一种电化学储能站消防安全储能装置的制作方法

1.本发明涉及电化学储能领域，尤其涉及一种电化学储能站消防安全储能装置。


背景技术：

2.电化学储能系统一般是指电池储能系统，是通过电池将电能转化为化学能的形式储存，在外部需供电时再将化学能转化为电能。电池储能系统可以应用在发电、输电、配电和用电等过程中，具有削峰填谷、降低可再生能源发电对电网的冲击、应急备用、改善电能质量等功能，对完善传统的电网和高效利用风能、太阳能和核能等新能源都具有非常重要的作用。
3.可应用于电化学储能系统的电池主要有铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池等。其中，锂离子电池具有能量密度高、循环次数高、转换效率高、响应速度快等优点，是目前综合性能最优的一种储能电池。锂离子电池的最佳温度区间、工作温度区间和可承受温度区间分别为10～35℃、-20～45℃和-40℃～60℃。锂离子的电化学特性在10～35℃这一温度区间内最佳，应尽可能使锂电池工作在这一温度区间内。锂离子电池在-20～45℃内寿命衰减较小，仍能够正常工作。然而，当温度在-20～-40℃内时，电解液可能会凝固，阻碍锂离子的流动，导致阻抗增加，电池容量明显下降。当温度超过60℃时，锂离子的化学特性开始变得越来越不稳定，电池内部有害化学反应速率较高，可能会破坏电池，严重时会发生事故。
4.国内外已建成一些大容量锂离子电池储能系统。为了实现大容量锂离子电池储能系统的高倍率化、长寿命化，高安全性、高性能的电化学储能系统的研发刻不容缓。


