基于智能消防管理功能的集装箱储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于智能消防管理功能的集装箱储能系统，包括：储能箱体；N个电池仓，其设置于所述储能箱体内；N个电池簇，其一一对应设置在所述电池仓内，每个所述电池簇均包括沿垂直方向堆叠设置的M个电池包，其中，N、M均大于1；以及消防机构，其包括控制主机以及与所述控制主机均通讯连接的火情探测装置、灭火装置、声光报警装置以及主动排风装置。本发明专利技术提供的基于智能消防管理功能的集装箱储能系统，既能够进行精确定位的高效PACK级灭火，也能够在火情蔓延时实现簇级灭火，还能够在火情进一步扩大时实施全浸没式灭火，从而具备灵活且智能化的分级热失控管理功能。能化的分级热失控管理功能。能化的分级热失控管理功能。

【技术实现步骤摘要】
基于智能消防管理功能的集装箱储能系统


[0001]本专利技术涉及储能
，特别涉及一种基于智能消防管理功能的集装箱储能系统。

技术介绍

[0002]随着储能市场的大规模发展，锂电池储能作为一种新的储能元件进入了大规模的应用阶段，然后在行业的快速发展中也面临一些应用难题：储能集装箱中锂电池是具有一定的风险的，锂电池因为自身材料热稳定性的原因，在一些意外情况下会导致热失控的发生，因此储能集装箱中的火灾监控和抑制系统的可靠性对集装箱储能系统应用的安全性具有重要影响。
[0003]目前的集装箱储能系统通常采用的方案是在集装箱内部设置一个或多个探测器进行火情监测，并配置多个喷嘴，当发现火情时，即采用全浸没式灭火的方式来控制火情。此种方案虽然能够有抑制火情，但会造成巨大的浪费，包括灭火剂的浪费、未发生火情的部分锂电池后续清理维修的浪费等，其不能针对火情点进行集中灭火，所以灭火效率低。而一些传统的PACK级灭火系统通常需要在每一个电池pack上配置1个喷嘴和1个传感器，从而当任意一个电池pack发生火情时，能够通过其对应的传感器进行精准定位，从而对发生火情的电池pack进行灭火，其能够实现精准灭火，但带来的问题是：探测器数量众多，成本会显著增加，且探测器的安装布置也会相对复杂。
[0004]专利CN114914622B公开了一种储能集装箱，其通过优化喷嘴、信息采集装置的设置，能够提高火情探测和灭火的精准性，且相对于传统的PACK级灭火系统，其能在一定程度上减小喷嘴和信息采集装置（即探测器）的数量。但该方案本质上仍然是通过信息采集装置实现一个区域内多个电池pack的监测，然后通过喷嘴对该区域内的多个电池pack进行火情控制。所以其在发生火情时并不能够定位到具体的火情点电池pack，而是定位到一个小于电池簇的区域，所以该系统不能真正实现PACK级的火情定位和控制，本质上仍然属于电池簇级的消防系统。
[0005]所以，现在仍然有必要对现有技术进行改进，以提供更可靠的方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于智能消防管理功能的集装箱储能系统。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于智能消防管理功能的集装箱储能系统，包括：储能箱体；N个电池仓，其设置于所述储能箱体内；N个电池簇，其一一对应设置在所述电池仓内，每个所述电池簇均包括沿垂直方向堆叠设置的M个电池包，其中，N、M均大于1；
以及消防机构，其包括控制主机以及与所述控制主机均通讯连接的火情探测装置、灭火装置、声光报警装置以及主动排风装置，所述火情探测装置包括一一对应设置在所述电池仓内的N个探测器组，每个所述探测器组均包括分别设置在所述电池仓的底部和顶部的两个吸气式火灾探测器，所述吸气式火灾探测器至少实现温度和可燃气体浓度的检测；所述灭火装置包括灭火主机、与所述灭火主机连接的输送管路以及设置在所述电池仓内且连接在所述输送管路末端的喷嘴单元，每个所述电池包的外周对应设置1个所述喷嘴单元，用以向所述电池包喷射灭火剂，每个所述喷嘴单元与输送管路之间均设置有一个与所述控制主机通讯连接的喷嘴控制阀，每个喷嘴控制阀对应控制1个喷嘴单元的通断。
[0008]优选的是，所述主动排风装置包括设置在所述储能箱体上的排风口、设置在所述排风口上的排风扇、连接在所述排风口上的排风总管、设置在所述储能箱体上的回风口、开设在所述电池仓上的子回风口以及用于将每个电池仓的子排风口连通至所述排风总管的N个排风支管，每个所述排风支管上均设置有与所述控制主机通讯连接的排风控制阀。
