锂电池灭火系统灭火剂充装量、有效量控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于电池储能系统安全领域，公开一种锂电池灭火系统灭火剂充装量、有效量控制方法；所述确定方法，包括：确定锂电池系统所需灭火剂的有效用量M；根据灭火气瓶的参数以及所述有效用量M确定锂电池灭火剂最低充装量M

【技术实现步骤摘要】
锂电池灭火系统灭火剂充装量、有效量控制方法及装置


[0001]本专利技术属于电池储能系统安全领域，具体涉及一种锂电池灭火系统灭火剂充装量、有效量控制方法及装置。

技术介绍

[0002]在众多的储能技术中，电化学储能因其具有响应时间短、能量密度大、维护成本低、灵活方便等优点，是大规模储能技术的重要发展方向。储能装机规模的扩大，储能项目持续高速增长的态势，昭示着锂离子电池储能商业化运行已然明朗，储能市场更是释放出积极信号，而且随着电改的不断推进与深入，储能将会越来越多的参与到电力市场中来，在用户侧、电网侧和辅助服务领域发挥更重要的作用。然而，从目前的应用效果来看，集装箱式储能系统存在着一个突出的问题，即集装式储能系统内部的某个/某些电池出现安全问题后极易形成系统性火灾，烧毁整个集装箱。
[0003]集装箱式储能系统火灾事故，既造成了巨大的经济损失，使整个储能电站陷入瘫痪，同时对行业发展产生了极为不利的负面影响。然而，目前应用于集装式储能系统的火灾事故的消防灭火技术是采取灭火预警系统控制气瓶或管网式灭火装置，由于锂离子电池火灾具有自身的特殊性，并且从灭火容器来说，规定喷射时间内灭火介质无法全部喷出，这些使得常规灭火剂的配置量总是大于有效用量，为了保证高灭火成功率，大量灭火介质没有起到作用就溢出储能系统。关于灭火介质的用量一直是消防安全所研究的重点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种锂电池灭火系统灭火剂充装量、有效量控制方法及装置，在保证有效灭火的前提下，对电池进行灭火降温，防止大规模火灾发生，以避免灭火介质损失过大的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种锂电池灭火系统灭火剂充装量控制方法，包括：
[0007]确定锂电池系统所需灭火剂的有效用量M；
[0008]根据灭火气瓶的参数以及所述有效用量M确定锂电池灭火剂最低充装量M
c1
；
[0009]按照所述最低充装量M
c1
控制充装灭火气瓶。
[0010]本专利技术进一步的改进在于：所述确定锂电池系统所需灭火剂的有效用量M的步骤具体包括：
[0011]通过锥形量热仪计算锂电池系统中单块锂离子电池热失控过程的热释放速率并积分得到单块锂离子电池的热释放量q，单块锂离子电池的热释放量q乘以锂电池系统中电池的总数量得到锂电池系统的总热释放量Q；
[0012]采用如下公式计算锂电池系统所需灭火剂的有效用量M：
[0013][0014]C
i
为灭火设计浓度；V为锂电池系统的灭火容器体积；k为修正系数，K＝1；ρ为20℃时七氟丙烷饱和蒸汽密度，kg/m3。
[0015]本专利技术进一步的改进在于：所述灭火设计浓度为8％
‑
10％。
[0016]本专利技术进一步的改进在于：所述根据灭火气瓶的参数以及所述有效用量M确定锂电池灭火剂最低充装量M
c1
的步骤，具体包括：
[0017]通过灭火剂灭火气瓶内外压差确定灭火剂喷射速度v：
[0018][0019]K1＝6.67*S
喷口
＝1.02x10
‑3[0020]其中，v为灭火剂七氟丙烷的喷射速率，单位kg/s；S
喷口
为灭火气瓶的灭火剂喷口的截面积；ΔP为灭火气瓶内外压差，MPa；
[0021]根据下面公式计算灭火剂实际喷射量M
r
与充装量M
c
的损失率K2；
[0022][0023]K2＝(M
c
‑
M
r
)/M
c
[0024]M
c
为充装量，kg；M
r
为实际喷射量，kg；
△
p1为喷射开始时气瓶内外压差，MPa；
△
p2为喷射结束时气瓶内外压差，MPa；
[0025]通过计算锂电池系统所需灭火剂质量来计算灭火器瓶中灭火介质的最低充装量M
c1
：
[0026]M
c1
＝M/(1
‑
K2)。
[0027]第二方面，本专利技术提供一种锂电池灭火系统灭火剂充装量的控制装置，包括：
[0028]第一确定模块，用于确定锂电池系统所需灭火剂的有效用量M；
[0029]第二确定模块，用于根据灭火气瓶的参数以及所述有效用量M确定锂电池灭火剂最低充装量M
c1
；
