储能电站防爆系统和防爆方法与流程

本技术涉及储能电站，尤其涉及一种储能电站防爆系统和防爆方法。

背景技术：

1、储能技术以锂电池储能为主，然而，锂电池储能的进一步应用受到了热失控这一问题的限制，当热失控发生时，锂电池的充放电性能急剧下滑，严重时甚至会伴随着电池包的燃烧与爆炸，而储能电站是大量电池包形成的高度集成体，当单体电池包发生热失控时，如不能对其进行及时的控制，热失控产生的火焰极易加热周围的未失控电池，进而促进热失控蔓延。

2、相关技术中，大多数储能电站采取主动预警手段防范热失控行为，即通过监测电池状态或电池包内部气体组分、温度等参数进而判断热失控发生的概率，并随后采取灭火措施抑制热失控的蔓延，从而尽可能地缩小单体电池包热失控的影响范围。但是，在热失控过程中，锂电池正极分解反应能够产生氧气，期间伴随高放热率，对于燃烧而言，当某一过程同时具备反应物、合适的氧化剂浓度及高温时，燃烧的发生将不可避免，因此，锂电池的热失控过程具有自加速的特征，这导致储能电站的热失控防护效果严重受限。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明一方面的实施例提出一种储能电站防爆系统，该储能电站防爆系统能够通过惰性气体稀释储能电池包内可燃气体的浓度，破坏燃烧三角形中的助燃物环节，实现对储能电站火灾蔓延的良好防护，有效避免锂电池的热失控，同时可排出储能电池包内的混合气体，防止二次复燃风险的发生。

3、本发明另一方面的实施例提出一种储能电站防爆方法。

4、根据本发明实施例的一种储能电站防爆系统，包括储能电池包、探测器和惰性气源。

5、其中，所述储能电池包至少有一个并均包括壳体和多个电芯组件，所述壳体设有第一腔并具有进气口和排气口，所述进气口和所述排气口均与所述第一腔连通，多个所述电芯组件排布在所述第一腔，所述排气口用于排出所述第一腔内的气体，所述探测器安装在所述第一腔并用于监测所述第一腔内的可燃气体且判断所述可燃气体的浓度；

6、其中，所述惰性气源通过气体管道与所述进气口连通，所述惰性气源能够供给惰性气体至所述第一腔，以便于稀释所述可燃气体的浓度。

7、根据本发明实施例的储能电站防爆系统，由探测器实时监测储能电池包的第一腔内的可燃气体及其浓度，并在可燃气体的浓度处于可燃极限内时，通过进气口对第一腔充入惰性气体，以稀释可燃气体的浓度，相较于相关技术中仅采取灭火措施抑制热失控蔓延的方式，本技术则从抑制燃烧着手，直接先破坏燃烧三角形中的助燃物环节，有效规避因锂电池正极分解反应产生氧气，且伴随高放热率，以致同时具备了燃烧三角形中的反应物、合适的氧化剂浓度(即助燃物浓度)及高温条件，燃烧的发生不可避免的问题，抑制储能电池包发生燃烧反应，阻断锂电池热失控过程的自加速，实现对储能电站更加高效的防护，有效避免锂电池的热失控，同时，储能电池包的排气口可排出第一腔内的气体，既可抑制储能电池包的燃烧，又可降低第一腔内的压强，确保储能电池包的第一腔内的压强在壳体承压极限范围。

8、在一些实施例中，所述惰性气源包括容器和惰性气体，所述容器设有第二腔，所述第二腔填充有所述惰性气体并通过所述气体管道与所述第一腔连通，所述第二腔的压强高于所述第一腔的压强。

9、在一些实施例中，所述储能电站防爆系统还包括排气阀、排气管道和排气防爆设备，所述排气阀安装在所述排气口并与所述探测器电连接，所述排气管道具有第一端和第二端，所述排气管道的第一端与所述排气口连通，所述排气管道的第二端与所述排气防爆设备连通。

