，混凝土本體110A的抗壓強度為等於或大於約120MPa。在一些實施例中，混凝土本體110A的抗壓強度為約120MPa至約180MPa。在一些實施例中，混凝土本體110A的極限抗彎強度為大於約15MPa。如此一來，混凝土本體110A中便可以不需要設置用於提升抗彎強度的鋼筋籠及/或多個箍筋構成的鋼筋組件，使得混凝土本體110A可以具有較小的壁厚，從而可以減低櫃體110的整體重量。並且，混凝土本體110A可為櫃體110提供高抗壓強度及高抗彎強度，因而可以應用在較極端的環境(例如，承受高溫燃焰的環境)而仍能保持整體結構的完整性。
在一些實施例中，混凝土本體110A的導熱係數為等於或小於約1.8W/m．K。在一些實施例中，混凝土本體110A的導熱係數為約1.6W/m．K至約1.8W/m．K。與金屬材料或一般混凝土(其導熱係數為約1.9W/m．K至約2.1W/m．K)，本揭露之混凝土本體110A具有較佳的熱絕緣效 果，有利於減緩容置空間S1內與混凝土本體110A外之間的熱傳導，當容置空間S1中的裝置或元件需要維持在特定的高溫或低溫時，混凝土本體110A的良好熱絕緣效果有助於降低空調設備所需要的能源，可降低成本，並且具有環保節能減碳的額外功效。
在一些實施例中，耐燃材料層120包含陶瓷纖維板、陶瓷纖維棉毯、耐火泥、隔熱耐火磚、輕質骨材耐火材、隔熱材、或上述的任意組合。在一些實施例中，耐燃材料層120具有小於或等於約5公分的厚度。在一些實施例中，耐燃材料層120具有小於或等於約2.5公分的厚度。在一些實施例中，可以透過將拌合完成的混凝土漿體灌注在具有預定形狀的模具中，在混凝土漿體尚未硬化之前，將耐燃材料層120與混凝土漿體的半成品進行貼合，接著再進行養護。如此一來，硬化後的混凝土可牢固地與耐燃材料層120結合，使得混凝土本體110A與耐燃材料層120的結合界面具有高結合強度，因此耐燃材料層120不會因為受到高熱而脫落。
在一些實施例中，櫃體110經組態以耐受等於或高於至少約150℃之溫度的燃焰。在一些實施例中，櫃體110經組態以耐受等於或高於約150℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃或其他150℃~1200℃之間的溫度的燃焰。在一些實施例中，櫃體110經組態以具有大於至少約60MPa的抗壓強度。在一些實施例中，櫃體110經組態以具有大於約60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa、150MPa、160MPa、170MPa、180MPa或其他60MPa~180MPa之間的抗壓強度。在一些實施例中，櫃體110經組態以耐受等於或高於約600℃之溫度的燃焰並具有大於約120MPa的抗壓強度。在一些實施 例中，櫃體110經組態以耐受等於或高於約900℃之溫度的燃焰。在一些實施例中，櫃體110經組態以耐受等於或高於約900℃至約1200℃之溫度的燃焰。在一些實施例中，混凝土本體110A及耐燃材料層120之整體經組態以耐受等於或高於約900℃之溫度的燃焰。在一些實施例中，混凝土本體110A及耐燃材料層120之整體經組態以耐受等於或高於約900℃至約1200℃之溫度的燃焰。
在一些其他實施例中，櫃體110亦可包含鋼構材料，例如金屬厚板材。在一些實施例中，鋼構材料構成的櫃體110經組態以耐受等於或高於約150℃之溫度的燃焰(例如等於或高於約150℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃或其他150℃~1200℃之間的溫度的燃焰)並具有大於約60MPa的抗壓強度(例如大於約60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa、150MPa、160MPa、170MPa、180MPa或其他60MPa~180MPa之間的抗壓強度)。
圖3A繪示根據本揭露之一些實施例之儲能設備的櫃體110的局部示意圖。