[0009]优选的是，所述消防机构对该系统进行智能消防管理，具体方法为：S1、将所有的电池仓依次编号为1,2,...,N，i表示电池仓编号，i=1,2,...，N；每个电池仓内的电池簇中电池包由下至上依次编号为1,2,...,M，j表示电池包高度位置编号，j=1,2,...,M；Pij表示第i个电池仓中第j个电池包；每个电池仓内的喷嘴单元由下至上依次编号为1,2,...,M，Qij表示第i个电池仓中第j个喷嘴单元，Qij为与电池包Pij对应的喷嘴单元；N个探测器组分别对N个电池仓进行温度T和可燃气体浓度C的检测，所述控制主机实时获取N个探测器组中每个吸气式火灾探测器的检测结果；S2、当任意一个吸气式火灾探测器检测到的温度Ti和/或可燃气体浓度Ci出现异常时，所述控制主机定位到该吸气式火灾探测器所属的探测器组Gi、所处的电池仓Pi，所述控制主机根据温度Ti和可燃气体浓度Ci的值实施以下的消防管理策略：S2
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1、当Tz1≤Ti＜Tz2或Cz1≤Ci＜Cz2，且持续时间超过5~30s时：控制该电池仓Pi对应的排风控制阀打开，所述主动排风装置对电池仓Pi进行通风，所述声光报警装置发出电池仓Pi存在异常的报警信息，并提醒进行停机检查与维修，人工完成停机检查与维修后再返回步骤S1；S2
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2、当Tz2≤Ti＜Tz3或Cz2≤Ci＜Cz3，且持续时间超过5~20s时：控制断开电池仓Pi与集装箱储能系统主电源的连接，控制该电池仓Pi对应的排风控制阀打开，所述主动排风装置对电池仓Pi进行通风，所述声光报警装置发出电池仓Pi存在热失控风险的报警信息，强制进行停机检查与维修，人工完成停机检查与维修后再控制电池仓Pi连接至集装箱储能系统主电源，并返回S1；S2
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3、当Ti≥Tz3或Ci≥Cz3，且持续时间超过2~10s时：控制断开电池仓Pi与集装箱储能系统主电源的连接，所述声光报警装置发出电池仓Pi发生热失控的报警信息，所述主动排风装置关闭对电池仓Pi的通风；所述控制主机中的定位模块根据探测器组Gi中两个吸气式火灾探测器的检测结果分析出电池仓Pi中发生热失控的电池包Pij，控制与该电池包Pij对应的喷嘴单元Qij的喷嘴控制阀打开并向该电池包Pij喷洒灭火剂，进行PACK级灭火；
当1~5min后，Ti和Ci未均降低到允许范围时，则控制所述灭火装置向电池仓Pi中的所有电池包喷洒灭火剂，进行簇级灭火；其中，Tz1、Tz2、Tz3为预先设定的温度阈值，且Tz1＜Tz2＜Tz3；Cz1、Cz2、Cz3为预先设定的可燃气体浓度阈值，且Cz1＜Cz2＜Cz3。
[0010]优选的是，所述定位模块包括数据采集与计算单元、基于机器学习算法的位置定位网络单元以及电池包定位单元；所述步骤S2
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3中定位模块对发生热失控的电池包Pij进行定位的方法为：S2
‑3‑
1、所有探测器组中处于底部的吸气式火灾探测器Gd的高度位置相同、所有处于顶部的吸气式火灾探测器Gu的高度位置相同，探测器组Gi中的两个吸气式火灾探测器分别记为Gui、Gdi，Gui处于电池仓Pi的顶部，Gdi处于电池仓Pi的低部；所述数据采集与计算单元获取吸气式火灾探测器Gui采集的温度Tui、可燃气体浓度Cui以及吸气式火灾探测器Gdi采集的温度Tdi、可燃气体浓度Cdi，并计算出温度差值ΔTi和可燃气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能消防管理功能的集装箱储能系统，其特征在于，包括：储能箱体；N个电池仓，其设置于所述储能箱体内；N个电池簇，其一一对应设置在所述电池仓内，每个所述电池簇均包括沿垂直方向堆叠设置的M个电池包，其中，N、M均大于1；以及消防机构，其包括控制主机以及与所述控制主机均通讯连接的火情探测装置、灭火装置、声光报警装置以及主动排风装置，所述火情探测装置包括一一对应设置在所述电池仓内的N个探测器组，每个所述探测器组均包括分别设置在所述电池仓的底部和顶部的两个吸气式火灾探测器，所述吸气式火灾探测器至少实现温度和可燃气体浓度的检测；所述灭火装置包括灭火主机、与所述灭火主机连接的输送管路以及设置在所述电池仓内且连接在所述输送管路的末端的喷嘴单元，每个所述电池包的外周对应设置1个所述喷嘴单元，用以向所述电池包喷射灭火剂，每个所述喷嘴单元与输送管路之间均设置有一个与所述控制主机通讯连接的喷嘴控制阀，每个喷嘴控制阀对应控制1个喷嘴单元的通断。2.根据权利要求1所述的基于智能消防管理功能的集装箱储能系统，其特征在于，所述主动排风装置包括设置在所述储能箱体上的排风口、设置在所述排风口上的排风扇、连接在所述排风口上的排风总管、设置在所述储能箱体上的回风口、开设在所述电池仓上的子排风口以及用于将每个电池仓的子排风口连通至所述排风总管的N个排风支管，每个所述排风支管上均设置有与所述控制主机通讯连接的排风控制阀。