一种紧凑型集装箱式电池储能系统及消防方法技术方案

本发明专利技术涉及一种紧凑型集装箱式电池储能系统及消防方法，除了储能单元外，该系统由预警系统、自动逃逸系统和冷却系统组成。本发明专利技术采用电池储能柜可逃逸式设计，使集装箱内空间得到充分利用，及根据电池发生热失控过程的不同发展阶段，设计了冷却和逃逸两级消防响应策略。当电池温度发生异常时，系统根据电池温度启动对应的消防策略。通过七氟丙烷喷淋冷却、空调冷却、主控单元控制降低电池组充放电功率或切断充放电电流、启动电池储能柜逃逸等手段预防热失控的发生或防止热失控的蔓延，从而保障集装箱式电池储能系统的安全、高效运行。高效运行。高效运行。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型集装箱式电池储能系统及消防方法


[0001]本专利技术属于储能设备领域，涉及消防系统，特别地，涉及一种紧凑型集装箱式电池储能系统及一种紧凑型集装箱式电池储能系统消防方法。

技术介绍

[0002]集装箱式电池储能系统在大规模储能领域对解决电网用峰谷调节以及缓解能源紧缺现状方面，有着良好的应用前景。同时，随着电池储能应用需求的不断增加，建设快，可移动等特点成为需求方对储能系统的新要求，集装箱式锂离子电池储能系统应运而生。虽然储能市场发展迅速，但由于电池本身就是含能物质，其热失控风险不容忽视，尤其是电池储能柜这样的能力密集场所，一旦发生热失控，可能造成热失控的快速蔓延，将对生命财产造成重大损失。因此，亟需研发一种紧凑型集装箱式电池储能系统及一种紧凑型集装箱式电池储能系统消防方法，该系统能及时对储能系统进行预警和冷却和隔离，从而有效控制箱体内部温度及防止热失控的扩散。
[0003]现阶段，针对集装箱式锂离子电池储能系统的消防策略较少。现有的针对集装箱式电池储能系统的消防策略主要存在很多缺陷和不足：（1）目前绝大多数集装箱内电池储能柜排布得比较稀疏，以防止电池发生热失控时蔓延到其他储能柜，且由于集装箱为封闭设计，集装箱内往往预留大量空间作为人行通道才能对电池组进行检修和围护，然而由于电池储能柜的稀疏排列及人行通道对空间的占用，单位体积的集装箱储能密度大大降低，即同样数量的电池储能柜需要更大的集装箱空间来容纳，造成了集装箱运输困难和大量空间的浪费。（2）现阶段大多数集装箱式电池储能系统的消防策略比较简单，没有根据电池温度的不同阶段实施不同的消防策略，且由于电池储能柜大多采用固定设计，所以电池的消防灭火均采用在集装箱内完成，导致外部人员难以介入灭火，灭火效率低且热失控容易蔓延到其他电池储能柜单元。
[0004]现有技术中，如公布号为CN 109432634 A的名为一种集装箱式锂离子电池储能系统的消防方法，针对电池单体、电池模块、储能系统发生火灾分别启动三级灭火响应，且火灾集装箱临近的储能单元向背离火源的方向移动。这种消防响应方式是在电池发生热失控后才启动灭火响应，并不能在电池发生热失控前对电池进行检测和冷却，不能对电池热失控的发生进行预防；另外，该技术采用火灾集装箱临近的储能单元向背离火源的方向移动的方式，本质上集装箱仍然是在集装箱内移动，该种方式本质上并不能有效隔离危险源，外部人员难以第一时间介入灭火，加之由于集装箱为封闭设计，集装箱内需预留人行通道，该方式会造成集装箱单位体积的储能密度降低。
[0005]本专利技术针对目前集装箱式电池储能系统消防策略存在的问题，提出了一种更为高效智能化、紧凑型的集装箱式电池储能系统和消防方法，能有效防止热失控的蔓延且能有效解决传统电池储能集装箱空间大、单位体积储能密度低的问题。另外根据电池的不同温度，本系统可采取不同的消防策略，有效保证降低经济损失。

