一种用于电池储能系统的消防控制系统及方法与流程

本发明属于电池储能，涉及消防控制领域，特别涉及一种用于电池储能系统的消防控制系统及方法。

背景技术：

1、目前，电池储能系统已被广泛应用于各个领域；其中，影响电池储能系统安全使用的因素也有很多。具体解释性的，在电池储能系统工作过程中，若电池发生异常过热、过充电或短路等情况，电池内部的化学反应会产生大量易燃易爆气体和有毒气体；由于储能系统中电气设备众多，上述气体冲破电池安全阀进入到储能系统中，发生任何不可控的放电过程都会引起大规模的火灾或者爆炸事故。为了实现对电池储能系统的有效防护，需要在早期解决电池热失控引起的火灾和爆炸事故带来的不良影响。

2、在电池火灾初期，若使用水作为消防介质，则会导致电池中活泼金属与水反应，使得火势快速蔓延；若使用其他常规方法(示例性的，如使用二氧化碳、七氟丙烷、卤代烷1301等灭火剂)，虽能有效扑灭明火，但难以抑制电池复燃。综上所述，亟需一种采用多级防护机制设计的消防控制策略。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于电池储能系统的消防控制系统及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案，能够及时对异常情况进行分级处理，将事故危害降到最低。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供的一种用于电池储能系统的消防控制系统，包括：报警系统、灭火系统和控制系统；其中，

4、所述报警系统包括探测器和报警器；

5、所述灭火系统包括舱级灭火装置、复燃抑制剂装置、pack级灭火装置、第一灭火管路和第二灭火管路；其中，所述舱级灭火装置和所述复燃抑制剂装置用于设置于所述电池储能系统的电池舱，所述pack级灭火装置用于设置于所述电池储能系统的每个电池模块；所述复燃抑制剂装置通过所述第一灭火管路与每个电池模块相连通；所述第二灭火管路用于安装于所述电池舱的顶部，并在所述电池舱的多个预设位置处设置有输出口，所述第二灭火管路的输入口与所述舱级灭火装置相连通；

6、所述控制系统包括消防主机，用于接收所述探测器的探测信号和所述pack级灭火装置的动作信号，并根据预设消防动作逻辑，控制所述报警器、所述舱级灭火装置和所述复燃抑制剂装置的开启或关闭，以实现分级消防控制。

7、本发明的进一步改进在于，所述探测器包括设置于所述电池储能系统的电池舱的感温探测器、感烟探测器和可燃气体探测器。

8、本发明的进一步改进在于，所述报警器为声光报警器。

9、本发明的进一步改进在于，所述电池储能系统的电池舱内设置有多个电池簇，每个电池簇内设置有多个所述电池模块。

10、本发明的进一步改进在于，所述舱级灭火装置也通过所述第一灭火管路与每个电池模块相连通。

11、本发明的进一步改进在于，所述预设消防动作逻辑具体包括：

12、当所述感温探测器、所述感烟探测器和所述可燃气体探测器中的任一探测器发生报警，所述消防主机控制所述报警器进行报警，并向上级管理系统输出火警信号；

13、当仅有所述可燃气体探测器发生一级报警时，所述消防主机控制报警器进行报警，并控制所述电池储能系统中的排风系统开启，以对电池舱进行通风处理，并向上级管理系统输出火警信号；其中，一级报警是指可燃气体探测器检测到任何e种混合可燃气体的浓度达到

14、当所述可燃气体探测器发生二级报警时，所述消防主机控制所述排风系统关闭，并进行下一步操作；其中，二级报警是指可燃气体探测器检测到任意e种混合可燃气体的浓度达到

