一种针对电化学储能系统的多功能消防防护系统及方法与流程

本发明涉及储能集装箱消防，特别是一种针对电化学储能系统的多功能消防防护系统及方法。

背景技术：

1、根据cnesa不完全统计，从2011年起全球累计发生储能安全事故70多起。即便在经历十多年发展后，2022年全球储能安全事故仍发生17起，国外还发生数起户用储能事故。除1起事故项目是铅蓄电池之外，均为锂离子电池。随着储能装机容量快速增加，储能安全隐患也在不断增加，安全已成为制约锂离子电池储能产业进一步发展的瓶颈。

2、对于工商业储能来说，储能系统容量大，一旦发生热失控之后，会持续地进行化学反应，持续地释放热量，包括产生各种各样的可燃性气体。所以对消防来讲，对于早期的探测尤为重要。并且对于系统集成，灭火系统的挑战也非常大。

3、对于较大型的储能集装箱，消防过程中存在以下问题：

4、1、系统通常依赖监测装置传输数据，从而判断是否存在起火情况，监测装置通常使用传感器等探测装置，在电池组存在起火的情境中，探测器容易受损，提高消防预防过程中的成本；

5、2、监测过程中，探测器根据成本计算其设置个数有限，其主要监测范围依赖感应端，在远离感应端有起火征兆时，感应端范围内温度达到设定值需要一定时间，探测有略微的滞后性，无法及时准确地对火源进行处理，探测模块误报率高，烟雾传感器、温度传感器及可燃气体传感器等探测模块从着火点的信号传输至感应反映并且超过设定值皆需要一定时间；

6、3、探测装置使得在电池簇中引入额外的电学元件，当电芯热失控后，大量的可燃气体从泄压阀处溢出，探测器等电学元件在火势影响下与可燃气体接触可能引发二次火灾，存在安全隐患；

7、4、探测模块属于电子元器件，需定期维护巡检，且电池pack箱内安装空间有限，且大型储能集装箱中电池pack箱数量多，安装和维护起来都不方便；

8、5、装置处理时，通常经过烟感、温感和可燃气体进行一次判断，缺少综合利用信息的智能进行消防的系统；

9、6、针对大型储能集装箱消防，需要延时功能，从而空出疏散以及初步确认的时间；

10、7、功能单一，针对不同情况需要不同的处理方式。

技术实现思路

1、本发明提供一种针对电化学储能系统的多功能消防防护系统及方法，旨在解决上述较大型的储能集装箱消防过程中存在的成本高、存在安全隐患、根源测火反应滞后、误报率高、维护和安装不便、单次判断信息作出处理以及需要延时的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种针对电化学储能系统的多功能消防防护系统，包括储能集装箱、pack级灭火装置和安装级灭火装置，所述储能集装箱内设有若干电池簇，每个电池簇内设有若干电池pack箱，所述储能集装箱内设有针对储能集装箱整体消防防护的安装级消防子系统，且安装级消防子系统与集装箱体一一对应，每个所述电池pack箱上皆设有针对单个电池pack箱消防防护的pack级消防子系统，且pack级消防子系统与电池pack箱一一对应；

3、所述安装级消防子系统包括设于集装箱内的通电探测组件、气体灭火控制器、安装级灭火装置、报警设备和防爆通风系统，通电探测组件通过对应的气体灭火控制器与对应的安装级灭火装置形成延时启动配合，安装级灭火装置的喷口朝向集装箱内的电池簇，通电探测组件通过对应的气体灭火控制器与对应的报警设备和防爆通风系统形成启动配合；

4、每个所述pack级消防子系统包括物理探测组件与对应的pack级灭火装置，所述pack级灭火装置设于对应的电池pack箱上，且pack级灭火装置的喷口覆盖电池pack箱，物理探测组件沿箱内表面均匀分布，且物理探测组件与对应的pack级灭火装置形成启动配合。

5、作为优选地，所述通电探测组件包括感温探测器、感烟探测器、co探测器和氢气探测器，报警设备包括声光报警器和警铃。

6、作为更优选地，当只有所述感烟探测器探测烟雾后的电信号值超过设定值时，气体灭火控制器接收到探测器的电信号后形成一级预警信号至控制中心，通过声光报警器提醒人员进行紧急处置。

7、进一步地，当所述感烟探测器和感温探测器检测形成的电信号值皆超过设定值时，气体灭火控制器接收到探测器的电信号后形成二级预警信号传输给控制中心，并启动声光报警器和警铃，且气体灭火控制器形成二级预警信号后延时向安装级灭火装置发出启动信号。

8、更进一步地，通过所述气体灭火控制器调节延时时长，所述气体灭火控制器还连接有启动按钮和急停按钮。

9、具体地，当所述co探测器和氢气探测器任意一个探测对应可燃气体后的电信号值超过设定值时，启动防爆通风系统，限制可燃气体浓度在最低爆炸极限25%以下。

10、作为优选地，所述物理探测组件皆为热敏线，pack级消防子系统的热敏线沿对应电池pack箱的箱内表面均匀分布。

11、作为更优选地，所述安装级消防子系统还包括水喷淋系统，水喷淋系统设于集装箱顶部，水喷淋系统包含多个喷头，喷头的喷淋方向皆朝下且所有喷头喷淋范围覆盖集装箱内的所有电池簇。

