一种储能系统的火灾极早期预警设备、控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种储能系统的火灾极早期预警设备、控制系统及方法，预警设备包括采样管道、采样分析主机和m

A fire very early warning equipment, control system and method of energy storage system

【技术实现步骤摘要】
一种储能系统的火灾极早期预警设备、控制系统及方法


[0001]本专利技术属于储能系统安全领域，具体涉及一种储能系统的火灾极早期预警设备、控制系统及方法。

技术介绍

[0002]电化学储能系统是当前最为成熟的储能技术路线，然而电化学储能系统的消防安全问题确是制约主流的锂离子电池储能大规模推广的关键瓶颈。储能系统火灾扑救困难的原因在于：(1)作为高能量密度的含能物质，其燃烧激烈、蔓延迅速；(2)储能单元热失控过程中释放大量有毒可燃烟气，在封闭空间内存在爆炸风险，极易引发事故蔓延；(3)储能系统堆叠密集，热失控时积热严重，常规的自动灭火措施，如水喷淋、气体灭火等，对于锂电池火灾扑救效果不理想，易复燃。
[0003]现有研究多针对单体或是模组级的储能单元热失控机理、蔓延特性及其灭火措施，如赵蓝天等通过实验了高压细水雾系统在冷却和抑制锂离子电池模组热失控的有效性。但实际上现有储能预制方舱其容量多在兆Wh级，而高压细水雾系统的灭火时间长，用水量大，其对于大容量储能预制方舱火灾的扑救效果尚缺乏实证支持。
[0004]此外，现有锂电池储能系统消本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能系统的火灾极早期预警设备，其特征在于：包括采样管道、采样分析主机(1)和m
×
n个电磁阀(2)；所述采样管道包括一根采样标定管(3)、m根采样干管(4)和与放置在集装箱体(7)内的m
×
n个储能单元一一对应的m
×
n根采样支管(5)，每根采样干管(4)通过n个电磁阀(2)分别连接n根采样支管(5)，采样标定管(3)上开设有多个采样孔(31)；所述采样分析主机(1)包括第一多通道切换阀(11)、第二多通道切换阀(12)、抽气泵(13)、主机控制器(14)和k+1个气体传感器(15)，第一多通道切换阀(11)具有m个进气口和一个出气口，第二多通道切换阀(12)具有一个进气口和k个出气口，第一多通道切换阀(11)的m个进气口分别与m根采样干管(4)连接，第一多通道切换阀(11)的出气口与第二多通道切换阀(12)的进气口连接，第二多通道切换阀(12)的k个出气口分别通过k根连接管(16)连接抽气泵(13)的入口，采样标定管(3)通过一根连接管(16)连接抽气泵(13)的入口，抽气泵(13)的出口连接能伸出集装箱体外的排气管(17)，k+1个气体传感器(15)分别安装在k+1根连接管(16)上；k+1个气体传感器(15)的输出端、第一多通道切换阀(11)的控制端、第二多通道切换阀(12)的控制端和抽气泵(13)的控制端分别与主机控制器(14)电连接。2.根据权利要求1所述的储能系统的火灾极早期预警设备，其特征在于：所述第一多通道切换阀(11)、第二多通道切换阀(12)、电磁阀(2)和气体传感器(15)需满足：k3×
t
res
≤T
switch
≤t
safe
；如果气体传感器(15)满足：k3×
(t
res
+t
rec
)≤2≤T
switch
，则k＝2；如果气体传感器(15)满足：k3×
(t
res
+t
rec
)＞2
×
T
switch
，则其中，k3为预设的时间安全系数，k3＞1，t
res
为气体传感器的响应时间，t
rec
为气体传感器的恢复时间，t
safe
为预设的热失控预警时间，T
switch
为第一多通道切换阀(11)的切换周期，第二多通道切换阀(12)的切换周期和电磁阀(2)的开闭周期与第一多通道切换阀(11)的切换周期相等，ceil()表示向上取整运算。3.根据权利要求1或2所述的储能系统的火灾极早期预警设备，其特征在于：所述气体传感器(15)为氢气传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、烷烃类传感器和碳酸甲乙酯传感器中的一种或者多种。4.一种储能系统的火灾极早期预警方法，其特征在于：采用如权利要求1至3任一项所述的火灾极早期预警设备，将m
×
n根采样支管(5)分别伸入m
×
n个储能单元的气体收集装置内，将采样标定管(3)安装在集装箱体(7)内；该火灾极早期预警方法为：主机控制器(14)先控制m
×
n个电磁阀(2)都处于打开状态，控制抽气泵(13)按照预设的抽气风量Q运行，然后轮询控制第一多通道切换阀(11)的m个进气口中的一个进气口与其出气口接通，轮询控制第二多通道切换阀(12)的k个出气口中的一个出气口与其进气口接通，主机控制器(14)对k个气体传感器(15)输出的采样干管内的特征气体检测值和一个气体传感器(15)输出的储能单元所处环境中的特征气体检测值进行判断：如果某根采样干管内的特征气体检测值满足第一一级预警条件，则主机控制器(14)记录一级预警事件，控制与该采样干管对应的第一多通道切换阀(11)的一个进气口与其出气口保持接通；而后主机控制器(14)控制该采样干管上的n个电磁阀(2)打开与关闭，找到一级预警位置，将一级预警事件信号和一级预警位置信号发送出去；
如果某根采样干管内的特征气体检测值满足第一二级预警条件，则主机控制器(14)记录二级预警事件，将二级预警事件信号和该采样干管对应的n个储能单元位置信号发送出去，然后再控制与该采样干管对应的第一多通道切换阀(11)的一个进气口与其出气口保持接通；而后主机控制器(14)控制该采样干管上的n个电磁阀(2)打开与关闭，找到二级预警位置，将二级预警位置信号发送出去。5.根据权利要求4所述的储能系统的火灾极早期预警方法，其特征在于：所述主机控制器(14)控制特征气体检测值满足第一一级预警条件的采样干管上的n个电磁阀(2)打开与关闭，找到一级预警位置的具体方式为：主机控制器(14)将该采样干管上的n个电磁阀(2)均分成x组，轮询控制其中一组电磁阀打开，控制剩余x
‑
1组电磁阀都关闭，直至某组电磁阀打开时该采样干管内的特征气体检测值满足第二一级预警条件；然后主机控制器(14)轮询控制该组电磁阀中的一个电磁阀打开，控制其剩余个电磁阀都关闭，直至某个电磁阀打开时该采样干管内的特征气体检测值满足第三一级预警条件，主机控制器(14)将该电磁阀所对应的储能单元所在位置作为一级预警位置；其中，为整数，且x为整数，且x≥2；所述主机控制器(14)控制特征气体检测值满足第一二级预警条件的采样干管上的n个电磁阀(2)打开与关闭，找到二级预警...

【专利技术属性】
技术研发人员：周雄，罗泽岷，赵宏伟，易斌，李习武，
申请(专利权)人：国网重庆电动汽车服务有限公司重庆华谊新能源有限公司重庆华网电力设计有限公司，
类型：发明
国别省市：