[发明专利]一种储能电池舱火灾预警装置和方法

说明书

本发明公开了一种储能电池舱火灾预警装置和方法，本装置通过特征气体探测器监测储能电池舱内储能电池热失控前逸出的多种气体浓度，并将监测的气体浓度数据发送至气体浓度判断上送单元；气体浓度判断上送单元对气体浓度数据计算后根据计算结果来确定告警等级，同时将计算结果上传至储能电站监控系统来管理储能电池簇的充放电，本发明所述装置实现了电池舱火灾风险的预警。本发明所述方法对电池热失控产生的不同类型气体分类，通过阈值超限判断、浓度上升趋势判断和气体浓度组合分析，对电池舱火灾风险分级识别和梯次告警。本发明漏判、误判概率小，大幅提升储能电池舱火灾预警的灵敏性和可靠性，提升储能电站安全运行水平。

技术领域

本发明涉及储能技术，具体涉及一种储能电池舱火灾预警装置和方法。

背景技术

储能技术在分布式能源、电网潮流优化、负荷需求响应、化石能源利用效率提升等方面发展前景广阔。近年来，电化学储能电站在电力系统广泛应用，成为工程建设规模增长最为迅速的储能形式。但同时，储能电站的规模化建设也为电力系统安全运行带来了新的挑战，目前，用于储能的电池主要为锂离子电池和铅酸/铅炭电池，其安全系数相对较高，但作为能量存储设备，其内部能量始终具有释放趋向，电池自身能量密度的不断提升和储能电站内大量电池集中堆放布置也增加了火灾风险，在电池遭遇过充、短路等极端外部工况或自身质量不良时，极有可能发生热失控甚至导致燃烧。国内外曾多次发生电化学储能电站火灾事故，引发了严重的经济损失和恶劣的社会影响，对储能技术和储能产业发展造成重大打击。

目前，关于电池火灾探测和预警的方法众多，在工程应用中，一般以电池自身电压温度监测和电池舱内烟感探测器、温感探测器监测为主。但实际运行表明，基于电压电流和烟感温感监测的储能电池火灾告警，普遍存在响应滞后问题和漏报风险。另有研究提出基于电池热失控特征产气探测的火灾告警方法，并在电动汽车上进行应用，一般以CO气体为主要监测对象，但储能电站的实际运行经验表明，H2气体对电池热失控状态的表征更为及时，而且电池热失控过程产生的气体类型较多，不同类型气体与热失控严重程度有较好的对应关系。

综上所述，目前多种气体监测的储能电站火灾告警普遍存在气体选型不清晰、告警阈值不准确、动作策略不完善等问题。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的在于提供一种能够实时监测电池热失控时产生的多种气体浓度，提前发现电池的热失控现象和火灾隐患并对其作出响应的储能电池舱火灾预警装置；本发明的第二目的在于提供一种能够根据告警等级采取对应的动作策略的储能电池舱火灾预警方法。

技术方案：本发明包括储能电池舱、多个储能电池簇、储能电池模组、电池管理系统、特征气体探测器、气体浓度判断上送单元、储能电站监控系统、消防系统，所述储能电池簇设置在储能电池舱内部且多个储能电池簇之间并联连接，每一个储能电池簇由多个储能电池模组串联或并联组成；所述电池管理系统控制储能电池簇的充放电；

所述特征气体探测器安装于储能电池舱顶部内侧或安装于储能电池模组内部，用于监测储能电池舱内部的气体浓度或监测储能电池模组内部的气体浓度，并将监测的气体浓度数据发送至气体浓度判断上送单元；

所述气体浓度判断上送单元安装于储能电池舱内部，用于接收特征气体探测器发送的气体浓度数据，气体浓度判断上送单元对气体浓度数据计算后根据计算结果来确定告警等级，同时将计算结果上传至储能电站监控系统；

所述储能电站监控系统根据气体浓度数据管理储能电站内多个储能电池簇的充放电过程。

当特征气体探测器安装于储能电池舱顶部内侧时，特征气体探测器的安装数量不少于4个，特征气体探测器均匀间隔布置在储能电池舱顶部中央位置且相邻两个特征气体探测器之间的距离不低于1.5m。

当特征气体探测器安装于储能电池模组内部时，每一个储能电池模组内均配有一个特征气体探测器，且特征气体探测器安装在储能电池模组上方中央。