12、作为优选地，所述pack级灭火装置为电热双启动气溶胶灭火装置，灭火装置在接收到电启动信号或明火引燃热敏线后，电引发器或热敏线燃烧激活灭火装置内的气溶胶发生剂，气溶胶发生剂通过氧化还原反应释放的热量使化学冷却剂分解，实现气溶胶发生剂和冷却剂共同参与灭火；

13、所述安装级灭火装置为电启动气溶胶灭火装置，灭火装置在接收到电启动信号后，电引发器激活灭火装置内的气溶胶发生剂，气溶胶发生剂通过燃烧反应产生灭火剂，反应过程中释放的热量使化学冷却剂分解，气溶胶灭火剂和冷却剂发挥协同作用，参与灭火。

14、一种针对电化学储能系统的多级简易消防防护方法，包括以下步骤：

15、s1：在储能集装箱内安装对应的安装级消防子系统；

16、s2：将s1安装级消防子系统中的通电探测组件、气体灭火控制器、安装级灭火装置、声光报警器、警铃、水喷淋系统和防爆通风系统布置好，通电探测组件包括感温探测器、感烟探测器、co探测器和氢气探测器，并使安装级消防子系统中的通电探测组件通过气体灭火控制器与对应的安装级灭火装置形成延时启动配合，通电探测组件通过气体灭火控制器与对应的声光报警器、警铃和防爆通风系统形成启动配合；

17、s3：当s2中的感温探测器没检测到温度超过设定值的火灾预警信号，感烟探测器检测到烟雾产生单一火灾预警信号时，进入一级预警阶段；

18、s4：s3中的一级预警阶段中气体灭火控制器生成一级预警信号至控制中心，并同时启动对应声光报警器提醒人员进行紧急处置；

19、s5：当s2中的感温探测器和感烟探测器检测到温度超过设定值以及烟雾产生的复合火灾预警信号时，进入二级预警阶段；

20、s6：s5中的二级预警阶段中气体灭火控制器产生二级预警信号至控制中心，并同时启动对应声光报警器和警铃提醒人员进行紧急处置，同时气体灭火控制器在产生二级预警信号后延时向安装级灭火装置发送电启动信号；

21、s7：当s2中的co探测器和氢气探测器任意一个探测对应可燃气体后的电信号值超过设定值时，启动防爆通风系统，限制可燃气体浓度在最低爆炸极限25%以下；

22、s8：s6中当巡查人员人为发现火情时，可以通过气体灭火控制器上的启动按钮切换至手动释放，s6中延时阶段时，当巡查人员发现火情误报，可以通过气体灭火控制器上的急停按钮使系统复位，阻止安装级灭火装置的启动；

23、s9：在每个电池pack箱上安装对应的pack级消防子系统，pack级消防子系统包括对应的物理探测组件和pack级灭火装置，使pack级消防子系统中的物理探测组件与对应的pack级灭火装置形成启动配合；

24、s10：当s7中的物理探测组件感应到火灾信号，直接启动pack级灭火装置；

25、s11：当s6和s9中灭火装置释放完毕后，由工作人员对火情情况进行核查，当发现火情复燃时，人工接入应急水，通过水喷淋系统对集装箱内进行水喷淋灭火。

26、本发明的有益效果：

27、1、本发明在通电探测组件的基础上，使用物理探测组件作为各个灭火装置的启动线，使其均匀分布在各监控领域内，进行全方位防护，成本降低，覆盖范围广，响应速度提高，第一时间获取起火信息，针对电池pack箱更易安装和布置，节省安装空间；

28、2、通过热敏线的理化性质成为灭火装置的启动线，当温度超标时引燃灭火组件喷出药剂，只在储能集装箱的安装级防护系统中使用通电探测组件，降低二次事故产生的可能性低；

29、3、充分利用通电探测组件以及物理探测组件的检测数据，形成一级预警阶段、二级预警阶段和pack级起火阶段，针对不同阶段启动对应的装置进行提醒和防护，智能防护，节省成本；

30、4、物理探测组件与通电探测组件互补，弥补彼此的探测范围，且物理探测组件弥补感应时间，减少使用通电探测组件的维护巡检频次；

31、5、通过气体灭火控制器不仅可以分阶段进行响应处理，同时在针对二级预警阶段时，可以进入预释放阶段，在延时设定时长后电启动安装级灭火装置，充分留出疏散、初步核查、封闭集装箱门的时间；

32、6、装置通过co探测器和氢气探测器检测可燃气浓度，然后通过可燃气浓度启动防爆通风系统，实现对可燃气体的紧急处理；启动按钮和急停按钮的加入，能够面对更多的情况，在需要手动时切换为手动操作，并且方便应急处理；水喷淋系统作为最后的防线针对复燃进行处理，尽量避免对电器元件的损坏。