技术实现思路

[0006]本专利技术首先要解决的技术问题是：提供一种紧凑型集装箱式电池储能系统，解决传统集装箱式电池储能系统空间大、单位体积储能密度低、难以阻断电池组热失控蔓延的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种紧凑型集装箱式电池储能系统，包括集装箱箱体、储能单元、预警系统和逃逸系统。
[0008]所述储能单元为多个电池储能柜；任一电池储能柜具有多层电池组存放单元；多个电池储能柜对称分布在集装箱箱体两侧。
[0009]所述预警系统包括主控单元与多个温度探测器；所述温度探测器与电池组存放单元一一对应，任一温度探测器伸入对应电池组存放单元内，用于检测所在电池组存放单元内的温度情况。
[0010]所述逃逸系统包括多条滑轨、多台电机以及与电机一一对应的电机控制器；任一滑轨垂直于集装箱侧壁设置在集装箱箱体内，任一电池储能柜通过至少一根滑轨滑动连接在集装箱箱体内，电池储能柜可沿滑轨滑出集装箱箱体外，；每个电池储能柜对应设置至少一台电机，电机与连接对应电池储能柜的滑轨通过齿轮齿条传动连接，驱动电池储能柜沿滑轨滑动。
[0011]所述主控单元与各温度探测器连接并与电机控制器通信连接，用于根据所述温度探测器的温度信号控制相应电机的开关。
[0012]作为一种优选方案，所述逃逸系统还包括电子锁和逃逸门，所述集装箱箱体两侧壁上分别开设有与电池储能柜一一对应的逃逸口，所述逃逸门一一对应地连接在逃逸口上，逃逸门的一侧边缘与逃逸口边缘铰接，另一侧边缘通过固定连接在集装箱箱体上的电子锁锁住，电子锁数量有多个，每个逃逸门至少配置一个电子锁，电子锁与主控单元通讯连接，受控于主控单元。
[0013]作为一种优选方案，紧凑型集装箱式电池储能系统还包括冷却系统，所述冷却系统包括存储冷却剂的冷却剂储罐、主路管、次路管、支路管、电磁阀、电磁阀PLC控制器、喷头、空调、电池组接线板；所述主管路设置在集装箱箱体两侧的电池储能柜之间且沿集装箱箱体的长度方向延伸，主管路的一端连接冷却剂储罐，另一端封闭或连接一根次路管，每两个对称设置的电池储能柜之间设置有一根竖向设置的次路管，次路管顶端与主路管连通，下端封闭，任一电池储能柜的每个电池组存放单元内均插入有一根支路管，支路管一端与次路管连通，每根支路管上设置有至少一个喷头，所述电池组接线板一一对应地设置在次路管一侧，电池组接线板顶端与主路管固定连接。
[0014]所述电磁阀与支路管一一对应，电磁阀安装于支路管与次路管连接处；所述电磁阀PLC控制器与电磁阀一一对应相连；所述温度探测器一一对应地连接在支路管上，任一支路管上的温度探测器与所在支路管路上的电磁阀PLC控制器连接形成局部控制回路。
[0015]所述空调与主控单元连接，受控于主控单元，空调用于对集装箱箱体内部进行制冷。
[0016]作为一种优选方案，每层电池组存放单元内设置有干粉灭火球，所述干粉灭火球放在电池组旁边。
[0017]作为一种优选方案，所述电池储能柜内由多个上下排列的隔板隔开，隔板为阻燃
隔热三层复合材料，中间层为金属材料，用于支撑作用，上下层为碳气凝胶材料用于阻燃隔热作用。
[0018]作为一种优选方案，用于连接电池组接线板和电池组的连接线长度大于滑轨组的长度。
[0019]作为一种优选方案，所述电池储能柜背面设有与电池组存放单元一一对应连通的通风口，用于电池储能柜内部通风和散热。
[0020]作为一种优选方案，所述冷却剂选用七氟丙烷高效洁净的气体冷却剂。
[0021]本专利技术进一步要解决的技术问题是：提供一种紧凑型集装箱式电池储能系统的消防方法，解决传统集装箱式电池储能系统温控策略单一、能耗大、难以阻断电池组热失控蔓延的技术问题。
