一种储能电池热失控预警与应急处置方法与流程

本申请涉及电化学储能安全，具体涉及一种储能电池热失控预警与应急处置方法。

背景技术：

1、锂离子电池储能电站作为构建新型电力系统的重要支撑，其大规模应用面临着热失控安全风险的严峻挑战。在电池热失控之前进行精准预警并采取针对性应急处置，是降低事故危害、保障储能系统安全运行的关键手段。

2、储能系统的故障诱因复杂多样，主要包括以下三类情形：其一，电池包绝缘层因老化、机械损伤或凝露等原因发生破坏后，电池壳体与相邻结构之间产生高压电弧，电弧烧灼壳体导致电解液泄漏起火，此类故障初期电池本体并未发生热失控，安全阀不开启、无可燃气体产生；其二，电池内部因析锂、杂质刺穿隔膜等原因发生内短路，进而引发热失控，安全阀开启并释放大量可燃气体，同时高温导致绝缘层熔融破坏，此类故障以安全阀开启为最早可测信号；其三，储能系统内其他电气设备发生电气火灾，火焰加热邻近电池后引发电池热失控，此类故障初期电池本体完好、安全阀未开启、绝缘正常，但外部火源信号已经出现。

3、上述三类故障的演化路径、早期特征和致灾机理截然不同。然而，现有电池储能系统的预警与应急处置技术普遍采用统一的检测和响应模式：通过气体传感器监测热失控释放的h2、co等可燃气体浓度，一旦浓度超标则触发报警并启动灭火系统。这种“一刀切”的处置方式存在以下缺陷：一方面，气体传感器无法区分故障类型，绝缘破坏型故障初期无气体释放，传感器无法预警；外部火源型故障初期火源来自外部，传感器同样无法识别故障根源；另一方面，针对不同类型故障采用相同的灭火处置，不仅可能因处置手段与故障机理不匹配而贻误最佳处置时机，甚至可能因不当操作导致事故扩大，如在未惰化抑爆的情况下直接灭火引燃可燃气云。例如，针对绝缘破坏型故障，首要任务是切断能量来源而非直接灭火；针对外部火源型故障，应先扑灭外部火源阻断热输入；针对内部故障型故障，安全阀开启后大量可燃气体积聚，应先惰化抑爆再行灭火。现有技术因缺乏基于故障诱因的分类体系和差异化处置策略，难以实现精准防控。

技术实现思路

1、本申请旨在解决现有技术中储能系统预警与应急处置采用统一的检测和响应模式，无法区分不同故障诱因、导致预警失效和处置失当的问题，提供一种储能电池热失控预警与应急处置方法。

2、为解决上述问题，本申请是这样实现的：

3、第一方面，本申请提供了一种储能电池热失控预警与应急处置方法，包括：

4、实时检测电池的安全阀是否开启、电池包是否发生绝缘失效、以及是否存在火灾信号；

5、在检测到所述电池包发生绝缘失效、且未检测到所述安全阀开启的情况下，判定为电池包绝缘破坏型故障，执行停机保护，在所述停机保护执行后若检测到所述安全阀开启则启动惰化系统，在所述惰化系统启动后若检测到火灾信号则启动灭火系统；

6、在检测到所述安全阀开启、且检测到所述电池包发生绝缘失效的情况下，判定为电池内部故障型故障，执行停机保护并启动惰化系统，若检测到火灾信号则启动灭火系统；

7、在未检测到所述电池包发生绝缘失效、且未检测到所述安全阀开启、但检测到火灾信号的情况下，判定为外部火源引燃型故障，执行停机保护并启动灭火系统，在所述灭火系统启动后若检测到所述安全阀开启则启动惰化系统。

8、第二方面，本申请提供了一种储能电池热失控预警与应急处置系统，所述系统包括处理器和存储器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。

9、与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

10、通过将储能系统故障划分为电池包绝缘破坏型、电池内部故障型和外部火源引燃型三类，并基于绝缘失效、安全阀开启、火灾信号三组检测信号的不同组合建立互斥的故障判定逻辑，同时针对各类故障分别匹配差异化的分级处置策略，其中绝缘破坏型以停机保护为优先处置手段，在安全阀开启后启动惰化系统，在火灾信号出现后启动灭火系统；内部故障型在执行停机保护的同时同步启动惰化系统，在火灾信号出现后启动灭火系统；外部火源型在执行停机保护的同时同步启动灭火系统，在安全阀开启后启动惰化系统，从而克服了现有技术无法区分故障诱因而统一处置的缺陷，实现了从故障根源识别到差异化处置的完整技术闭环，有效解决了因处置手段与故障机理不匹配而贻误最佳处置时机甚至导致事故扩大的问题，显著提升了储能系统热失控预警与应急处置的精准性和有效性。

1.一种储能电池热失控预警与应急处置方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测电池包绝缘失效的方法，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述导电层为柔性复合相变膜，所述柔性复合相变膜包括由纤维素纤维、石墨烯、导电炭黑和碳纳米管构成的三维的导电复合骨架，以及负载于所述复合骨架中的相变材料；所述复合骨架具有相互连接的三维导电网络结构。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述柔性复合相变膜通过如下方法制备得到：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测安全阀开启的方法，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述导线连接于电池正极与电池负极之间，并用于监测所述导线两端的第二电压；

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰化系统所用惰化气体为氮气、二氧化碳、氩气中的一种或多种的组合。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述火灾信号由温度传感器、烟雾传感器、火焰探测器中的一种或多种组合检测获得。