电池储能系统烟气爆炸特性测试方法技术方案

一种电池储能系统烟气爆炸特性测试方法

【技术实现步骤摘要】
电池储能系统烟气爆炸特性测试方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于电池储能系统安全评估
，具体涉及一种电池储能系统烟气爆炸特性测试方法
、
系统
、
设备及介质
。

技术介绍

[0002]随着电化学储能累计装机量稳步上升，当前常用的电化学储能体系，如锂离子电池储能体系存在安全隐患，当锂电池处在外部高温环境
、
异常充电或负荷短路等条件下时，电池的局部温度升高，局部升高的温度热扩散，引起电池内部发生化学反应，在电池热失控后会释放大量热量与烟气，当达到爆炸极限就会有燃爆风险
。
因此，通过对电池系统热失控产气的爆炸特性进行评估，能够合理的安排处置措施，防止人员伤亡
。
[0003]电池释放气体爆炸特性的测试方法只能够针对气体爆炸极限及爆炸危害进行测试，而电池产生的烟气包括可燃气体
、
惰性气体
、
有机颗粒物以及无机粉尘等，产物情况复杂，并且在实践中，风向
、
风速
、
环境温度等都会影响电池产气的富集位置，从而影响气体的爆炸
。
因此，需要准确评估电池系统爆炸风险，从而预防因气体爆炸造成的事故及人员伤亡
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种电池储能系统烟气爆炸特性测试方法
、
系统
、
设备及介质，在电池系统发生热失控时，可以及时r/>、
准确的测试出电池释放烟气爆炸极限，进而评估爆炸危害，避免爆炸事故的发生
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：
[0006]第一方面，提供一种电池储能系统烟气爆炸特性测试方法，包括：
[0007]采集电池储能系统烟气，计算电池储能系统烟气中各可燃气体体积占比，并根据各可燃气体体积占比计算可燃气体爆炸极限；
[0008]在可燃气体爆炸极限的基础上对爆炸极限进行惰性气体矫正；
[0009]计算电池储能系统烟气中烟尘的爆炸极限；
[0010]由惰性气体矫正后的可燃气体爆炸极限与烟尘的爆炸极限获得烟气混合组分的爆炸极限；
[0011]对烟气混合组分的爆炸极限进行环境矫正，根据环境矫正后烟气混合组分的爆炸极限来判断是否会发生爆炸，并且计算危害指数对爆炸危害进行评估
。
[0012]作为一种优选的方案，所述采集电池储能系统烟气，计算电池储能系统烟气中各可燃气体体积占比，并根据各可燃气体体积占比计算可燃气体爆炸极限的步骤中，按照下式计算各可燃气体体积占比
V
i
：
[0013][0014]式中，
C
i
为可燃气体
i
的体积浓度；
C
gas
为各种可燃气体的体积浓度；
[0015]可燃气体爆炸极限按照下式进行计算：
[0016][0017]式中，
L
A
为混合可燃气体的爆炸极限；
n
为根据实际情况考虑的可燃气体数量；
L
i
为可燃气体
i
的爆炸极限；可燃气体
i
为电池热失控释放气体
。
[0018]作为一种优选的方案，所述在可燃气体爆炸极限的基础上对爆炸极限进行惰性气体矫正的步骤，按照下式计算可燃气体与惰性气体混合气体的爆炸极限
L
gas
：
[0019][0020]式中，
a
j
为考虑惰性气体
j
时的斜率因子；
b
j
为截距因子；
m
为根据实际情况考虑的惰性气体数量；
L
A
为混合可燃气体的爆炸极限；
C
j
为惰性气体
j
的浓度；
C
gas
为各种可燃气体的体积浓度
。
[0021]作为一种优选的方案，所述计算电池储能系统烟气中烟尘的爆炸极限的步骤中，计算表达式如下：
[0022][0023]式中，
A
w
为烟尘爆炸极限的常数；
R
为理想气体常数；
T
W
为环境温度；
E
n
为烟尘燃烧活化能；
M
n
为烟密度；
L
smoke
为烟尘的爆炸极限，
L
n
为烟尘中某种可燃物爆炸极限
。
[0024]作为一种优选的方案，所述由惰性气体矫正后的可燃气体爆炸极限与烟尘的爆炸极限获得烟气混合组分的爆炸极限的步骤，按照下式计算烟气混合组分的爆炸极限：
[0025][0026]式中，
L
gas
为惰性气体矫正后的可燃气体爆炸极限；
L
smoke
为烟尘的爆炸极限
。
[0027]作为一种优选的方案，所述对烟气混合组分的爆炸极限进行环境矫正，根据环境矫正后烟气混合组分的爆炸极限来判断是否会发生爆炸，并且计算危害指数对爆炸危害进行评估的步骤中，按下式对烟气混合组分的爆炸极限进行环境矫正：
[0028][0029]式中，
A
为矫正因子；
x
为温度矫正常数；
y
为风速矫正常数；
T
为温度；
V
为风速；
N
T
为温度指数因子；
N
V
为风速指数因子
。
[0030]作为一种优选的方案，所述对烟气混合组分的爆炸极限进行环境矫正，根据环境矫正后烟气混合组分的爆炸极限来判断是否会发生爆炸，并且计算危害指数对爆炸危害进行评估的步骤中，按下式计算危害指数
P
：
[0031][0032]其中，
T
为环境温度，
