一种储能电站消防系统及其控制方法与流程

2021-01-20 14:01:40|

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本发明涉及电化学储能技术领域，尤其涉及一种储能电站消防系统及其控制方法。

背景技术：

电化学储能是未来发展的方向之一。电化学储能指的是以锂电池为代表的各类二次电池储能。与机械储能等传统储能方式相比，电化学储能便捷易安装，可灵活运用于发电侧、输配电侧和用电侧。截至2019年年底，中国已投运电化学储能的累计装机规模为1709.6mw，同比增长59.4%；在各类电化学储能技术中，锂离子电池的累计装机规模最大，为1378.3mw。据cnesa保守估计，2020年国内电化学储能市场将继续稳步发展，预计累计装机规模可达到2726.7mw。“十四五”期间，随着更多利好政策的发布，电化学储能应用的支持力度将逐步加大，市场规模不断增加，年复合增长率（2020-2024）将保持在55%左右，预计到2024年底，我国电化学储能的市场装机规模将超过15gw。

然而，随着电化学储能电站的高速发展，一些安全问题逐渐暴露出来。由于锂离子电池低自放电率，高比能量，环境友好等优点，锂离子电池越发成为储能领域的不可或缺的组成部分。但是其存储着电能、化学能，在一些滥用情况下，非常容易发生热失控，且很难抑制。对于大规模储能系统单体电池的容量更大，电池数量更多，电池簇并联数量更大，电池出现故障的概率也大大增加。如果没有有效的灭火措施，阻止电池热失控传播，容易造成大面积的火焰蔓延甚至爆炸事故的发生。一旦预制舱内发生大面积火灾，成千上万个电池参与燃烧，常规的灭火手段根本无法抑制，甚至有可能引发周围的储能预制舱发生火灾，造成储能电站大面积着火，带来重大的经济损失。

技术实现要素：

本发明提供了一种储能电站消防系统及其控制方法，以解决现有技术中存在的储能电站的预制舱起火难以抑制的问题。

本发明提供一种储能电站消防系统，包括控制装置、储能预制舱、储液池、升降装置、第一灭火装置以及第二灭火装置；所述升降装置设置于所述储液池内，所述储能预制舱设置于所述升降装置上，且正常状态时所述储能预制舱高于储液池内的灭火流体的液位；

所述储能预制舱内分布设置有检测装置及至少一个电池簇，所述控制装置、第一灭火装置以及第二灭火装置设置于所述储能预制舱内；

所述控制装置用于接收所述检测装置发送的检测信号并进行分析，根据分析结果生成不同的控制信号，所述控制信号包括第一灭火控制信号、第二灭火控制信号和下降控制信号，所述第一灭火控制信号用于控制开启所述第一灭火装置，所述第二灭火控制信号用于控制开启所述第二灭火装置，所述下降控制信号用于控制所述升降装置下降以使所述储能预制舱没入所述储液池的灭火流体中。

在一些实施例中，所述检测装置包括至少一个烟雾传感器和多个温度传感器，所述至少一个烟雾传感器用于采集所述储能预制舱内烟雾浓度信号并发送至所述控制装置，所述多个温度传感器用于采集所述储能预制舱内各区域的温度信号并发送至所述控制装置；

所述控制装置还用于当任意一个烟雾传感器检测到的烟雾浓度大于预设浓度阈值或者任意一个温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时生成第一灭火控制信号；当超过第一预设数量的温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时生成第二灭火控制信号；当超过第二预设数量的温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时生成下降控制信号。

在一些实施例中，所述控制系统还包括控制室，所述控制装置设置于所述控制室内；

所述控制室内还设置有过程控制系统、电池管理系统、配电系统以及备用电源，所述过程控制系统、电池管理系统、配电系统与所述电池簇以及备用电源连接；

所述控制装置还用于生成第二灭火控制信号的同时生成主线断开控制信号以及备用电源供电控制信号，所述主线断开控制信号用于控制断开所述过程控制系统、电池管理系统、配电系统与所述电池簇的电连接，所述备用电源供电控制信号用于控制所述备用电源为所述电池管理系统供电。