請參照圖2與圖3A，儲能櫃10進一步包含門130和緩衝件140和240。在一些實施例中，門130可樞接至櫃體110的開口117的側緣。在一些實施例中，門130可透過門框130A樞接至櫃體110之開口117的側緣1171和1172。在一些實施例中，門130包含兩扇門片，兩扇門片左右對開，且各自樞接至櫃體110之開口117的側緣1171和1172。在一些實施例中，緩衝件140用於密封門130與櫃體110之開口117的側緣(例如，側緣1171、1172、1173和1174)之間的間隙。在一些實施例中，請參照圖2， 儲能櫃10可進一步包含另一個門130，其透過門框130A樞接至櫃體110之開口118的側緣1181和1182。在一些實施例中，門框130A設置在櫃體110上，且緩衝件140用於密封門框130A與櫃體110之開口117的側緣(例如，側緣1171、1172、1173和1174)之間的間隙。在一些實施例中，請參照圖2，緩衝件140用於密封門框130A與櫃體110之開口118的側緣(例如，側緣1181、1182、1183和1184)之間的間隙。
在一些實施例中，門130包含混凝土層131和門片框133，混凝土層131安裝在門片框133中。在一些實施例中，緩衝件240用於密封混凝土層131與門片框133之間的間隙。
在一些實施例中，緩衝件140經組態以在容置空間S1內的壓力大於一閥值時變形或破裂以產生一洩壓緩衝機制，且此閥值小於櫃體110的抗壓強度。在一些實施例中，緩衝件240經組態以在容置空間S1內的壓力大於一閥值時變形或破裂以產生一洩壓緩衝機制，且此閥值小於櫃體110的抗壓強度。在一些實施例中，注液裝置40以一第一流速灌注液體至櫃體110的容置空間S1內，容置空間S1內的液體以一第二流速透過洩壓緩衝機制往櫃體110外溢流，且第一流速大於第二流速。在一些實施例中，緩衝件140和240包含碳化矽。
根據本揭露的一些實施例，透過緩衝件140和240的設計，使得部份液體可以流出櫃體110、且維持注液的流速大於出液的流速，使得電池系統20可持續處於淹浸在液體中的狀態，且不需要透過額外的壓力感測器與控制系統來控制出液，具有操作簡單且降低成本的效果。再者，透過緩衝件140和240的設計，可以使得淹浸電池包裝體210的液體在蒸發之前會被流進來的液體再度冷卻，從而提高容置空間S1中的液體對於電池 系統20的冷卻效果，進而提高儲能設備的降溫滅火效果。
圖3B繪示根據本揭露之一些實施例之儲能設備的櫃體110的門130的局部爆炸圖。
在一些實施例中，門130包含混凝土層131及設置於混凝土層131上的耐燃材料層120。在一些實施例中，混凝土層131與耐燃材料層120的整體構成門片，緩衝件240用於密封門片與門片框133之間的間隙。
圖4繪示根據本揭露之一些實施例之儲能設備的櫃體110的立體圖。
在一些實施例中，櫃體110的混凝土本體110A進一步包括多個肋條110B，肋條110B突出於混凝土本體110A的壁110C。在一些實施例中，肋條110B的突出高度H1大於壁110C的厚度。在一些實施例中，肋條110B的突出高度H1大約是壁110C的厚度的2~5倍。在一些實施例中，混凝土本體110A的壁110C具有小於或等於約2.5公分的厚度，肋條110B的突出高度H1為大約10~13公分。
在一些實施例中，混凝土本體110A為一體成形。在一些實施例中，可以透過將拌合完成的混凝土漿體灌注在具有預定形狀的模具中，接著養護及拆模而製作出一體成形的混凝土本體110A。
圖5繪示根據本揭露之一些實施例之儲能設備1的示意圖。
在一些實施例中，儲能設備1包含多個儲能櫃10、10A和10B，滅火系統進一步包含多個注液裝置40、40A和40B。在一些實施例中，多個儲能櫃中的兩個以上的儲能櫃可以彼此完全靠攏設置，例如可以兩兩靠攏設置、或者以多個儲能櫃一組彼此靠攏設置，靠攏設置的多個儲能櫃可構成類貨櫃型的多單元組合形式儲能設備。在一些其他實施例中， 多個儲能櫃10、10A和10B亦可以彼此分隔開來設置。如圖5所示，在一些實施例中，當儲能櫃10發生火災，對儲能櫃10進行淹浸步驟後，從儲能櫃10透過緩衝件140的洩壓緩衝機制140S溢流出來的液體可透過儲能櫃10A的櫃體110與儲能櫃10A的電池系統20彼此隔絕。並且，在一些實施例中，由於櫃體110經組態以耐受相對較高的溫度的燃焰(例如，等於或高於約600℃之溫度的燃焰)並具有相對較大的抗壓強度(例如，大於約120MPa的抗壓強度)，因此即使相鄰的儲能櫃發生火災，產生高熱或因為執行淹浸步驟而產生往外溢流的液體，未發生火災的儲能櫃(例如，儲能櫃10A和10B)仍能維持良好運作而不受影響。