u
为风速；
α
为气体爆炸危害权重因子；
P
gas
为气体爆炸因子，气体浓度达到爆炸极限为1，未达到为0；
β
为烟尘爆炸危害权重因子；
P
smoke
为烟尘爆炸因子，烟尘浓度达到爆炸极限为1，未达到为0；
C
为可燃气体浓度，
M
为烟密度；
[0033]根据权重因子将爆炸危害划分为多个等级
。
[0034]第二方面，提供一种用于实现所述电池储能系统烟气爆炸特性测试方法的装置，包括：
[0035]风机，用于提供一定的风速向烟尘浓度检测室鼓入电池系统释放的烟气；
[0036]烟尘浓度检测室，通过内部设置的烟尘浓度监测设备监测鼓入烟气中的烟尘浓度；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电池储能系统烟气爆炸特性测试方法，其特征在于，包括：采集电池储能系统烟气，计算电池储能系统烟气中各可燃气体体积占比，并根据各可燃气体体积占比计算可燃气体爆炸极限；在可燃气体爆炸极限的基础上对爆炸极限进行惰性气体矫正；计算电池储能系统烟气中烟尘的爆炸极限；由惰性气体矫正后的可燃气体爆炸极限与烟尘的爆炸极限获得烟气混合组分的爆炸极限；对烟气混合组分的爆炸极限进行环境矫正，根据环境矫正后烟气混合组分的爆炸极限来判断是否会发生爆炸，并且计算危害指数对爆炸危害进行评估
。2.
根据权利要求1所述的电池储能系统烟气爆炸特性测试方法，其特征在于，所述采集电池储能系统烟气，计算电池储能系统烟气中各可燃气体体积占比，并根据各可燃气体体积占比计算可燃气体爆炸极限的步骤中，按照下式计算各可燃气体体积占比
V
i
：式中，
C
i
为可燃气体
i
的体积浓度；
C
gas
为各种可燃气体的体积浓度；可燃气体爆炸极限按照下式进行计算：式中，
L
A
为混合可燃气体的爆炸极限；
n
为根据实际情况考虑的可燃气体数量；
L
i
为可燃气体
i
的爆炸极限；可燃气体
i
为电池热失控释放气体
。3.
根据权利要求1所述的电池储能系统烟气爆炸特性测试方法，其特征在于，所述在可燃气体爆炸极限的基础上对爆炸极限进行惰性气体矫正的步骤，按照下式计算可燃气体与惰性气体混合气体的爆炸极限
L
gas
：式中，
a
j
为考虑惰性气体
j
时的斜率因子；
b
j
为截距因子；
m
为根据实际情况考虑的惰性气体数量；
L
A
为混合可燃气体的爆炸极限；
C
j
为惰性气体
j
的浓度；
C
gas
为各种可燃气体的体积浓度
。4.
根据权利要求1所述的电池储能系统烟气爆炸特性测试方法，其特征在于，所述计算电池储能系统烟气中烟尘的爆炸极限的步骤中，计算表达式如下：式中，
A
w
为烟尘爆炸极限的常数；
R
为理想气体常数；
T
W
为环境温度；
E
n
为烟尘燃烧活化能；
M
n
为烟密度；
L
smoke
为烟尘的爆炸极限，
L
n
为烟尘中某种可燃物爆炸极限
。5.
根据权利要求1所述的电池储能系统烟气爆炸特性测试方法，其特征在于，所述由惰
性气体矫正后的可燃气体爆炸极限与烟尘的爆炸极限获得烟气混合组分的爆炸极限的步骤，按照下式计算烟气混合组分的爆炸极限：式中，
L
gas
为惰性气体矫正后的可燃气体爆炸极限；
L
smoke
为烟尘的爆炸极限
。6.
根据权利要求1所述的电池储能系统烟气爆炸特性测试方法，其特征在于，所述对烟气混合组分的爆炸极限进行环境矫正，根据环境矫正后烟气混合组分的爆炸极限来判断是否会发生爆炸，并且计算危害指数对爆炸危害进行评估的步骤中，按下式对烟气混合组分的爆炸极限进行环境矫正：式中，
A
为矫正因子；
x
为温度矫正常数；
y
为风速矫正常数；
T
为温度；
V
为风速；
N
T
为温度指数因子；
N
V
为风速指数因子
。7.
根据权利要求1所述的电池储能系统烟气爆炸特性测试方法，其特征在于，所述对烟气混合组分的爆炸极限进行环境矫正，根据环境矫正后烟气混合组分的爆炸极限来判断是否会发生爆炸，并且计算危害指数对爆炸危害进行评估的步骤中，按下式计算危害指数
P
：其中，
T
为环境温度，
u
为风速；
α
为气体爆炸危害权重因子；
P
gas
为气体爆炸因子，气体浓度达到爆炸极限为1，未达到为0；
β
为烟尘爆炸危害权重因子；
P
smoke
为烟尘爆炸因子，烟尘浓度达到爆炸极限为1，未达到为0；
C
为可燃气体浓度，
M
为烟密度；根据权重因子将爆炸危害划分为多个等级
。8.
一种用于实现权利要求1至7中任意一项所述电池储能系统烟气爆炸特性测试方法的装置，其特征在于，包括：风机
(1)
，用于提供一定的风速向烟尘浓度检测室
(2)
鼓入电池系统释放的烟气；烟尘浓度检测室
(2)
，通过内部设置的烟尘浓度监测设备监测鼓入烟气中的烟尘浓度；吸附室
(3)
，连接在烟尘浓度检测室<...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪书苹，陈浩，李昌豪，杨凯，甘德志，张佳庆，程宜风，张明杰，
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：