【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力储能，具体为一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统。
技术介绍
1、各国能源结构在碳中和背景下加速转型，全球储能市场近年保持高速增长态势。电化学储能是近年来增长最快的储能方式。受益于储能技术的快速进步和单位成本的逐渐降低。电化学储能在电力系统中可以弥补储能功能的缺失，为清洁能源的大规模发展和电网的安全经济运行提供了关键支持。储能的引入改变了电能生产、输送和使用同步完成的规模，使得实时平衡的电力系统变得更加灵活，特别是在大规模清洁能源发电接入电网所带来的波动性方面，储能发挥着突出的作用。储能的出现解决了发电侧的问题，针对风能和光伏发电的随机性、波动性和间接性进行调解，并实现了风、光、储的互补作用，提高了新能源发电的可预测性、可控性和可调度性，使之与常规电源接近，解决了新能源安全稳定运行和有效消纳的问题。
2、然而，电化学储能过热、过度充放电或电池短路等情况时，很容易导致热失控。一旦发生热失控，就会释放大量热量和易燃易爆的污染气体，从而引发火灾或爆炸。自2017年以来，全球范围内已经发生了多起储能火灾事故。相比一般火灾，储能系统的火灾往往会复燃，难以控制。以北京市丰台区的一起储能系统火灾事故为例，明火被扑灭后屡屡复燃，甚至发生爆炸，导致人员伤亡。发现火灾到最终将明火扑灭，整个过程耗时近12小时。作为能量体载体的电池，在火灾中会引发外部短路，而外部短路又会加剧电池的热失控，形成恶性循环，直至能量消耗殆尽，导致储能系统的火灾控制更加困难，相比一般火灾更为复杂；因此需要一种新的系统避免或预防以上问题。>
技术实现思路
1、针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其技术方案包括：包括：密封储能电池仓、冷却循环系统、废气处理及补气系统和监测系统(408)；其中密封储能电池仓中设置有储能电池组，冷却循环系统用于冷却储能电池组；
2、废气处理及补气系统包括：排气管路开关、排气管路、废气储罐、污染气体处理装置、补气管路、补气开关、co2或其他惰性气体储罐，并联在入气管道和出气管道之间的多个密封储能电池仓，储能电池组与外界相连进行充放电作业；入气管道的入口和出气管道的出口之间通过冷却循环系统相连，入气管道的入口还通过补气管道和补气开关与co2或其他惰性气体储罐相连；各密封储能电池仓与出气管道相连的管路上设置有出气管道开关；密封储能电池仓上设置的废弃排气出口通过排气管道开关与废气储罐相连，废气储罐的出口与污染气体处理装置相连；
3、密封储能电池仓内安装有与监测系统包括：储能电池组监测模块和仓体监测模块，储能电池组监测模块与温度探测器、感烟探测器、可燃气体探测器相连，仓体监测模块与设置于密封储能电池仓内的co2或其他惰性气体浓度监测器和氧气浓度监测器相连，其中co2浓度监测器用于监测密封储能电池仓内co2浓度的下限，氧气浓度监测器用于监测储能电池仓内氧气浓度的上限。
4、当仓体监测模块中的co2或其他惰性气体浓度监测器检测到co2或其他惰性气体的浓度低于阈值时，通过废气处理及补气系统及时补入气体；当氧气浓度监测器检测到氧气浓度高于阈值时，监测系统将指令传递废气处理及补气系统，并废气处理及补气系统将氧气及时排出并及时补入co2或其他惰性气体，同时检测电池仓漏点。
5、所述储能电池组监测模块通过感烟探测器和所述可燃气体探测器监测到烟或可燃气体时，监测系统将指令传递冷却循环系统和废气处理及补气系统，进而将异常储能电池组所在的密封储能电池仓与其他储能电池仓隔离，并废气处理及补气系统将产生的污染气体及时排出并及时补入co2或其他惰性气体。
6、所述密封储能电池仓内安装有与储能电池组监测模块相连的红外测温仪，用于观测仓内储能电池组温度情况，异常时可根据温度突出区域，迅速找出发成异常的储能电池组。
7、所述冷却循环系统包括：出气管道、出气管道开关、风机、多种类型换热器和入气管道；实现电池仓内co2或其他惰性气体气体流动并为储能电池组进行冷却；各密封储能电池仓通过出气管道开关与出气管道相连，出气管道依次通过风机、多种类型换热器和入气管道与各密封储能电池仓相连；
8、储能电池组放在密封储能电池仓内，将密封储能电池仓内充满co2或其他惰性气体气体使储能电池组在co2或其他惰性气体环境下进行工作，密封储能电池仓与废气处理及补气系统的补气管道、排气管道相接。
9、所述探测储能电池组的工作温度在20℃-40℃之间，储能电池组监测模块收集温度探测器传来的数据，当储能电池组工作温度接近40℃或高于40℃时监测系统将指令传递冷却循环系统加快冷却速率。