如本文中所使用，術語「大約」、「實質上」、「基本」及「約」用以描述及考慮小的變化。當與事件或情形結合使用時，術語可指事件或情形明確發生之情況以及事件或情形極近似於發生之情況。舉例而言，當結合數值使用時，該等術語可指小於或等於該數值之±10%之變化範圍，諸如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%或小於或等於±0.05%之變化範圍。舉例而言，若兩個值之間的差小於或等於值之平均值之±10%，諸如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%或小於或等於±0.05%，則可認為兩個數值「實質上」或「約」相同。舉例而言，「實質上」平行可指相對於0°而言小於或等於±10°之角度變化範圍，諸如小於或等於±5°、小於或等於±4°、小於或等於±3°、小於或等於±2°、小於或等於±1°、小於或等於±0.5°、小於或等於±0.1°，或小於或等於±0.05°之角度變化範圍。舉例而言，「實質上」垂 直可指相對於90°而言小於或等於±10°之角度變化範圍，諸如小於或等於±5°、小於或等於±4°、小於或等於±3°、小於或等於±2°、小於或等於±1°、小於或等於±0.5°、小於或等於±0.1°或小於或等於±0.05°之角度變化範圍。
若兩個表面之間的移位不大於5μm、不大於2μm、不大於1μm或不大於0.5μm，則可認為兩個表面共面或實質上共面。
如本文中所使用，術語「導電(conductive)」、「導電(electrically conductive)」及「導電率」係指運輸電流之能力。導電材料通常指示展現對於電流流動之極小或零阻力之彼等材料。導電率之一個量度為西門子/公尺(S/m)。通常，導電性材料係具有大於約104S/m(諸如至少105S/m或至少106S/m)之導電率的一種材料。材料之導電率有時可隨溫度變化。除非另外規定，否則在室溫下量測材料之導電率。
如本文所使用，除非上下文另外清楚地規定，否則單數術語「一(a/an)」及「該」可包括複數個指示物。在一些實施例之描述中，設置在另一組件「上」或「上方」之組件可涵蓋前一組件直接在後一組件上(例如，與之實體接觸)的情況，以及一或多個介入組件位於前一組件與後一組件之間的情況。
雖然已參考本揭露之特定實施例描述及說明本揭露，但此等描述及說明並不限制本揭露。熟習此項技術者可清楚地理解，在不脫離如由所附申請專利範圍所界定之本揭露之真實精神及範疇之情況下，可作出各種改變，且可在實施例內替代等效組件。圖式可能未必按比例繪製。由於製造程序中之變量等等，在本揭露中之工藝再現與實際設備之間可存在區別。可存在並未具體示出之本揭露之其他實施例。說明書及圖式應被 視為說明性，而非限制性。可做出修改，以使具體情形、材料、物質組成、方法或程序適應於本揭露之目標、精神及範疇。所有此類修改意欲在此隨附之申請專利範圍之範疇內。雖然已參考以特定次序執行之特定操作來描述本文中所揭示之方法，但可理解，在不脫離本揭露之教示之情況下，可組合、再細分或重新定序此等操作以形成等效方法。因此，除非在本文中具體指示，否則操作之次序及分組並非對本揭露之限制。
1:儲能設備
10:儲能櫃
10A:儲能櫃
10B:儲能櫃
20:電池系統
40:注液裝置
40A:注液裝置
40B:注液裝置
50:噴霧滅火裝置
50A:噴霧滅火裝置
60:火災感測器
60A:火災感測器
60B:火災感測器
70:液位感測器
70A:液位感測器
70B:液位感測器
80:控制系統
110:櫃體