15、当电池舱中可燃气体探测器发生二级报警，同时感温探测器和感烟探测器中的一种或两种发生响应，且所述pack级灭火装置未发生动作响应时，所述消防主机启动倒计时，并控制报警器进行报警，控制所述电池储能系统中的排风系统关闭，向上级管理系统输出火警信号；倒计时结束后控制所述舱级灭火装置开启，向电池舱内喷洒灭火剂，向上级管理系统输出灭火剂喷洒信号；当所述pack级灭火装置发生动作响应时，所述消防主机启动倒计时，控制报警器进行报警，向上级管理系统输出火警信号；倒计时期间，若电池舱内任一探测器发生报警，则所述消防主机在倒计时结束后启动所述舱级灭火装置，向电池舱内喷射灭火剂，同时启动所述复燃抑制剂装置，向事故发生电池模块喷射复燃抑制剂；倒计时期间，若电池舱内无探测器发生报警，则所述消防主机仅启动所述复燃抑制剂装置，向事故发生电池模块喷射复燃抑制剂。

16、本发明的进一步改进在于，所述复燃抑制剂装置启动时，向事故发生电池模块释放复燃抑制剂的初始释放量的计算表达式为，

17、w1＝(v1-v2)·n；

18、式中，w1为复燃抑制剂释放量；v1为电池模块容积；v2为电池体积；n为复燃抑制剂在101kpa标准大气压和环境温度下的密度。

19、本发明的进一步改进在于，所述复燃抑制剂装置启动时，采用泵吸方式向事故发生电池模块释放复燃抑制剂的释放量的计算表达式为，

20、

21、l3＝|qy|；

22、式中，w2为修正后复燃抑制剂释放量；ρ为复燃抑制剂密度；m为泵吸方式影响因子；x1为灭火系统主管路直径；x2为灭火系统支管路直径；x3为灭火系统分管路直径；l1为灭火系统主管路长度；l2为灭火系统支管路长度；l3为灭火系统分管路长度；λ为支管路对分管路的影响因子；α为管道系数；qy为异常情况电池模块位置坐标。

23、本发明的进一步改进在于，所述复燃抑制剂装置启动时，采用气体吹扫方式向事故发生电池模块释放复燃抑制剂的释放量的计算表达式为，

24、

25、l3＝|qy|；

26、式中，w3为修正后复燃抑制剂释放量；ρ为复燃抑制剂密度；n为吹扫方式影响因子；x1为灭火系统主管路直径；x2为灭火系统支管路直径；x3为灭火系统分管路直径；l1为灭火系统主管路长度；l2为灭火系统支管路长度；l3为灭火系统分管路长度；λ为支管路对分管路的影响因子；α为管道系数；qy为异常情况电池模块位置坐标。

27、本发明提供的一种用于电池储能系统的消防控制方法，采用本发明上述的消防控制系统实现，所述消防控制方法包括以下步骤：

28、通过探测器对所述电池储能系统的电池舱进行检测，并将探测信号输送给所述消防控制器；

29、通过所述pack级灭火装置对各电池模块进行检测，根据检测结果自动发生动作响应或不发生动作响应，并将发生动作响应或不发生动作响应的pack级灭火装置动作信号输送给所述消防控制器；

30、所述控制系统的消防主机接收所述探测器的探测信号和所述pack级灭火装置的动作信号，并根据预设消防动作逻辑，控制所述报警器、所述舱级灭火装置和所述复燃抑制剂装置的开启或关闭，以实现分级消防控制。

31、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

32、本发明提供的用于电池储能系统的消防控制系统中，通过对接收到的探测信号和动作信号进行分析，基于分析结果对电池储能系统进行不同级别灭火，能够及时对异常情况进行分级处理，将事故危害降到最低。另外，本发明使用了电池pack级灭火装置，该装置能控制灭火剂释放到相应的电池模块中，使灭火工作更加精准和高效。

33、本发明中，进一步提出了不同的探测器响应与报警策略，能够使各种探测器之间相互协作，共同完成不同级别的消防处置工作，进一步降低事故危害。

34、本发明中，进一步提出了复燃抑制剂喷射量计算方法，能够计算出不同报警条件下复燃抑制剂喷射量，在保证电池储能系统有效防护的条件下，进一步实现消防资源的高效配置。