10、所述冷却循环系统包括：出气管道开关、出气管道、入气管道、压缩机、换热器和膨胀机；各密封储能电池仓通过出气管道开关与出气管道相连，出气管道依次通过压缩机、换热器、膨胀机和入气管道与各密封储能电池仓相连；实现电池仓内co2或其他惰性气体气体流动并为储能电池组进行冷却；出气管道开关、压缩机、换热器和膨胀机均与监测系统相连。
11、所述探测储能电池组的工作温度在20℃-40℃之间，储能电池组监测模块收集温度探测器传来的数据，当检测到储能电池组工作温度接近40℃或高于40℃时，电监测系统将指令传递冷却循环系统加快冷却速率。储能电池组的类型包括：三元锂、磷酸铁锂、梯次利用等多种电池。
12、使用循环水冷系统对各密封储能电池仓内的co2或其他惰性气体进行冷却，从而对储能电池组进行冷却；循环水冷系统包括：出水管路、出水管道开关、泵、多种类型换热器和入水管道；
13、各密封储能电池仓内的冷却水经过出水管路开关流至出水管路后，经流经泵传动至至多种类型换热器处进行水冷却、再由入水管道返回各密封储能电池仓内的换热管进行吸热；多种类型换热器包括水可与外界空气、与水或与制冷机等形式进行换热，以达到冷却水的作用，并通过入水管道将冷却后的水通入相应的密封储能电池仓内继续进行储能电池组的冷却；出水管道开关、泵和多种类型换热器均与监测系统相连。
14、当储能电池组工作温度仅依靠循环co2系统进行冷却不能快速降温时，监测系统将启动指令传递给循环水冷系统，开启泵、多种类型换热器和相应的出水管道开关。
15、本专利技术的有益效果在于：
16、1.针对目前电化学储能易着火且着火后难灭火的问题，本专利技术创新的将密封储能电池仓内充满co2或其他惰性气体气体使储能电池组在co2或其他惰性气体环境下进行工作，以实现当多种种类储能电池组发生异常时无法达到着火或爆炸条件。
17、2.利用冷却循环系统实现储能电池组的热排放，冷却循环系统可采用压缩机膨胀机使co2或其他惰性气体直接制冷、利用换热器与水、空气或者制冷机进行热交换使co2或其他惰性气体冷却，进而co2或其他惰性气体冷却储能电池组，也可添加水冷方式进行储能电池组热排放，该水冷冷却循环系统可选择关闭。
18、3.该系统通过监测系统408监测密封储能电池仓本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，包括：密封储能电池仓、冷却循环系统、废气处理及补气系统和监测系统(408)；其中密封储能电池仓中设置有储能电池组，冷却循环系统用于冷却储能电池组；
2.根据权利要求1所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，当仓体监测模块(407)中的CO2或其他惰性气体浓度监测器(405)检测到CO2或其他惰性气体的浓度低于阈值时，通过废气处理及补气系统及时补入气体；当氧气浓度监测器(406)检测到氧气浓度高于阈值时，监测系统(408)将指令传递废气处理及补气系统，并废气处理及补气系统将氧气及时排出并及时补入CO2或其他惰性气体，同时检测电池仓漏点。
3.根据权利要求1所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，所述储能电池组监测模块(401)通过感烟探测器(403)和所述可燃气体探测器(404)监测到烟或可燃气体时，监测系统(408)将指令传递冷却循环系统和废气处理及补气系统，进而将异常储能电池组所在的密封储能电池仓与其他储能电池仓隔离，并废气处理及补气系统将产生的污染气体及时
4.根据权利要求1所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，所述密封储能电池仓内安装有与储能电池组监测模块(401)相连的红外测温仪，用于观测仓内储能电池组温度情况，异常时可根据温度突出区域，迅速找出发成异常的储能电池组。
5.根据权利要求1所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，所述冷却循环系统包括：出气管道(204)、出气管道开关、风机(205)、多种类型换热器(206)和入气管道(207)；实现电池仓内CO2或其他惰性气体气体流动并为储能电池组进行冷却；各密封储能电池仓通过出气管道开关与出气管道(204)相连，出气管道(204)依次通过风机(205)、多种类型换热器(206)和入气管道(207)与各密封储能电池仓相连；
6.根据权利要求5所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，所述探测储能电池组的工作温度在20℃-40℃之间，储能电池组监测模块(401)收集温度探测器传来的数据，当储能电池组工作温度接近40℃或高于40℃时监测系统(408)将指令传递冷却循环系统加快冷却速率。