170:洩壓閥
170A:洩壓閥
170B:洩壓閥
210:電池包裝體
230:電池管理系統
400:供液系統
410:電磁閥
410A:電磁閥
410B:電磁閥
420:出口
430:管路
50B:噴霧滅火裝置
510:電磁閥
510A:電磁閥
510B:電磁閥
520:出口
530:管路
S1:容置空間

Claims (27)

  1. 一種儲能設備，其包括：一儲能櫃，其包括一櫃體，該櫃體包括一混凝土本體及一耐燃材料層並經組態以耐受等於或高於約400℃之溫度的燃焰並具有大於約60MPa的抗壓強度，且該櫃體具有一容置空間用於容置至少一電池系統，其中該櫃體進一步包括一洩壓閥，該洩壓閥經組態以在該容置空間內的壓力大於一閥值時開啟；及一滅火系統，其包括一注液裝置，該注液裝置經組態以灌注一液體至該櫃體的該容置空間內並淹浸該至少一電池系統以進行滅火。
  2. 如請求項1之儲能設備，其中該滅火系統進一步包括一氣體滅火裝置及一噴霧滅火裝置，該氣體滅火裝置經組態以將一滅火氣體注入該至少一電池系統中，該噴霧滅火裝置經組態以噴灑霧化液滴至該至少一電池系統。
  3. 如請求項2之儲能設備，其中該滅火系統進一步包括一火災感測器，其經組態以感測該儲能櫃的火災狀況並產生至少一火災訊號，該儲能設備進一步包括一控制系統，其中：該控制系統經組態以在接收來自該火災感測器的一第一火災訊號時開啟該氣體滅火裝置；在開啟該氣體滅火裝置後，該控制系統經組態以在接收來自該火災感測器的一第二火災訊號時進一步開啟該噴霧滅火裝置；且 在開啟該噴霧滅火裝置後，該控制系統經組態以在接收來自該火災感測器的一第三火災訊號時進一步開啟該注液裝置。
  4. 如請求項3之儲能設備，其中該火災感測器包括一煙霧感測器、一溫度感測器、一可燃氣體感測器、或上述的任意組合。
  5. 如請求項1之儲能設備，其中該儲能櫃進一步包括：一門，其樞接至該櫃體之一開口側緣；及一緩衝件，用於密封該門與該櫃體之該開口側緣之間的間隙，其中該緩衝件經組態以在該容置空間內的壓力大於一閥值時變形或破裂以產生一洩壓緩衝機制，該閥值小於該櫃體的抗壓強度。
  6. 如請求項5之儲能設備，其中該注液裝置以一第一流速灌注該液體至該櫃體的該容置空間內，該容置空間內的該液體以一第二流速透過該洩壓緩衝機制往該櫃體外溢流，該第一流速大於該第二流速。
  7. 如請求項1之儲能設備，其中該注液裝置經組態以在火災延燒前淹浸該至少一電池系統。
  8. 如請求項7之儲能設備，其中該注液裝置經組態以在小於10分鐘的灌注時間內淹浸該至少一電池系統。
  9. 如請求項8之儲能設備，其中該注液裝置經組態以大於約6公升/秒之 流速灌注該液體至該櫃體的該容置空間內。
  10. 如請求項1之儲能設備，其中：該滅火系統進一步包括一液位感測器，該液位感測器經組態以感測該容置空間內的液位；且該至少一電池系統包括複數個電池包裝體(pack)及一電池管理系統(battery management system，BMS)位於該複數個電池包裝體上方，該注液裝置經組態以回應於該液位感測器的一液位訊號而灌注該液體以淹沒該些電池包裝體而不淹沒該電池管理系統。
  11. 如請求項10之儲能設備，其中該滅火系統進一步包括一火災感測器，該注液裝置經組態以回應於該火災感測器產生的至少一火災訊號而開啟，該火災感測器及該液位感測器配置於該櫃體中且位於該電池包裝體與該些電池管理系統之外。
  12. 如請求項10之儲能設備，其中該洩壓閥位於該複數個電池包裝體的上方，且該洩壓閥經組態以回應於該火災感測器產生的至少一火災訊號而開啟。
  13. 如請求項1之儲能設備，其中該混凝土本體係由一超高性能混凝土(ultra-high performance concrete；UHPC)所形成，該耐燃材料層直接接觸該混凝土本體的複數個壁的一或多個內表面且暴露於該容置空間。
  14. 如請求項13之儲能設備，其中該混凝土本體進一步包括複數個肋條，該複數個肋條突出於該複數個壁，且該複數個肋條的一突出高度大於該複數個壁的一厚度。
