一种磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略技术方案

本发明专利技术提供的磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略，涉及消防领域，包括设置在电池预制舱内的火灾报警控制器、BMS电池管理系统、分别通信连接于火灾报警控制器的灭火系统和火灾探测报警系统；火灾探测报警系统设定可燃气体浓度报警的第一报警阈值，当火灾探测报警系统对可燃气体浓度的检测值到达第一报警阈值时，BMS电池管理系统检测PCS断路器跳闸后，联动火灾报警控制器启动灭火系统；本发明专利技术的控制策略采用监测电池预制舱内可燃气体浓度达第一报警阈值联动电池预制舱内灭火系统启动的方式，迅速获知电池失效，最短时间内启动灭火系统，对电池热失控发生的火灾快速灭火和降温冷却，防止电池发生复燃。

A control strategy of the fire extinguishing system in the battery prefabricated cabin of the lithium iron phosphate energy storage power station

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略
本专利技术涉及消防领域，具体涉及一种磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略。
技术介绍
相关研究表明，磷酸铁锂电池在过充电情况下主要反应形式为持续释放大量的可燃烟雾，持续时间长，一般不会发生主动式着火或者爆炸，但电池热失控过程中会产生大量有毒可燃烟气，在封闭空间内具有爆炸的风险。为了实现锂离子储能电池火灾安全的目标，需要采取各种主动和被动的消防技术与对策，以减轻火场中和火场周边人员的伤亡、减少相关的财产损失，同时还要尽可能的降低火灾对环境的破坏和影响。目前国内储能电站中单预制舱的消防灭火措施均依据日本规范《电力贮存用电池规程》，采用管网全淹没的气体灭火系统，灭火介质为七氟丙烷。然而，七氟丙烷对于电池储能电站火灾的灭火效能未得到有效验证。已有的灭火实验研究对象均为锂离子单体电池，现有电网侧储能电站中的单个储能电池预制舱容量约为1MW/2MWh，远远高于锂离子单体和模组电池容量，灭火剂扑救储能电站预制舱火灾的灭火效果缺少实验数据支撑。如何解决灭火剂施加结束后电池火灾复燃的问题，是现有技术研究的难点。由于电池的结构设计特点，灭火剂难以进入电池内部进一步阻断化学反应或者进行冷却，因此需明确不同场景电化学储能系统消防灭火策略，彻底解决灭火剂停止释放后，电池内部的反应余热的降温冷却问题，防止电池发生复燃。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略，通过检测电池预制舱内可燃气体浓度联动灭火系统，有效扑灭由过充引起的磷酸铁锂电池模组火灾，并对起火的磷酸铁锂电池模组降温冷却，防止磷酸铁锂电池模组发生复燃。为达成上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略，包括如下步骤：在电池预制舱内设置安装火灾报警控制器、BMS电池管理系统、灭火系统和火灾探测报警系统，所述灭火系统和火灾探测报警系统分别通信连接于火灾报警控制器；设置火灾探测报警系统检测可燃气体浓度的第一报警阈值；当火灾探测报警系统对可燃气体浓度的检测值到达第一报警阈值时，联动BMS电池管理系统检测PCS断路器跳闸后，同时联动火灾报警控制器启动灭火系统。本专利技术的控制策略采用监测电池预制舱内磷酸铁锂电池模组热失控、导致电解液泄露产生可燃气体浓度的方式，联动电池预制舱内的灭火系统；通过迅速获知电池失效，最短时间内启动灭火系统，达到快速灭火、有效控制电池热失控蔓延和扩大的目的，降低锂离子储能电池火灾风险，保障锂离子储能电池的安全运行。进一步的，所述灭火系统为细水雾灭火系统；所述细水雾灭火系统包括细水雾灭火系统管网和在电池预制舱内任一个电池模组内安装的细水雾喷头，所述任一个细水雾喷头连接至细水雾灭火系统管网；所述电池模组包括电池外壳和设置在电池外壳内的电池，所述电池外壳的一个侧板设置有开口，在电池外壳的其他侧板设置有网孔区；所述开口的顶边与电池外壳顶板内表面高度一致，开口的底边不低于电池上表面；所述网孔区横跨所属侧板的整个宽度，网孔区的顶边低于电池外壳顶板内表面15～20cm，网孔区的底边不低于电池上表面；所述细水雾喷头从开口向电池外壳内伸入，细水雾喷头的喷放方向朝向电池上表面和电池外壳顶板内表面之间的区域。该细水雾灭火系统相对于现在普适的圆形喷头，设计了细水雾喷头，细水雾喷头为扁平扇形结构，在扇形曲面上沿弧线方向设置有一排喷水口，一方面是为了减少整个细水雾喷头的厚度，在对现有电池外壳改动不大的情况下使其能够顺利安装在电池外壳内，另一方面沿弧线设置一排喷水口也能够让细水雾迅速布满电池外壳内部空间，其喷射出的是有一定厚度的扇面细水雾，扇面细水雾能迅速扑灭火焰并降低起火模组温度开始冷却，防止电池发生复燃。进一步的，所述电池上表面距离电池外壳顶板内表面的距离不低于50cm，电池侧表面距离电池外壳侧板内表面的距离不低于20cm，网孔区的开孔率为20～30％。网孔区有利于电池起火时有毒、易燃气雾从电池外壳内排除，减小电池发生爆炸的概率，同时避免温度急剧升高。进一步的，所述电池预制舱内还设置有可燃气防爆系统，可燃气防爆系统通信连接于BMS电池管理系统；所述火灾探测报警系统设置有检测可燃气体浓度的第二报警阈值，第二报警阈值小于第一报警阈值，当火灾探测报警系统对可燃气体浓度的检测值到达第二报警阈值时，联动BMS电池管理系统启动可燃气防爆系统，可燃气防爆系统为设置在电池预制舱内的防爆电动风机，防爆电动风机用于降低电池预制舱内的可燃蒸汽和可燃气体的浓度。通过在可燃气体浓度较低时，先采用防爆电动风机向电池预制舱外排除可燃气体，降低可燃气体浓度，减小电池预制舱发生爆炸起火的概率，进而避免发生火灾。进一步的，所述电池预制舱内还设置有感温探测器和感烟探测器，所述感温探测器和感烟探测器分别通信连接于火灾报警控制器；当火灾探测报警系统对可燃气体浓度的检测值到达第二报警阈值、一个感温探测器动作且舱级PCS断路器跳闸时，或一个感温探测器、一个感烟探测器同时动作且舱级PCS断路器跳闸时，联动火灾报警控制器启动灭火系统。避免由于火灾探测报警系统未响应时，也能启动灭火系统，提高灭火系统启动控制的准确性。进一步的，所述磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略还包括用于远程监控电池预制舱运行情况的远程监控系统，且当舱级PCS断路器拒跳时，远程监控系统经视频判断火灾阶段后，远程应急启动灭火系统。所述磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略还包括当舱级PCS断路器拒跳时，启动设置在电池预制舱外全站消防主机上的现场应急按钮，现场应急按钮联动火灾报警控制器启动灭火系统。由以上技术方案可知，本专利技术的技术方案提供的磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略，获得了如下有益效果：本专利技术公开的磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略，包括设置在电池预制舱内的火灾报警控制器、BMS电池管理系统、分别连接于火灾报警控制器的灭火系统和火灾探测报警系统；火灾探测报警系统设定可燃气体浓度报警的第一报警阈值，当火灾探测报警系统对可燃气体浓度的检测值到达第一报警阈值时，BMS电池管理系统检测PCS断路器跳闸后，联动火灾报警控制器启动灭火系统；本专利技术的控制策略采用监测电池预制舱内可燃气体浓度达第一报警阈值联动电池预制舱内灭火系统启动的方式，迅速获知电池失效，最短时间内启动灭火系统，对电池热失控发生的火灾快速灭火、控制火势蔓延和扩大，防止电池发生复燃。本专利技术控制策略中选用的细水雾灭火系统结合电池的结构设计特点，通过在扑灭电池模组上的明火时，吸收电池模组的燃烧热汽化，对电池模组进行快速冷却，因此在灭火后能有效防止电池复燃。此外，本专利技术的控制策略在相较于传统方案，采用分级预警机制，除了可以实现灭火功能，还可以实现安全预警和控制爆炸；并且本专利技术策略操作、控制、使用简便，由于快速获得电池失效，迅速启动灭火系统，使得电池体所释放出的可燃蒸汽和可燃气体的量减少，减小对环境污染。应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略，其特征在于，包括如下步骤：/n在电池预制舱内设置安装火灾报警控制器、BMS电池管理系统、灭火系统和火灾探测报警系统，所述灭火系统和火灾探测报警系统分别通信连接于火灾报警控制器；/n设置火灾探测报警系统检测可燃气体浓度的第一报警阈值；/n当火灾探测报警系统对可燃气体浓度的检测值到达第一报警阈值时，联动BMS电池管理系统检测PCS断路器跳闸后，同时联动火灾报警控制器启动灭火系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略，其特征在于，包括如下步骤：
在电池预制舱内设置安装火灾报警控制器、BMS电池管理系统、灭火系统和火灾探测报警系统，所述灭火系统和火灾探测报警系统分别通信连接于火灾报警控制器；
设置火灾探测报警系统检测可燃气体浓度的第一报警阈值；
当火灾探测报警系统对可燃气体浓度的检测值到达第一报警阈值时，联动BMS电池管理系统检测PCS断路器跳闸后，同时联动火灾报警控制器启动灭火系统。