在一些实施例中，所述第一灭火装置为气体灭火装置，气体灭火剂采用全氟己酮或者七氟丙烷。

在一些实施例中，所述第二灭火装置包括泵体、管路、电磁阀以及多个喷头，所述泵体通过所述管路与所述多个喷头连接，所述电磁阀设置在所述管路上，所述多个喷头分布在所述储能预制舱内；

所述泵体用于从所述储液池中取灭火流体，经所述管路输送至所述多个喷头，所述电磁阀设置在所述管路上，所述第二灭火控制信号用于控制所述电磁阀开启。

在一些实施例中，所述升降装置包括液压支架和支撑平台，所述液压支架用于支撑所述支撑平台，所述储能预制舱设置于所述支撑平台上；

所述液压支架配合设置有液压缸，所述下降控制信号用于控制所述液压缸减压使得所述液压支架下降。

本发明还提供一种储能电站消防系统的控制方法，应用于上述的储能电站消防系统，包括：

控制装置接收检测装置发送的检测信号并进行分析；

根据分析结果生成不同的控制信号，所述控制信号包括第一灭火控制信号、第二灭火控制信号和下降控制信号，第一灭火控制信号用于控制开启第一灭火装置，第二灭火控制信号用于开启所述第二灭火装置，所述下降控制信号用于控制所述升降装置下降以使所述储能预制舱没入所述储液池的灭火流体中。

所述方法还包括：

当任意一个烟雾传感器检测到的烟雾浓度大于预设浓度阈值或者任意一个温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时，所述控制装置生成第一灭火控制信号；

当超过第一预设数量的温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时，所述控制装置生成第二灭火控制信号；

当超过第二预设数量的温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时，所述控制装置生成下降控制信号。

在一些实施例中，所述控制系统还包括控制室，所述控制装置设置于所述控制室内；

所述方法还包括：

所述控制装置生成第二灭火控制信号的同时生成主线断开控制信号以及备用电源供电控制信号，所述主线断开控制信号用于控制断开所述过程控制系统、电池管理系统、配电系统与所述电池簇的电连接，所述备用电源供电控制信号用于控制所述备用电源为所述电池管理系统供电。

在一些实施例中，所述第一预设数量为温度传感器总数的20%，所述第二预设数量为温度传感器总数的60%。

本发明提供的储能电站消防系统及其控制方法，至少包括如下有益效果：

（1）储能电站设置于储液池上，在满足预设的条件下可将储能预制舱沉入灭火流体中，防止火灾进一步扩大，减少经济损失；

（2）按照火灾的危险等级采取不同的灭火措施，最大限度的减少经济损失；

（3）第二灭火装置可直接从储液池中取灭火流体进行灭火，路径短，水压大、冷却效果强，充分发挥邻水优势；

（4）当火灾进行到一定程度时切断过程控制系统、电池管理系统、配电系统与电池簇的电连接，防止进一步发生电气火灾

（5）当火灾危险性高时可迅速将储能预制舱沉入灭火流体中，防止波及其他储能预制舱或其他设备，因此可以缩小储能预制舱之间或者与其他设备的间距，节省整个储能电站的占地面积。

附图说明

图1为本发明提供的储能电站消防系统一种实施例的结构示意图。

图2为本发明提供的储能电站消防系统中储能预制舱一种实施例的示意图。

图3为本发明提供的储能电站消防系统中检测装置一种实施例的结构示意图。

图4为本发明提供的储能电站消防系统中第二灭火装置一种实施例的结构示意图。

图5为本发明提供的储能电站消防系统中控制装置一种实施例的结构示意图。

图6为本发明提供的储能电站消防系统中升降装置一种实施例的结构示意图。

图7为本发明提供的储能电站消防系统中控制室一种实施例的结构示意图。

图8为本发明提供的储能电站消防系统的控制方法一种实施例的流程图。

具体实施方案

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

参考图1和图2，在一些实施例中，提供一种储能电站消防系统，包括控制装置1、储能预制舱2、储液池3、升降装置4、第一灭火装置5以及第二灭火装置6；升降装置4设置于储液池3内，储能预制舱2设置于升降装置4上，且正常状态时储能预制舱2高于储液池3内的灭火流体的液位；