7.根据权利要求1所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，所述冷却循环系统包括：出气管道开关、出气管道(204)、入气管道(207)、压缩机(208)、换热器(209)和膨胀机(210)；各密封储能电池仓通过出气管道开关与出气管道(204)相连，出气管道(204)依次通过压缩机(208)、换热器(209)、膨胀机(210)和入气管道(207)与各密封储能电池仓相连；实现电池仓内CO2或其他惰性气体气体流动并为储能电池组进行冷却；出气管道开关、压缩机(208)、换热器(209)和膨胀机(210)均与监测系统(408)相连。
8.根据权利要求7所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，所述探测储能电池组的工作温度在20℃-40℃之间，储能电池组监测模块(401)收集温度探测器传来的数据，当检测到储能电池组工作温度接近40℃或高于40℃时，电监测系统(408)将指令传递冷却循环系统加快冷却速率。储能电池组的类型包括：三元锂、磷酸铁锂、梯次利用等多种电池。
9.根据权利要求1、5或7所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，使用循环水冷系统对各密封储能电池仓内的CO2或其他惰性气体进行冷却，从而对储能电池组进行冷却；循环水冷系统包括：出水管路(501)、出水管道开关、泵(505)、多种类型换热器(506)和入水管道(507)；
10.根据权利要求9所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，当储能电池组工作温度仅依靠循环CO2系统进行冷却不能快速降低时，监测系统(408)将启动指令传递给循环水冷系统，开启泵(505)、多种类型换热器(506)和相应的出水管道开关。
...【技术特征摘要】
1.一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，包括：密封储能电池仓、冷却循环系统、废气处理及补气系统和监测系统(408)；其中密封储能电池仓中设置有储能电池组，冷却循环系统用于冷却储能电池组；
2.根据权利要求1所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，当仓体监测模块(407)中的co2或其他惰性气体浓度监测器(405)检测到co2或其他惰性气体的浓度低于阈值时，通过废气处理及补气系统及时补入气体；当氧气浓度监测器(406)检测到氧气浓度高于阈值时，监测系统(408)将指令传递废气处理及补气系统，并废气处理及补气系统将氧气及时排出并及时补入co2或其他惰性气体，同时检测电池仓漏点。
3.根据权利要求1所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，所述储能电池组监测模块(401)通过感烟探测器(403)和所述可燃气体探测器(404)监测到烟或可燃气体时，监测系统(408)将指令传递冷却循环系统和废气处理及补气系统，进而将异常储能电池组所在的密封储能电池仓与其他储能电池仓隔离，并废气处理及补气系统将产生的污染气体及时排出并及时补入co2或其他惰性气体。
4.根据权利要求1所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，所述密封储能电池仓内安装有与储能电池组监测模块(401)相连的红外测温仪，用于观测仓内储能电池组温度情况，异常时可根据温度突出区域，迅速找出发成异常的储能电池组。
5.根据权利要求1所述的一种可避免电化学储能着火或爆炸的储能系统，其特征在于，所述冷却循环系统包括：出气管道(204)、出气管道开关、风机(205)、多种类型换热器(206)和入气管道(207)；实现电池仓内co2或其他惰性气体气体流动并为储能电池组进行冷却；各密封储能电池仓通过出气管道开关与出气管道(204)相连，出气管道(204)依次通过风机(205)、多种类型换热器(206)和入气管道(207)与各密封储能电池仓相连；
6.根据权利要求5所...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙恩慧，赵金洋，冯舒静，张玮琪，马文静，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：
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