2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略，其特征在于，所述灭火系统为细水雾灭火系统；
所述细水雾灭火系统包括细水雾灭火系统管网和在电池预制舱内任一个电池模组内安装的细水雾喷头，所述任一个细水雾喷头连接至细水雾灭火系统管网；
所述电池模组包括电池外壳和设置在电池外壳内的电池，所述电池外壳的一个侧板设置有开口，在电池外壳的其他侧板设置有网孔区；所述开口的顶边与电池外壳顶板内表面高度一致，开口的底边不低于电池上表面；所述网孔区横跨所属侧板的整个宽度，网孔区的顶边低于电池外壳顶板内表面15～20cm，网孔区的底边不低于电池上表面；
所述细水雾喷头从开口向电池外壳内伸入，细水雾喷头的喷放方向朝向电池上表面和电池外壳顶板内表面之间的区域。


3.根据权利要求2所述的磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略，其特征在于，所述电池上表面距离电池外壳顶板内表面的距离不低于50cm，电池侧表面距离电池外壳侧板内表面的距离不低于20cm，网孔区的开孔率为20～30％。


4.根据权利要求2所述的磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭火系统控制策略，其特征在于，所述细水雾喷头为扁平扇形结构，在扇形曲面上沿弧线方向设置有一排喷水口。


5.根据权利要求1所述的磷酸铁锂储能电站电池预制舱灭...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏宇，陈刚，王铭民，骆明宏，马青山，钱磊，侍成，王庭华，黄峥，王智睿，薛伟强，胡新雨，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32