储能预制舱2内分布设置有检测装置及至少一个电池簇7，控制装置1、第一灭火装置5以及第二灭火装置6设置于储能预制舱2内；

控制装置1用于接收检测装置发送的检测信号并进行分析，根据分析结果生成不同的控制信号，不同的控制信号包括第一灭火控制信号、第二灭火控制信号和下降控制信号，第一灭火控制信号用于控制开启第一灭火装置5，第二灭火控制信号用于控制开启第二灭火装置6，下降控制信号用于控制升降装置4下降以使储能预制舱2没入储液池3的灭火流体中。

本实施例提供的储能电站消防系统，储能电站设置于储液池上，在满足预设的条件下可将储能预制舱沉入灭火流体中，防止火灾进一步扩大，减少经济损失。

在一些实施例中，灭火流体为水，成本低且灭火降温效果好。

参考图3，在一些实施例中，检测装置包括至少一个烟雾传感器8和多个温度传感器9，至少一个烟雾传感器8用于采集储能预制舱内烟雾浓度信号并发送至控制装置1，多个温度传感器9用于采集储能预制舱2内各区域的温度信号并发送至控制装置1。

至少一个烟雾传感器8和多个温度传感器9分布于储能预制舱2的各个区域。

控制装置1接收至少一个烟雾传感器8发送的烟雾浓度信号以及多个温度传感器9发送的温度信号，并进行分析，当任意一个烟雾传感器检测到的烟雾浓度大于预设浓度阈值或者任意一个温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时，在此情况下，火灾危险性较小，控制装置1生成第一灭火控制信号开启至第一灭火装置。

在一些实施例中，第一灭火装置5为气体灭火装置，气体灭火剂采用全氟己酮或者七氟丙烷。第一灭火装置5设置于储能预制舱角。

在一些实施例中，当超过第一预设数量的温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时，此时火灾危险性进一步扩大，控制装置1生成第二灭火控制信号开启第二灭火装置6。

在一些实施例中，第一预设数量为温度传感器总数的20%，即当有超过总数的20%的温度传感器检测到的温度大于预设阈值时生成第二灭火控制信号。

在一些实施例中，参考图4，第二灭火装置6包括泵体61、管路62、电磁阀63以及多个喷头64，泵体61通过管路62与多个喷头64连接，电磁阀63设置在管路62上，多个喷头64分布在储能预制舱2内，作用范围覆盖所有的电池簇；

泵体61用于从储液池3中取灭火流体，经管路62输送至多个喷头64，电磁阀63设置在管路62上，第二灭火控制信号用于控制电磁阀63开启，为保证喷头处压力，可设置多个泵体。

泵体61直接从储液池中取灭火流体对储能预制舱2进行灭火，路径短，水压大、冷却效果强，充分发挥邻水优势。

在一些实施例中，当超过第二预设数量的温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时，此时预示着储能预制舱2内已经大面积起火，已经没有抢救的必要，且火灾有向其他舱体传播的风险，控制装置1生成下降控制信号，控制升降装置4下降，使得储能预制舱沉入灭火流体中，防止火灾进一步扩大而危及其他储能预制舱或者其他设施，减少经济损失。

在一些实施例中，第二预设数量为温度传感器总数的60%，即当有超过总数的60%的温度传感器检测到的温度大于预设阈值时，能预制舱2内已经大面积起火，已经没有抢救的必要，且火灾有向其他舱体传播的风险。

参考图5，控制装置1包括接收模块11和判断模块12，接收模块11用于接收至少一个烟雾传感器8发送的烟雾浓度信号以及多个温度传感器9发送的温度信号，判断模块12用于判断烟雾浓度是否大于预设浓度阈值以及各个温度传感器检测到的温度大于是否预设温度阈值，当任意一个烟雾传感器检测到的烟雾浓度大于预设浓度阈值或者任意一个温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时生成第一灭火控制信号，当超过第一预设数量的温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时生成第二灭火控制信号，当超过第二预设数量的温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时生成下降控制信号。

