一种储能电站用冷却灭火抑爆喷射系统和方法与流程

本发明涉及储能电站，尤其涉及一种储能电站用冷却灭火抑爆喷射系统和方法。

背景技术：

1、锂离子电池储能方式主要是将大量锂离子电池以储能pack/簇/方舱的形式集中放置。由于锂离子电池本身就是含能物质（磷酸铁锂和三元锂离子电池），热失控后温度骤然升高，极易发生火灾，且由于其内部持续短路，在能量完全释放前，会出现持续高温的情况，导致火灾极易复燃，故锂离子电池储能柜火灾具有易发生、发生速度快、蔓延速度快、易爆炸、易复燃等特点。在储能电池pack/簇集中放置后，能量密度大、能量高，火灾或爆炸释放的能量高。一旦发生火灾，将对社会安全及生命财产安全都极易造成巨大的损失。因此，需要一种储能电站用冷却灭火抑爆喷射系统，以提前发现异常，及时进行干预，从而迅速控制火势，防止火灾蔓延，并有效抑爆，杜绝爆炸发生。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种储能电站用冷却灭火抑爆喷射系统和方法。

2、本发明提出的一种储能电站用冷却灭火抑爆喷射系统，储能电站包括储能方舱和安装在储能方舱内的多个电池箱，包括：探测机构、主控制器和降温灭火机构；

3、探测机构包括用于安装在储能方舱内且位于电池箱外的红外热成像仪和用于安装在各个电池箱内的探测组件；其中，探测组件包括氢气传感器、烟雾传感器、一氧化碳传感器、温度传感和voc传感器，烟雾传感器、温度传感器、voc传感器、一氧化碳传感器、氢气传感器和红外热成像仪分别与主控制器电连接；

4、降温灭火机构包括驱动气瓶、低压液氮存储瓶和用于向各个电池箱内进行喷淋的喷淋组件；驱动气瓶与低压液氮存储瓶连接，低压液氮存储瓶与喷淋组件连接，低压液氮存储瓶与喷淋组件之间连接有第一电磁阀；驱动气瓶、低压液氮存储瓶、第一电磁阀和喷淋组件分别与主控制器电连接；

5、主控制器用于根据各个电池箱的实时状态参数和红外热成像图像判断各个电池箱的实时状态；其中，实时状态包括：电池过热和热失控；

6、当主控制器判断某一电池箱处于电池过热状态时，主控制器还用于控制降温灭火机构向该电池箱内喷射低温液氮进行降温；

7、当主控制器判断某一电池箱处于热失控状态时，主控制器还用于控制降温灭火机构向该电池箱内喷射低温液氮进行热失控抑制。

8、优选地，探测机构还包括用于安装在储能方舱内且位于电池箱外的氧气传感器，氧气传感器与主控制器电连接；喷淋组件还用于向储能方舱内进行喷淋；

9、当主控制器判断某一电池箱处于热失控状态时，主控制器还用于控制降温灭火机构向该电池箱内喷射低温液氮，直至扑灭明火；

10、当明火已扑灭后，主控制器利用氧气传感器实时获取储能方舱内的氧气浓度；

11、主控制器还用于根据储能方舱内的氧气浓度和预设的第一氧气浓度标准值，判断储能方舱是否具有爆炸风险；

12、当储能方舱内的氧气浓度大于或等于预设的第一氧气浓度标准值，主控制器还用于判断储能方舱具有爆炸风险；

13、若主控制器判断储能方舱具有爆炸风险，则主控制器还用于控制降温灭火机构向储能方舱内喷射低温液氮，直至储能方舱内的氧气浓度低于预设的第二氧气浓度标准值；其中，第二氧气浓度标准值小于第一氧气浓度标准值；

14、若主控制器判断储能方舱不具有爆炸风险，则主控制器还用于控制降温灭火机构停止向该电池箱内喷射低温液氮。

15、优选地，在主控制器控制降温灭火机构停止向该电池箱内喷射低温液氮之后，主控制器还利用氧气传感器实时获取储能方舱内的氧气浓度；

16、当储能方舱内的氧气浓度高于预设的第二氧气浓度标准值，主控制器还用于控制降温灭火机构向储能方舱内喷射低温液氮，直至储能方舱内的氧气浓度低于预设的第二氧气浓度标准值。

17、优选地，低压液氮存储瓶内安装有液位传感器，降温灭火机构还包括高压二氧化碳瓶，高压二氧化碳瓶与喷淋组件连通，且高压二氧化碳瓶与喷淋组件之间连接有第二电磁阀，液位传感器、高压二氧化碳瓶和第二电磁阀分别与主控制器电连接；

18、主控制器还用于在低压液氮存储瓶内的液位低于预设的液位标准值时，控制降温灭火机构同时向该电池箱内或储能方舱内喷射低温液氮和二氧化碳；

19、降温灭火机构还包括制氮模块和制冷机，制氮模块与低压液氮存储瓶连接，制冷机安装在低压液氮存储瓶上，制氮模块和制冷机分别与主控制器连接；

20、其中，在低压液氮存储瓶内的液位低于预设的液位标准值时，主控制器还用于控制制氮模块用于向低压液氮存储瓶内补充氮气，并控制制冷机将低压液氮存储瓶内的气态氮气转化为液态氮气。

