一种储能电站持续降温驱氧防火装置及防火方法与流程

1.本发明涉及一种消防装置，特别是涉及一种储能电站持续降温驱氧防火装置及防火方法。


背景技术：

2.随着分布式能源的快速发展和对供电可靠性的要求提高，储能技术的发展也十分迅速，在输发配用领域已体现出举足轻重的地位，已成为配电网削峰填谷的调节手段之一。目前，国内外已建成多个锂离子、磷酸铁锂电池等类型储能电站，但相配套的储能电站消防技术的发展并未跟上步伐。电池长时间大电流放电、电池过充导致电池组温度升高、外部受撞击、雷电短路、明火、通风不畅、风扇损坏等意外均影响设备安全运行，有可能发生火灾爆炸的危险，若防火消防措施不到位，将导致火灾的发生。储能电站需配套高性能、高可靠度的储能变流器（pcs），储能变流器在整流或逆变的过程中会产生巨大的热量，这些热量若不能及时散发，也容易引起火灾。因此，储能电站的建设和投运必须考虑有效的火灾预防措施。
3.诱发储能电站内锂离子电池发生燃烧爆炸的根本原因在于电池热失控，因锂离子电池内部正负极之间的绝缘是依靠隔膜，隔膜若损坏将出现短路，电池持续放热，最后导致自燃，周边电池组受热扩散的影响容易失稳，其次电池燃烧分解产生可燃气体和氧气以及易燃的电解液也会加速燃烧进而引发爆炸。
4.针对上述存在的问题，cn201720882378.8公布了一种储能电站预警及消防系统，针对储能电站中的电池组实施分别监控，但存在如下问题：其一，该消防系统灭火剂采用水，对电池组进行喷淋降温灭火时易周边电池组产生负面影响，易造成电池组损坏；其二，喷淋消防用水时，易引起高压带电体的储能系统及其线路短路从而诱发火灾或扩大事故；其三，需设置排水管道，喷淋热失控着火电池组产生的废水若未有效处理，易产生二次污染。cn202010977105.8公布了一种用于储能装置的自触发消防系统，主要包括设置在储能站集装箱顶部的采样管和灭火管，采用灵敏度高的热释离子探测器用于自触发消防，但堵头和自触发消防喷头之间充满蜡块，电池组起火时还需先融化蜡块，堵头下落才喷出灭火气体，灭火的响应时间过长。cn202010419399 .2公布了一种集装箱储能系统消防装置及其控制方法，主要包括气体灭火模块、液体灭火模块、检测模块和控制模块，设有与电池簇一一对应的多个灭火单元，但应用液体灭火剂时对电池组进行喷淋降温灭火，易周边电池组造成不可逆的损坏。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可高效率持续吸收电池组充放电过程耗散电能释放的热量或电池短路升温热能，快速吸热降温维持储能电站内各个蓄电池空间内的温度相对稳定，同时充分驱逐各个蓄电池组空间内的氧气以防止着火燃烧，使之随时处于可控近似纯co2气氛保护中的储能电站持续降温防火设
置。
6.本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种储能电站用持续降温驱氧防火装置，包括co2供释降温驱氧装置、储能电站箱体和气态co2排放装置，所述的co2供释降温驱氧装置包括co2供应机构、与其相连通的co2缓释机构，所述co2供应机构设于储能电站箱体的内部或外部，所述co2缓释机构设于储能电站箱体内各层电池组空间和/或各个间隔的电池组空间和/或储能电站箱体内底部和/或内侧壁，所述气态co2排放装置与储能电站箱体内部相连通，设于储能电站箱体的顶部或侧部。
7.进一步，所述co2供应机构包括固态co2供应机构和液态co2供应机构。
8.进一步，所述co2缓释机构包括固态co2缓释机构、液态co2缓释机构，其中，固态co2缓释机构与固态co2供应机构相连通，液态co2缓释机构与液态co2供应机构相连通。
9.进一步，所述固态co2指块粒状或粉末状固态co2、或盒装固态co2、或覆膜缓释固态co2。
10.进一步，所述储能电站箱体设有温压监测机构和/或气体分析监测机构和/或智能分析控制系统和/或自动报警控制器。
11.进一步，所述的储能电站箱体内固态或液态co2吸热气化产生的co2气体经气态co2排放装置集中排放，排放出来的co2气体可经冷却压缩后制成干冰或液态co2循环利用。
12.本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：一种储能电站用持续降温驱氧防火方法，具体包括以下步骤：co2供应机构储存固态或液态co2并供给co2缓释机构所需固态或液态co2，布设于储能电站箱体内的co2缓释机构的固态或液态co2吸收热量使其直接气化为气态co2，同时驱除储能电站箱体内的全部氧气和氮气，使箱体内所有电池组处于近似纯co2气体保护中，固态或液态co2的气化吸收大量热量维持箱体内设定的可控温度范围和完全的熄火气氛，储能电站箱体内过量的co2气体经气态co2排放装置排出。
13.本发明的有益效果：（1）本发明直接利用固态或液态co2吸热气化降温驱氧并以纯co2充盈包覆厢内各电池组熄火而防火，技术原理简单、易于实施，自然消除火灾安全隐患，可防储能电站的自燃、爆炸事故于未然，且无毒、无二次污染。
14.（2）本发明可消除传统储能电站的消防技术对电池组造成损害的弊端，且可自主降温大幅减轻蓄能电池组的自耗能损耗，并延长蓄能电池组的使用寿命，还能有效减少储能电站的维护成本。利于节能减排和绿色环保。
15.（3）利于储能电站的全智能化自动管理，且本发明可促进储能电站工厂化生产和敞开式设置或露天设置，降低建设周期和建设成本，对促进我国绿色能源的建设、改善我国能源存储结构具有重大意义。
附图说明
16.图1为本发明实施例1的俯视图；图2为本发明实施例1的主视图；图3为本发明实施例2的俯视图；图4为本发明实施例2的主视图；
图5为本发明实施例3的俯视图；图6为本发明实施例3的主视图；图7为本发明实施例4的俯视图；图8为本发明实施例5的主视图。