3.根据权利要求2所述的基于智能消防管理功能的集装箱储能系统，其特征在于，所述消防机构对该系统进行智能消防管理，具体方法为：S1、将所有的电池仓依次编号为1,2,...,N，i表示电池仓编号，i=1,2,...，N；每个电池仓内的电池簇中电池包由下至上依次编号为1,2,...,M，j表示电池包高度位置编号，j=1,2,...,M；Pij表示第i个电池仓中第j个电池包；每个电池仓内的喷嘴单元由下至上依次编号为1,2,...,M，Qij表示第i个电池仓中第j个喷嘴单元，Qij为与电池包Pij对应的喷嘴单元；N个探测器组分别对N个电池仓进行温度T和可燃气体浓度C的检测，所述控制主机实时获取N个探测器组中每个吸气式火灾探测器的检测结果；S2、当任意一个吸气式火灾探测器检测到的温度Ti和/或可燃气体浓度Ci出现异常时，所述控制主机定位到该吸气式火灾探测器所属的探测器组Gi、所处的电池仓Pi，所述控制主机根据温度Ti和可燃气体浓度Ci的值实施以下的消防管理策略：S2
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1、当Tz1≤Ti＜Tz2或Cz1≤Ci＜Cz2，且持续时间超过5~30s时：控制该电池仓Pi对应的排风控制阀打开，所述主动排风装置对电池仓Pi进行通风，所述声光报警装置发出电池仓Pi存在异常的报警信息，并提醒进行停机检查与维修，人工完成停机检查与维修后再返回步骤S1；S2
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2、当Tz2≤Ti＜Tz3或Cz2≤Ci＜Cz3，且持续时间超过5~20s时：控制断开电池仓Pi与集装箱储能系统主电源的连接，控制该电池仓Pi对应的排风控制阀打开，所述主动排风装置对电池仓Pi进行通风，所述声光报警装置发出电池仓Pi存在热失控风险的报警信息，强制进行停机检查与维修，人工完成停机检查与维修后再控制电池仓Pi连接至集装箱储能系统主电源，并返回S1；
S2
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3、当Ti≥Tz3或Ci≥Cz3，且持续时间超过2~10s时：控制断开电池仓Pi与集装箱储能系统主电源的连接，所述声光报警装置发出电池仓Pi发生热失控的报警信息，所述主动排风装置关闭对电池仓Pi的通风；所述控制主机中的定位模块根据探测器组Gi中两个吸气式火灾探测器的检测结果分析出电池仓Pi中发生热失控的电池包Pij，控制与该电池包Pij对应的喷嘴单元Qij的喷嘴控制阀打开并向该电池包Pij喷洒灭火剂，进行PACK级灭火；当1~5min后，Ti和Ci未均降低到允许范围时，则控制所述灭火装置向电池仓Pi中的所有电池包喷洒灭火剂，进行簇级灭火；其中，Tz1、Tz2、Tz3为预先设定的温度阈值，且Tz1＜Tz2＜Tz3；Cz1、Cz2、Cz3为预先设定的可燃气体浓度阈值，且Cz1＜Cz2＜Cz3。4.根据权利要求3所述的基于智能消防管理功能的集装箱储能系统，其特征在于，所述定位模块包括数据采集与计算单元、基于机器学习算法的位置定位网络单元以及电池包定位单元；所述步骤S2
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3中定位模块对发生热失控的电池包Pij进行定位的方法为：S2
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1、所有探测器组中处于底部的吸气式火灾探测器Gd的高度位置相同、所有处于顶部的吸气式火灾探测器Gu的高度位置相同，探测器组Gi中的两个吸气式火灾探测器分别记为Gui、Gdi，Gui处于电池仓Pi的顶部，Gdi处于电池仓Pi的低部；所述数据采集与计算单元获取吸气式火灾探测器Gui采集的温度Tui、可燃气体浓度Cui以及吸气式火灾探测器Gdi采集的温度Tdi、可燃气体浓度Cdi，并计算出温度差值ΔTi和可燃气体浓度差值ΔCi，ΔTi=Tui
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Tdi，ΔCi=Cui
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Cdi；S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：施敏捷，张伟，蔡园利，
申请(专利权)人：苏州精控能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：