[发明专利]一种应用于储能电站的喷发燃气抑发装置

说明书

本发明涉及一种应用于储能电站的喷发燃气抑发装置，包括控制主机、监测机构、报警机构、气体喷头和泄压机构，控制主机设有操作开关、UPS电源和通讯接口，并分别通过UPS电源和通讯接口与储能电站的站内电源和电池管理系统电性连接；监测机构用于对站内的多项参量进行监测记录，并将数据反馈至控制主机；报警机构与监测机构联动，用于在监测参量异常时，并受控制主机控制，发出相应的报警；气体喷头与站内气体灭火器相连，用于在监测参量经过预设时间后还没有恢复正常或有明火产生时启动灭火；泄压机构用于在监测参量异常时打开，以及时排出可燃易爆物质。与现有技术相比，本发明安全性更高、可靠性更好、能够保护工作人员安全。

技术领域

本发明涉及储能电站，尤其是涉及一种应用于储能电站的喷发燃气抑发装置。

背景技术

锂电池组使用过程中，各种电化学变化和物理变化导致产生大量的热量，而如果这些热量得不到很好的散发或形成局部挤压，会对电池系统的容量、使用寿命等产生影响，极端情况下甚至有火灾风险，火灾风险不仅包括传统的变压器火灾、电缆火灾等，还包括电池火灾。相较液流电池、铅酸电池等水系电池，有机系锂电池的火灾风险较为突出。锂电池在过充过放、短路、挤压等滥用条件下，内部发生正负极与电解液反应、电解液分解等一系列放热反应，引起电池热失控，从而导致火灾的发生。锂电池火灾具有起火速度快、热分解产物毒性强、灭火困难等特点。爆炸风险主要包括电池本体爆炸和变电设备爆炸两类。目前磷酸铁锂电池固体可燃物及其电解液液体可燃物的燃烧特性已经取得一定程度的进展，主要为单体电芯或数只电芯组合的小容量模组的定性实验研究。国内外一些团队对热失控及热扩展早期形成识别方法进行了研究，主要包括以下几种方法：①通过BMS获取的电池表体温度、电压、电流和放电倍率参数作为判别条件的研究；②基于电池模组的压力应变的检测方法；③基于内阻变化的热失控探测研究；④电池过充和加热导致热失控试验，采集气体，并用色谱分析法进行气体成分及含量的分析来判别热失控的预警方法。随着锂离子电池新材料的研发、电池制作技术的创新以及众多科研机构和企业的参与，锂离子电池的性能正日益提高，单体安全性能也得到极大提高。但由于大规模储能系统单体电池容量更大，电池簇单体数量更多，电池簇并联数量更大，电池堆电流更大，电池簇充放电深度更深，电池簇运行一致性和寿命要求更为严格，在使用过程中极易出现局部热失控现象，存在巨大的安全隐患。由于电池单体的不一致性，由多只电池电芯串并联后组成的电池模组或电池簇危险性将大幅增加，有关大容量电池模组或电池簇的燃烧特性研究却较少。相关研究表明：磷酸铁锂电池在过充电情况下主要反应形式为持续释放大量的可燃烟雾，持续时间长，一般不会发生主动式着火或者爆炸，但电池热失控过程中会产生大量有毒可燃烟气，在封闭空间内具有爆炸的风险。但现有研究证明，固体灭火剂对扑灭锂电池火灾效果不佳，水具有强大的降温能力，但有些试验证明细水雾具有良好的灭火效果，有些试验灭火效果则较差。细水雾对于小容量磷酸铁锂电池尚存在失效的情况，如果将之应用在大规模储能舱中，难免存在风险。

发明内容

基于对现有技术的分析发现，锂离子电池因其自身和外部条件导致热失控包括最终燃烧的整个过程，都伴随着可燃气体缓慢释放、泄压、电解液和反应气体释放、快速分解产生烟雾、高热至火焰的产生。电池系统一般处于稳态的电池包环境，相对正常稳态环境，其采集的上述数据呈现稳态变化特性，而一旦热失控产生，势必引起气象、烟雾、温度和光敏传感器的数据异常变化。所以首先要通过实验确定在不同的阶段，电池参数的变化以及呈现出来的现象有何差异，研究储能电池热安全标准和预警参数。

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安全性更高、可靠性更好、能够保护工作人员安全的应用于储能电站的喷发燃气抑发装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种应用于储能电站的喷发燃气抑发装置，包括控制主机以及与控制主机电性连接的监测机构、报警机构、气体喷头和泄压机构，所述的控制主机设有操作开关、UPS电源和通讯接口，并分别通过UPS电源和通讯接口与储能电站的站内电源和电池管理系统电性连接；