[0022]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于上述紧凑型集装箱式电池储能系统的消防方法，根据电池组热失控发展的不同阶段设置一级预警温度和二级预警温度；一级预警温度对应一级预警和一级响应；二级预警温度对应二级预警和二级响应。
[0023]所述一级预警为对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型集装箱式电池储能系统，包括集装箱箱体（3），其特征在于，还包括储能单元、预警系统和逃逸系统；所述储能单元为多个电池储能柜（1）；任一电池储能柜（1）具有多层电池组存放单元（2）；多个电池储能柜（1）对称分布在集装箱箱体（3）两侧；所述预警系统包括主控单元（13）与多个温度探测器（14）；所述温度探测器（14）与电池组存放单元（2）一一对应，任一温度探测器（14）伸入对应电池组存放单元（2）内，用于检测所在电池组存放单元（2）内的温度情况；所述逃逸系统包括多条滑轨（15）、多台电机（16）以及与电机（16）一一对应的电机控制器（20）；任一滑轨（15）垂直于集装箱侧壁设置在集装箱箱体（3）内，任一电池储能柜（1）通过至少一根滑轨（15）滑动连接在集装箱箱体（3）内，电池储能柜（1）可沿滑轨（15）滑出集装箱箱体（3）外；每个电池储能柜（1）对应设置至少一台电机（16），电机（16）与连接对应电池储能柜（1）的滑轨（15）通过齿轮齿条传动连接，驱动电池储能柜（1）沿滑轨（15）滑动；所述主控单元（13）与各温度探测器（14）连接并与电机控制器（20）通信连接，用于根据所述温度探测器（14）的温度信号控制相应电机（16）的开关。2.根据权利要求1所述的紧凑型集装箱式电池储能系统，其特征在于，所述逃逸系统还包括电子锁（17）和逃逸门（18），所述集装箱箱体（3）两侧壁上分别开设有与电池储能柜（1）一一对应的逃逸口（23），所述逃逸门（18）一一对应地连接在逃逸口（23）上，逃逸门（18）的一侧边缘与逃逸口（23）边缘铰接，另一侧边缘通过固定连接在集装箱箱体（3）上的电子锁（17）锁住，电子锁（17）数量有多个，每个逃逸门（18）至少配置一个电子锁（17），电子锁（17）与主控单元（13）通讯连接，受控于主控单元（13）。3.根据权利要求2所述的紧凑型集装箱式电池储能系统，其特征在于，还包括冷却系统，所述冷却系统包括存储冷却剂的冷却剂储罐（4）、主路管（5）、次路管（6）、支路管（7）、电磁阀（8）、电磁阀PLC控制器（9）、喷头（10）、空调（11）、电池组接线板（12）；所述主管路（5）设置在集装箱箱体（3）两侧的电池储能柜（1）之间且沿集装箱箱体（3）的长度方向延伸，主管路（5）的一端连接冷却剂储罐（4），另一端封闭或连接一根次路管（6），每两个对称设置的电池储能柜（1）之间设置有一根竖向设置的次路管（6），次路管（6）顶端与主路管（5）连通，下端封闭，任一电池储能柜（1）的每个电池组存放单元（2）内均插入有一根支路管（7），支路管（7）一端与次路管（6）连通，每根支路管（7）上设置有至少一个喷头（10），所述电池组接线板（12）一一对应地设置在次路管（6）一侧，电池组接线板（12）顶端与主路管（5）固定连接；所述电磁阀（8）与支路管（7）一一对应，电磁阀（8）安装于支路管（7）与次路管（6）连接处；所述电磁阀PLC控制器（9）与电磁阀（8）一一对应相连；所述温度探测器（14）一一对应地连接在支路管（7）上，任一支路管（7）上的温度探测器（...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋彬，杨辉，徐爱雷，彭浩，赵俊，马杰，彭孝天，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：