具体实施方式
17.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
18.实施例1参照图1
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2，本实施例主要包括干冰供释降温驱氧装置1、气态co2排放装置2和储能电站箱体3，所述的干冰供释降温驱氧装置1主要包括干冰供应机构101、干冰缓释机构102，干冰供应机构101分6组设置于储能电站箱体3顶部外围，干冰缓释机构102设于储能电站箱体3的内侧壁空间，干冰缓释机构102主要由若干干冰缓释管道组成，管道上设有开孔，供气态co2逸出，干冰供应机构101和干冰缓释机构102相连通，气态co2排放装置2设置于储能电站箱体3侧部，与储能电站箱体3以管道相连通；干冰供应机构101储存干冰并供给干冰缓释机构102所需干冰，设于储能电站箱体3内的干冰缓释机构102将干冰释放后，干冰吸收热量后直接气化为气态co2，气态co2从干冰缓释机构102的管道侧壁开孔中缓慢逸出，同时驱除储能电站箱体3内的大部分氧气和氮气，使箱体内所有电池组处于近似纯co2气体保护中，干冰的气化吸收大量热量维持箱体内设定的可控温度范围和灭火气氛，储能电站箱3体内过量的co2气体经气态co2排放装置2排出，上述的干冰指粒状固体co2。
19.实施例2参照图3
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4，本实施例与实施例1区别是：还设有监测控制系统4。所述的监测控制系统4包括温压监测机构401、气体分析监测机构402、智能分析控制系统403，所述的温压监测机构401、气体分析监测机构402、智能分析控制系统403布设于储能电站箱体内侧中部。
20.所述的监测控制系统4设于储能电站箱体3电池柜内侧壁中部，所述的温压监测机构401包括测温管和测压管，所述的测温管用于测量储能电站箱体3电池柜内的实时温度，测压管用于监测储能电站箱体3电池柜的实时压力，测压管的上端连接有压力表，所述的测温管和测压管相邻布置，所述的气体分析监测机构402与温压监测机构401间隔布置，用于监测储能电站箱体3电池柜内的气体成分含量，所述的智能分析控制系统403设于电池柜中部末端，用于连接汇总温压监测数据和气体分析监测数据，并进行智能化分析和调节控制。
21.本实施例中的干冰供应机构101分4组设置于储能电站箱体3顶部各外边中心处，干冰缓释机构102分多路呈箭头形布设于储能电站箱体3内储能电站箱体内侧壁空间。
22.所述的气态co2排放装置2设置于储能电站箱体3顶部侧端。
23.其余同实施例1。
24.实施例3参照图5
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6，本实施例主要包括干冰供释降温驱氧装置1、气态co2排放装置2和储能电站箱体3，所述的干冰供释降温驱氧装置1主要包括干冰供应机构101、干冰缓释机构102，干冰供应机构101分2组设置于储能电站箱体3顶部外侧，干冰缓释机构102设于储能电站箱体3内侧壁空间，且上下布置三层，干冰供应机构101和干冰缓释机构102相连，所述的
气态co2排放装置2设置于储能电站箱体3顶部，与箱体内空间以管道相连通。
25.本实施例所述的干冰指粉末状固体co2，干冰供应机构101储存干冰并供给干冰缓释机构102所需粉末状干冰，利用气态co2排放装置2排放的部分以co2为主的气体作为粉末状干冰在输送管道内的动力来源，设于储能电站箱体3内的干冰缓释机构102的粉末状干冰随co2气体流动至各个出口释放，粉末状干冰从干冰缓释机构102的侧壁开孔中缓慢逸出，吸收热量使干冰直接气化为气态co2，同时驱除储能电站箱体3内的全部氧气和氮气，使箱体内所有电池组处于纯co2气体保护中，干冰的气化吸收大量热量维持箱体内设定的可控温度范围和灭火气氛，储能电站箱体3内过量的co2气体经气态co2排放装置2排出。
26.实施例4参照图7，本实施例与实施例3区别是：所述的干冰供应机构101分5组设置于储能电站箱体3顶部外侧，干冰缓释机构102分布于各电池柜组之间的间隙中，本实施例中还设有监测控制系统4。
27.监测控制系统4包括温压监测机构401、气体分析监测机构402、智能分析控制系统403，所述的温压监测机构401、气体分析监测机构402、智能分析控制系统403设于储能电站箱体内侧中上部，用于监测电池组运行时的异常情况。
28.其余同实施例3。
29.实施例5参照图8，本实施例与实施例3区别是：降温驱氧防火原料采用气化吸热能力较好的液态co2，主要包括气态co2排放装置2、储能电站箱体3、监测控制系统4、液态co2供释降温驱氧装置5和液态co2控制阀6。所述的液态co2供释降温驱氧装置5主要包括液态co2供应机构501、液态co2释放机构502。
30.液态co2供应机构501储存液态co2并供给液态co2释放机构502所需的液态co2，设于储能电站箱体3内的液态co2释放机构502释放co2吸收热量使液态co2直接气化为气态co2，同时驱除储能电站箱体3内的大部分氧气和氮气，使箱体内所有电池组处于近似纯co2气体保护中，液态co2的气化吸收热量维持箱体内设定的可控温度范围和灭火气氛，多个储能电站箱体3内过量的co2气体经管道集中输送至气态co2排放装置2排出。
31.其余同实施例3。
32.本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
33.说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。