技术实现要素：

5.为解决电化学储能系统现有技术的弊端，本发明提供一种电化学储能站消防安全储能装置，安全性更高，性能更高。
6.本发明是通过以下技术方案实现：
7.一种电化学储能站消防安全储能装置，包括储能室、中控室和换热室，所述储能室至少具有固定设置的顶层，所述储能室内设置储能架，所述储能架相互之间等距分布，所述储能架上设置有矩形阵列分布的储能单元，所述储能单元内设置储能电池，相邻的两个所述储能单元内只有一个设置储能电池，相邻所述储能架上的储能电池位置相互对应；未设置储能电池的储能单元内均设置有换热管，所述换热管穿过所有储能架后与换热系统连通，所述换热系统位于换热室内；所述储能室与换热管平行的一侧设置有风机，所述中控室和换热室位于储能室的外部一侧，所述中控室通过线路与储能室连通。
8.优选地是，所述储能室至少具有两面活动设置的侧壁，所述侧壁上设置有防火卷帘门。
9.优选地是，所述顶层设置有配重板，所述储能室底部设置底板，所述底板底部设置防爆仓，所述防爆仓内设置支撑杆，所述支撑杆一端与底板连接，另一端与防爆仓底部连
接。
10.优选地是，所述顶层内底部设置灭火储藏室，所述灭火储藏室底部设置有阀门和烟雾报警器，所述阀门和烟雾报警器与中控室电性连接。
11.优选地是，所述储能单元由绝缘格栅板围成，所述绝缘格栅板上设置有散热风扇。
12.优选地是，所述格栅板上设置有温度传感器，所述温度传感器连接至中控室。
13.优选地是，所述储能电池通过绝缘管悬挂在储能单元中部，绝缘管内设置导线。
14.优选地是，所述风机与储能架对应设置，每两个储能架之间设置一列风机。
15.优选地是，所述储能室内置有干燥室，所述干燥室内设置有干燥剂。
16.本发明相对现有技术，具有如下优势：
17.(1)改变储能室的结构，将储能电池错开放置，避免热量集中，并在电池之间设置液体管路控制储能室温度，同时设置风机及散热风扇辅助通风，有效的提高温控效率；这种设置方式可以尽可能减小储能架的间距，以布置更多的储能电池，提高储能站的效能；
18.(2)在储能室顶部设置灭火储藏室，通过中控室配合各类传感器及烟雾报警器，及时扑灭局部发生的火灾隐患；
19.(3)储能室底部设置防爆仓，当储能室发生意外爆炸时，由于顶层设置有配重板，爆炸能量会向下方防爆仓释放，尽量减小爆炸的范围，降低经济损失；
20.(4)通过传感器和换热系统对储能室内温度进行调节，以保证储能电池在最佳温度区间运行，提高使用效能。
附图说明
21.图1为本发明中一种电化学储能站消防安全储能装置实施例的储能架剖面结构示意图；
22.图2为本发明中一种电化学储能站消防安全储能装置实施例的换热管分布示意图。
23.图3为本发明中一种电化学储能站消防安全储能装置实施例的防爆仓结构示意图。
24.图4为本发明中一种电化学储能站消防安全储能实施例的俯视结构示意图。
25.附图标记如下：
26.1、储能架；2、储能电池；3、顶层；4、储能单元；5、换热管；6、储能室；7、中控室；8、换热室；9、风机；10、防火卷帘门；11、配重板；12、防爆仓；13、防护壁；14、底板；15、支撑杆；16、格栅板。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
29.如图1-4所示，一种电化学储能站消防安全储能装置，包括储能室6、中控室7和换热室8，储能室6至少具有固定设置的顶层3，储能室6内设置储能架1，储能架1相互之间等距
分布，储能架1上设置有矩形阵列分布的储能单元4，储能单元4内设置储能电池2，相邻的两个储能单元4内只有一个设置储能电池2，相邻储能架1上的储能电池2位置相互对应；未设置储能电池2的储能单元4内均设置有换热管5，换热管5穿过所有储能架1后与换热系统连通；储能室6内与换热管5平行的一侧设置有风机9，中控室7和换热室8位于储能室6的外部一侧。中控室7通过线路与储能室6内连接，并通过设置在储能室6内的各种传感器监控储能室6的各种状态，同时还控制储能室6内的各种开关和阀门，通过设定的程序，使得传感器和阀门形成闭环控制。
30.如图4，储能室6至少具有两面活动设置的侧壁，侧壁上设置有防火卷帘门10，一般情况下防火卷帘门10是打开状态，保持储能室6内的通风，发生意外时由中控室7控制关闭，避免火势蔓延；另外两面墙其中一面作为隔墙，隔墙一侧设置中控室7和换热室8，另一面设置风机9，风机9主要是为了提高空气流通效率，可以选择与外界连通或者不连通，风机9上也可以设置换热系统的管路，以控制出风的温度。
31.图1提供一种储能架1具体的布局方式，储能单元4是方格状，储能架1有多个储能单元4组成，储能电池2设置在方格内，一个储能电池2上下左右的储能单元4内均不设置其他储能电池2，防止热量集中；空出来的储能单元4中设置换热管5，使得每个电池周围至少被四根换热管5包围。换热管5穿过所有的储能架1，为了方便布局，所以不同储能架1上的储能电池2位置需要相互对应，使得换热管5均能水平布置。
32.现有技术中液冷一般采用乙二醇水溶液，由于乙二醇水溶液泄露会导致储能电池2短路。因此换热系统一般采用导热性能好的管路，将乙二醇水溶液填充在管路中，同时与储能电池2不直接接触，在换热的同时，不影响储能电池2的使用。
33.锂离子电池的最佳温度区间、工作温度区间和可承受温度区间分别为10～35℃、-20～45℃和-40℃～60℃。锂离子的电化学特性在10～35℃这一温度区间内最佳，应尽可能使锂电池工作在这一温度区间内。锂离子电池在-20～45℃内寿命衰减较小，仍能够正常工作。然而，当温度在-20～-40℃内时，电解液可能会凝固，阻碍锂离子的流动，导致阻抗增加，电池容量明显下降。当温度超过60℃时，锂离子的化学特性开始变得越来越不稳定，电池内部有害化学反应速率较高，可能会破坏电池，严重时会发生事故。因此换热系统不仅要控制冷却降温，还要在冬季温度较低时保持室内的恒温以保证电池的活性。因此换热系统需要设置冷却和加热两套系统，具体可参考空调的设置方式。春夏季温度较高时，可以通过自然通风的方式使储能室6内散热，必要时通过换热系统，利用压缩机和换热器降低乙二醇冷却液的温度，起到降温作用。秋冬季则需要进行升温，必要时可以降下卷帘门，保持室内的封闭状态以维持温度恒定。
34.具体地，在储能室6内设置多个温度传感器，同时反馈到中控室7中，设定自动控制的程序时，高温阈值设定为35℃，低温阈值设定为10℃，可以一般情况下设定为40％的传感器触发阈值时，启动换热系统。当所有传感器恢复正常时，换热系统停止。
35.一般情况下，顶层3内底部设置灭火粉体储藏室，灭火粉体储藏室底部设置有阀门和烟雾感应器，阀门和烟雾报警器由中控室7控制。当检测到烟雾时，对应位置的阀门会打开，喷出灭火粉体，及时扑灭火焰，降低损失。
36.为了将有可能发生的爆炸的损失降低到最小，顶层3设置有配重板11，储能室6底部设置底板14，底板14底部设置防爆仓12，防爆仓12设置在地面以下，周围设置防爆的防护
壁13，防爆仓12内设置支撑杆15，支撑杆15一端与底板14连接，另一端与防爆仓12底部连接，如图3；支撑杆15不具有防爆性能，当发生不可避免的爆炸如地震，无法扑灭的火灾等等，支撑杆15会断裂，使储能室6落入防爆仓12内爆炸，同时配重板11放置内部设备的飞溅，避免波及周围。
37.本发明的一个优选实施例中，储能单元4由绝缘的格栅板16围成，格栅板16上还可以设置有散热风扇。散热风扇和格栅板16可以进一步提高空气流通性能，提高散热性能。
38.本发明的一个优选实施例中，格栅板16上设置有温度传感器，温度传感器连接至中控室7，这些温度传感器主要用于检测环境温度；同时储能电池2上也设置有传感器，主要用于监测电池性能。
39.本发明的一个优选实施例中，储能电池2通过绝缘管悬挂在储能单元4中部，绝缘管内设置导线。这种方式避免储能电池2与格栅板16的直接接触，防止格栅板16上因温度变化产生的水汽凝结对电池造成损坏。
40.本发明的一个优选实施例中，风机9与储能架1对应设置，每两个储能架1之间设置一列风机9。传感器可以相互关联设置，每个储能架1上的传感器相互关联，不同储能架1上同一位置的储能电池2的传感器相互关联，并分别与对应的风机9及换热管5的阀门对应设置，可以根据实际情况启动局部散热，节约能耗。
41.本发明的一个优选实施例中，储能室内置有干燥室，干燥室内设置有干燥剂。尽可能降低储能室内的空气湿度，避免影响电池性能。
42.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。