21、优选地，喷淋组件还设有用于连接市政消防的市政消防接口，市政消防接口连接有截止阀；

22、其中，当主控制器判断某一电池箱处于热失控状态时，主控制器还利用氧气传感器实时获取储能方舱内的氧气浓度；

23、主控制器还用于根据储能方舱内的氧气浓度和预设的第三氧气浓度标准值，判断热失控火灾当量是否超过液氮和二氧化碳的防护范围；其中，第三氧气浓度标准值大于第一氧气浓度标准值；

24、当储能方舱内的氧气浓度大于或等于预设的第三氧气浓度标准值，主控制器判断热失控火灾当量超过液氮和二氧化碳的防护范围；

25、若主控制器判断热失控火灾当量超过液氮和二氧化碳的防护范围，则主控制器控制降温灭火机构向该电池箱内喷射水，直至明火扑灭；

26、若主控制器判断热失控火灾当量未超过液氮和二氧化碳的防护范围，则主控制器控制降温灭火机构向该电池箱内喷射低温液氮。

27、本发明还提出了一种储能电站用冷却灭火抑爆喷射方法，包括：

28、实时获取储能方舱内各个电池箱内的实时状态参数和红外热成像图像；其中，实时状态参数包括温度、氢气浓度、一氧化碳浓度、烟雾浓度和voc浓度；

29、根据各个电池箱的实时状态参数和红外热成像图像判断各个电池箱的实时状态；其中，实时状态包括：电池过热和热失控；

30、当某一电池箱处于电池过热状态时，向该电池箱内喷射低温液氮进行降温；

31、当某一电池箱处于热失控状态时，向该电池箱内喷射低温液氮进行热失控抑制。

32、优选地，当某一电池箱处于热失控状态时，向该电池箱内喷射低温液氮进行热失控抑制，具体包括：

33、当某一电池箱处于热失控状态时，向该电池箱内喷射低温液氮，直至扑灭明火；

34、当明火已扑灭后，实时获取储能方舱内的氧气浓度；

35、根据储能方舱内的氧气浓度和预设的第一氧气浓度标准值，判断储能方舱是否具有爆炸风险；

36、当储能方舱内的氧气浓度大于或等于预设的第一氧气浓度标准值，判断储能方舱具有爆炸风险；

37、若判断储能方舱具有爆炸风险，则向储能方舱内喷射低温液氮，直至储能方舱内的氧气浓度低于预设的第二氧气浓度标准值；其中，第二氧气浓度标准值小于第一氧气浓度标准值；

38、若判断储能方舱不具有爆炸风险，则停止向该电池箱内喷射低温液氮。

39、优选地，在停止向该电池箱内喷射低温液氮之后，还包括：

40、继续实时获取储能方舱内的氧气浓度；

41、当储能方舱内的氧气浓度高于预设的第二氧气浓度标准值，向储能方舱内喷射低温液氮，直至储能方舱内的氧气浓度低于预设的第二氧气浓度标准值。

42、优选地，在向电池箱内或储能方舱内喷射低温液氮的过程中，若液氮的液位低于预设的液位标准值时，则同时向该电池箱内或储能方舱内喷射低温液氮和二氧化碳；

43、当低压液氮存储瓶内的液位低于预设的液位标准值时，向低压液氮存储瓶内补充气态氮气，并将低压液氮存储瓶内的气态氮气转化为液态氮气。

44、优选地，在当某一电池箱处于热失控状态时，向该电池箱内喷射低温液氮之前，还包括：

45、实时获取储能方舱内的氧气浓度；

46、根据储能方舱内的氧气浓度和预设的第三氧气浓度标准值，判断热失控火灾当量是否超过液氮和二氧化碳的防护范围；其中，第三氧气浓度标准值大于第一氧气浓度标准值；

47、当储能方舱内的氧气浓度大于或等于预设的第三氧气浓度标准值，判断热失控火灾当量超过液氮和二氧化碳的防护范围；

48、若判断热失控火灾当量超过液氮和二氧化碳的防护范围，则向储能方舱内喷射水，直至明火扑灭；

49、若判断热失控火灾当量未超过液氮和二氧化碳的防护范围，则向该电池箱内喷射低温液氮。

50、本发明中，所提出的储能电站用冷却灭火抑爆喷射系统和方法，通过主控制器利用探测机构实时获取储能方舱内各个电池箱内的实时状态参数和红外热成像图像；其中，实时状态参数包括温度、氢气浓度、一氧化碳浓度、烟雾浓度和voc浓度；接着，主控制器根据各个电池箱的实时状态参数和红外热成像图像判断各个电池箱的实时状态；其中，实时状态包括：电池过热和热失控；当主控制器判断某一电池箱处于电池过热状态时，主控制器控制降温灭火机构向该电池箱内喷射低温液氮进行降温，提前给该电池箱内的电池表面降温，确保电池在一个安全舒适的温度区间内；当主控制器判断某一电池箱处于热失控状态时，主控制器控制降温灭火机构向该电池箱内喷射低温液氮进行热失控抑制，以迅速控制火势，防止火灾蔓延。本发明极大地提高了储能电站的安全性。