10、在一些实施例中，所述排气管道设有第三腔，所述第三腔与所述第一腔和所述排气防爆设备连通并为负压腔。

11、在一些实施例中，所述排气口有多个，其中，

12、所述排气管道有一个并包括排气母管和与所述排气母管连通的多个排气支管，所述排气母管与所述排气防爆设备连通，所述排气支管与所述排气口一一对应连通；

13、或者，所述排气管道有多个并与所述排气口一一对应连通。

14、在一些实施例中，所述储能电站防爆系统还包括与所述探测器电连接的进气阀，所述进气阀安装在所述进气口；

15、每个所述储能电池包的所述进气口和所述排气口均至少有一个，其中，所述进气口与所述进气阀一一对应连通，所述排气口与所述排气阀一一对应连通，或者，每个所述储能电池包的所有所述进气口与同一个所述进气阀连通，每个所述储能电池包的所有所述排气口与同一个所述排气阀连通。

16、在一些实施例中，所述气体管道有一个并包括供气母管和与所述供气母管连通的多个供气支管，所述供气母管与所述惰性气源连通，所述供气支管与所述进气口一一对应连通；

17、或者，所述气体管道有多个并与所述进气口一一对应连通。

18、在一些实施例中，所述探测器有多个并与所述电芯组件一一对应且位于邻近相应所述电芯组件的正极处。

19、在一些实施例中，所述储能电池包有多个并以矩阵m×n方式间隔排列，其中，m为列且等于2，n为行且大于等于1；

20、每列所述储能电池包中所有所述进气口位于所述壳体背离相邻列所述储能电池包的一侧，每列所述储能电池包中所有所述排气口位于所述壳体朝向相邻列所述储能电池包的一侧，所述气体管道有两个并与两列所述储能电池包一一对应，每个所述气体管道位于相应列所述储能电池包背离所述排气孔的一侧并与相应列所述储能电池包中所有所述进气口连通，所述排气管道位于两列所述储能电池包之间并与每列所述储能电池包中的所有所述排气口连通。

21、根据本发明实施例的一种储能电站防爆方法，基于如上所述的储能电站防爆系统，包括以下步骤：

22、探测器实时监测储能电池包的第一腔内的可燃气体且判断所述可燃气体的浓度；

23、在所述可燃气体的浓度处于可燃极限内时，惰性气源通过气体管道供给惰性气体至所述第一腔，稀释所述可燃气体的浓度并形成混合气；

24、探测器监测到混合气中所述可燃气体的浓度位于可燃极限边界之外时，所述惰性气体停止供给，排气口排出所述混合气。

25、根据本发明实施例的储能电站防爆方法的技术优势与上述储能电站防爆系统的技术优势相同，此处不再赘述。

26、在一些实施例中，所述第二腔的压强高于所述第一腔的压强，所述储能电站防爆系统还包括进气阀，所述在所述可燃气体的浓度处于可燃极限内时，惰性气源通过气体管道供给惰性气体至所述第一腔，稀释所述可燃气体的浓度并形成混合气的具体步骤为：

27、所述探测器监测到所述可燃气体且所述可燃气体的浓度处于可燃极限内，所述探测器控制所述进气阀开启；

28、所述惰性气源中所述惰性气体在压差作用下沿所述气体管道瞬时进入所述第一腔，稀释所述可燃气体的浓度并形成所述混合气。

29、在一些实施例中，所述储能电站防爆系统还包括排气阀、排气管道和排气防爆设备，所述排气管道设有负压腔，所述探测器监测到混合气中所述可燃气体的浓度位于可燃极限边界之外时，所述惰性气体停止供给，排气口排出所述混合气的具体步骤为：

30、所述探测器监测到所述混合气中所述可燃气体的浓度位于可燃极限边界之外，所述探测器控制所述进气阀关闭，所述惰性气体停止供给；

31、所述探测器控制所述排气阀开启，所述混合气在所述负压腔的作用下沿所述排气管道被抽吸进入所述排气防爆设备。

32、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。