[0030]充装模块，拥有按照所述最低充装量M
c1
控制充装灭火气瓶。
[0031]本专利技术进一步的改进在于：第一确定模块确定锂电池系统所需灭火剂的有效用量M的步骤具体包括：
[0032]通过锥形量热仪计算锂电池系统中单块锂离子电池热失控过程的热释放速率并积分得到单块锂离子电池的热释放量q，单块锂离子电池的热释放量q乘以锂电池系统中电池的总数量得到锂电池系统的总热释放量Q；
[0033]采用如下公式计算锂电池系统所需灭火剂的有效用量M：
[0034][0035]C
i
为灭火设计浓度；V为锂电池系统的灭火容器体积；k为修正系数，K＝1；ρ为20℃时七氟丙烷饱和蒸汽密度，kg/m3。
[0036]本专利技术进一步的改进在于：所述灭火设计浓度为8％
‑
10％。
[0037]本专利技术进一步的改进在于：第二确定模块根据灭火气瓶的参数以及所述有效用量M确定锂电池灭火剂最低充装量M
c1
的步骤，具体包括：
[0038]通过灭火剂灭火气瓶内外压差确定灭火剂喷射速度v：
[0039][0040]K1＝6.67*S
喷口
＝1.02x10
‑3[0041]其中，v为灭火剂七氟丙烷的喷射速率，单位kg/s；S
喷口
为灭火气瓶的灭火剂喷口的截面积；ΔP为灭火气瓶内外压差，MPa；
[0042]根据下面公式计算灭火剂实际喷射量M
r
与充装量M
c
的损失率K2；
[0043][0044]K2＝(M
c
M
r
)/M
c
[0045]M
c
为充装量，kg；M
r
为实际喷射量，kg；
△
p1为喷射开始时气瓶内外压差，MPa；
△
p2为喷射结束时气瓶内外压差，MPa；
[0046]通过计算锂电池系统所需灭火剂质量来计算灭火器瓶中灭火介质的最低充装量M
c1
：
[0047]M
c1
＝M/(1
‑
K2)。
[0048]第三方面，本专利技术提供一种锂电池灭火系统灭火剂有效量控制方法，包括：
[0049]采用所述的锂电池灭火系统灭火剂充装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.锂电池灭火系统灭火剂充装量控制方法，其特征在于，包括：确定锂电池系统所需灭火剂的有效用量M；根据灭火气瓶的参数以及所述有效用量M确定锂电池灭火剂最低充装量M
c1
；按照所述最低充装量M
c1
控制充装灭火气瓶。2.根据权利要求1所述的锂电池灭火系统灭火剂充装量控制方法，其特征在于，所述确定锂电池系统所需灭火剂的有效用量M的步骤具体包括：通过锥形量热仪计算锂电池系统中单块锂离子电池热失控过程的热释放速率并积分得到单块锂离子电池的热释放量q，单块锂离子电池的热释放量q乘以锂电池系统中电池的总数量得到锂电池系统的总热释放量Q；采用如下公式计算锂电池系统所需灭火剂的有效用量M：C
i
为灭火设计浓度；V为锂电池系统的灭火容器体积；k为修正系数，K＝1；ρ为20℃时七氟丙烷饱和蒸汽密度，kg/m3。3.根据权利要求2所述的锂电池灭火系统灭火剂充装量控制方法，其特征在于，所述灭火设计浓度为8％
‑
10％。4.根据权利要求1所述的锂电池灭火系统灭火剂充装量控制方法，其特征在于，所述根据灭火气瓶的参数以及所述有效用量M确定锂电池灭火剂最低充装量M
c1
的步骤，具体包括：通过灭火剂灭火气瓶内外压差确定灭火剂喷射速度v：K1＝6.67*S
喷口
＝1.02x10
‑3其中，v为灭火剂七氟丙烷的喷射速率，单位kg/s；S
喷口
为灭火气瓶的灭火剂喷口的截面积；ΔP为灭火气瓶内外压差，MPa；根据下面公式计算灭火剂实际喷射量M
r
与充装量M
c
的损失率K2；M
c
为充装量，kg；M
r
为实际喷射量，kg；
△
p1为喷射开始时气瓶内外压差，MPa；
△
p2为喷射结束时气瓶内外压差，MPa；通过计算锂电池系统所需灭火剂质量来计算灭火器瓶中灭火介质的最低充装量M
c1
：M
c1
＝M/(1
‑
K2)。5.锂电池灭火系统灭火剂充装量的控制装置，其特征在于，包括：第一确定模块，用于确定锂电池系统所需灭火剂的有效用量M；第二确定模块，用于根据灭火气瓶的参数以及所述有效用量M确定锂电池灭火剂最低充装量M
c1
；充装模块，拥有按照所述最低充装量M
c1
控制充装灭火气瓶。6.根据权利要求5所述的锂电池灭火系统灭火剂充装量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，张明杰，刘皓，陈浩，渠展展，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：