在一些实施例中，参考图6，升降装置4包括液压支架41和支撑平台42，液压支架41用于支撑该支撑平台42，储能预制舱2设置于支撑平台42上；

液压支架41配合设置有液压缸，下降控制信号用于控制液压缸减压使得液压支架41下降。

此外，当储能预制舱2的热危险性完全消失后，控制装置1还可生成上升控制信号，控制液压缸升压使得液压支架41上升，方便对储能预制舱2进行检修处理。

在一些实施例中，参考图7，所述系统还包括控制室10，控制装置1设置于控制室10内；

控制室10内还设置有过程控制系统11、电池管理系统12、配电系统13以及备用电源14，过程控制系统11、电池管理系统12、配电系统13与电池簇7以及备用电源14连接；

控制装置1还用于生成第二灭火控制信号的同时生成主线断开控制信号以及备用电源供电控制信号，主线断开控制信号用于控制断开过程控制系统11、电池管理系统12、配电系统13与电池簇7的电连接，备用电源供电控制信号用于控制备用电源14为电池管理系统12供电。

控制装置在生成第二灭火信号的同时，生成主线断开控制信号控制断开过程控制系统11、电池管理系统12、配电系统13与电池簇7的电连接，防止电气火灾的进一步发生。备用电源14为ip67防水等级的备用电源。

在一些实施例中，储能预制舱为标准40英尺预制舱，尺寸为12.192×2.438×2.591立方米，包含电池簇与控制室，预制舱总重约25吨，系统容量1~2mwh，升降装置的支撑平台尺寸为14×3.5立方米。

在一些实施例中，储能电站包括多个储能预制舱，储液池的占地面积略大于整个储能电站的设计面积，还设置有进水口和出水口，以调整储液容量，保证液位能够没过储能预制舱。一个储液池上方可设置多个升降装置及多个储能预制舱，正常储能电站为满足防火间距及消防通道的要求，储能预制舱之间的间距最小为3m。本实施例提供的消防系统不用考虑防火间距及消防通道等问题，储能预制舱之间的间距设计为2m，节省了占地面积。

综上，本发明提供的储能电站消防系统，至少包括如下有益效果：

（1）储能电站设置于储液池上，在满足预设的条件下可将储能预制舱沉入灭火流体中，防止火灾进一步扩大，减少经济损失；

（2）按照火灾的危险等级采取不同的灭火措施，最大限度的减少经济损失；

（3）第二灭火装置可直接从储液池中取灭火流体进行灭火，路径短，水压大、冷却效果强，充分发挥邻水优势；

（4）当火灾进行到一定程度时切断过程控制系统、电池管理系统、配电系统与电池簇的电连接，防止进一步发生电气火灾

在一些实施例中，参考图8，还提供一种储能电站消防系统的控制方法，应用于上述的储能电站消防系统，包括：

步骤s201，控制装置接收检测装置发送的检测信号并进行分析；

步骤s202，根据分析结果生成不同的控制信号，所述控制信号包括第一灭火控制信号、第二灭火控制信号和下降控制信号，第一灭火控制信号用于控制开启第一灭火装置，第二灭火控制信号用于控制开启所述第二灭火装置，下降控制信号用于控制所述升降装置下降以使所述储能预制舱没入所述储液池的灭火流体中。

在一些实施例中，检测装置包括至少一个烟雾传感器和多个温度传感器，所述至少一个烟雾传感器用于采集所述储能预制舱内烟雾浓度信号并发送至所述控制装置，所述多个温度传感器用于采集所述储能预制舱内各区域的温度信号并发送至所述控制装置；

所述方法还包括：

当超过第一预设数量的温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时，所述控制装置生成第二灭火控制信号；

当超过第二预设数量的温度传感器检测到的温度大于预设温度阈值时，所述控制装置生成下降控制信号。

在一些实施例中，所述控制系统还包括控制室，所述控制装置设置于所述控制室内；

所述方法还包括：

所述控制装置生成第二灭火控制信号的同时生成主线断开控制信号以及备用电源供电控制信号，所述主线断开控制信号用于控制断开所述过程控制系统、电池管理系统、配电系统与所述电池簇的电连接，所述备用电源供电控制信号用于控制所述备用电源为所述过程控制系统、电池管理系统和配电系统供电。

在一些实施例中，所述第一预设数量为温度传感器总数的20%，所述第二预设数量为温度传感器总数的60%。

本实施例提供的储能电站消防系统的控制方法，执行主体为上述储能电站消防系统中的控制装置，具体原理请参考储能电站消防系统的描述，在此不再赘述。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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