  15. 如請求項1之儲能設備，其進一步包括複數個該儲能櫃，該滅火系統進一步包括複數個該注液裝置，各該注液裝置經組態以灌注該液體至各該櫃體的各該容置空間內並淹浸各該至少一電池系統以進行滅火。
  16. 如請求項15之儲能設備，其中該些儲能櫃進一步包括一能源管理系統，該能源管理系統經組態以將該些儲能櫃中的其中一者的該至少一電池系統的電池的能量移轉到該些儲能櫃中的另外一者的該至少一電池系統中。
  17. 如請求項1之儲能設備，其中該櫃體包括一出口控制閥，其經組態以開啟並透過一出液流速將該容置空間內的該液體釋放至該櫃體之外，其中該出口控制閥經組態以控制該液體灌注至該容置空間內的一注液流速大於該出液流速。
  18. 如請求項1之儲能設備，其中該容置空間的一尺寸經組態以容許操作人員進入其中。
  19. 一種儲能設備的滅火方法，其包括：提供一儲能設備，其包括： 一儲能櫃，其包括一櫃體，該櫃體包括一混凝土本體及一耐燃材料層並經組態以耐受等於或高於約400℃之溫度的燃焰並具有大於約60MPa的抗壓強度，且該櫃體具有一容置空間用於容置至少一電池系統，其中該櫃體進一步包括一洩壓閥；及一滅火系統，其包括一注液裝置及一火災感測器，該火災感測器經組態以感測該儲能櫃的火災狀況並產生至少一火災訊號；執行一淹浸步驟，其包括：回應於該火災感測器產生的一第一火災訊號，以該注液裝置灌注一液體至該櫃體的該容置空間內並淹浸該至少一電池系統以進行滅火；及當該容置空間內的壓力大於一閥值時，開啟該洩壓閥。
  20. 如請求項19之滅火方法，進一步包括：執行一氣體滅火步驟，其包括：回應於該火災感測器產生的一第二火災訊號，將一滅火氣體注入該至少一電池系統中；及在執行該氣體滅火步驟後，回應於該火災感測器產生的一第三火災訊號，執行一噴霧滅火步驟，其包括：噴灑霧化液滴至該至少一電池系統，其中該淹浸步驟是在該噴霧滅火步驟之後進行。
  21. 如請求項19之滅火方法，其中該儲能櫃進一步包括：一門，其樞接至該櫃體之一開口側緣；及一緩衝件，用於密封該門與該櫃體之該開口側緣之間的間隙；該方法進一步包括： 在該容置空間內的壓力大於一閥值時，使該緩衝件變形或破裂以產生一洩壓緩衝機制；及使該容置空間內的該液體透過該洩壓緩衝機制往該櫃體外溢流，其中該注液裝置以一第一流速灌注該液體至該櫃體的該容置空間內，該容置空間內的該液體以一第二流速透過該洩壓緩衝機制往該櫃體外溢流，且該第一流速大於該第二流速。
  22. 如請求項19之滅火方法，其中該至少一電池系統包括複數個電池包裝體及一電池管理系統位於該複數個電池包裝體上方，該滅火系統進一步包括一液位感測器，該淹浸步驟進一步包括：回應於該液位感測器產生的一液位訊號而灌注該液體以淹沒該些電池包裝體而不淹沒該電池管理系統。
  23. 如請求項22之滅火方法，其中該洩壓閥位於該複數個電池包裝體的上方，該方法進一步包括：回應於該火災感測器產生的該至少一火災訊號而開啟該洩壓閥。
  24. 如請求項19之滅火方法，其中該儲能設備進一步包括複數個乾儲能櫃，其包括至少相鄰設置的一第一儲能櫃及一第二儲能櫃，該方法進一步包括：對該第一儲能櫃進行該淹浸步驟，其中從該第一儲能櫃溢流出來的該液體透過該第二儲能櫃的該櫃體與該第二儲能櫃的該至少一電池系統彼此隔絕。
  25. 一種儲能設備，其包括：一儲能櫃，其包括一櫃體，該櫃體包括一混凝土本體及一耐燃材料層並經組態以耐受等於或高於約400℃之溫度的燃焰，且該櫃體具有一容置空間用於容置至少一電池系統，其中該櫃體進一步包括一洩壓閥，該洩壓閥經組態以在該容置空間內的壓力大於一閥值時開啟；及一滅火系統，其包括一注液裝置，該注液裝置經組態以灌注液體至該櫃體的該容置空間內並淹浸該至少一電池系統以進行滅火。
  26. 如請求項25之儲能設備，其中該至少一電池系統包括複數個電池包裝體及一電池管理系統位於該複數個電池包裝體上方，且該洩壓閥位於該複數個電池包裝體的上方。
  27. 如請求項25之儲能設備，其中該閥值小於該櫃體的抗壓強度。
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