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一种储能电站火灾防控方法及系统

申请号 CN202410035280.3 申请日 2024-01-09 公开(公告)号 CN117854214A 公开(公告)日 2024-04-09
申请人 烟台创为新能源科技股份有限公司; 发明人 刘玉玺; 谭业超; 李明明;
摘要 本 发明 公开了一种储能电站火灾防控方法,包括以下步骤:将热失控预警级别划分为二级、三级和四级,多种 传感器 分别根据预警级别设置各级对应的 阈值 ;采集多种传感器的监测数据,并对多种传感器均进行历史数据分析和 电压 电流 分析,筛选有效数据;针对有效数据进行分析并判断当前热失控所处的预警级别,若达到二级预警或三级预警,则发出声光报警并对储能集装箱进行通 风 ,若达到四级预警,则发出声光报警,关闭 通风 ,启动灭火装置。有益效果:通过多参数监测,并根据多参数分级预警,可以提高热失控预警的灵敏性,实现热失控的早期预警,通过对传感器进行数据甄别,筛选出可用于热失控预警的有效数据,进一步提高热失控预警的可靠性。
权利要求

1.一种储能电站火灾防控方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将热失控预警级别划分为二级、三级和四级,多种传感器分别根据预警级别设置各级对应的阈值,至少任一种传感器达到其二级阈值,则热失控为二级预警,至少任一种传感器达到其三级阈值,则热失控为三级预警,至少任意两种传感器达到其四级阈值,则热失控为四级预警;
S2、采集多种传感器的监测数据,并对多种传感器均进行历史数据分析和电压电流分析,若传感器不满足历史数据分析和电压电流分析中的任一项,则该传感器的监测数据为异常数据,若传感器同时满足历史数据分析和电压电流分析,则该传感器的监测数据为有效数据;
S3、针对有效数据进行分析并判断当前热失控所处的预警级别,若达到二级预警或三级预警,则发出声光报警并对储能集装箱进行通,若达到四级预警,则发出声光报警,关闭通风,启动灭火装置。
2.根据权利要求1所述的储能电站火灾防控方法,其特征在于,所述电压电流分析包括如下方法:采集当前监测数据对应的时间节点时该传感器的电压或电流,若电压或电流超过工作电压或电流的n倍,则该检测数据为异常数据,否则为正常数据。
3.根据权利要求1所述的储能电站火灾防控方法,其特征在于,所述历史数据分析包括如下方法:采集当前监测数据对应的时间节点以前的时间段t内的历史数据,判断时间段t内的监测数据是否增长了该传感器测量量程的a%‑b%;采集当前监测数据时间节点以前的时间段T内的历史数据,判断时间段T内的监测数据是否增长了该传感器测量量程的c%‑d%;若时间段t内的监测数据增长了该传感器测量量程的a%‑b%且时间段T内的监测数据增长了该传感器测量量程的c%‑d%,则当前采集的监测数据为异常数据,否则为正常数据。
4.根据权利要求1所述的储能电站火灾防控方法,其特征在于:所述S2中,若为异常数据,则重启该传感器。
5.根据权利要求1或4所述的储能电站火灾防控方法,其特征在于:同一传感器的监测数据若连续2次为异常数据,则该传感器停止工作。
6.根据权利要求4所述的储能电站火灾防控方法,其特征在于:若重启传感器,则重新采集传感器的监测数据,重新进行历史数据分析和电压电流分析,并在进行历史数据分析时,去掉历史数据中包含的异常数据。
7.根据权利要求1所述的储能电站火灾防控方法,其特征在于:基于监测参数,多种所述传感器包括氢气传感器、一传感器、二氧化碳传感器、烟雾传感器、温度传感器、微粒子传感器、热解粒子传感器、传感器、VOC传感器、氧气传感器、甲烷传感器、乙烯传感器和火焰传感器中的2种以上。
8.根据权利要求1所述的储能电站火灾防控方法,其特征在于:基于工作原理,多种所述传感器包括电化学类传感器、光电类传感器、半导体类传感器、NTC式传感器、激光类传感器、光纤类传感器、NDIR类传感器、催化燃烧类传感器、热导式传感器、压阻式传感器、热电堆式传感器中的2种以上。
9.一种储能电站火灾防控系统,其特征在于:包括消防主机以及分别与消防主机连接的探测装置、通风装置、声光报警装置和灭火装置,所述探测装置包括多种传感器,所述探测装置用于监测储能集装箱和/或电池包内的热失控情况,所述灭火装置用于向储能集装箱和/或电池包内通入灭火剂
10.根据权利要求9所述的储能电站火灾防控系统,其特征在于:所述灭火装置为基灭火装置,所述水基灭火装置包括喷发装置以及均与喷发装置连接的混合装置和压缩气罐,所述混合装置用于混合药剂和水形成混合液,所述压缩气罐内存储压缩惰性气体,所述惰性气体用于为混合液的喷发提供动力。

说明书全文

一种储能电站火灾防控方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及储能电站消防技术领域,具体涉及一种储能电站火灾防控方法及系统。

背景技术

[0002] 随着新能源的不断发展,储能技术应用于电系统的各个环节。储能电站是为调节峰谷用电问题所设立的电站,锂离子电池储能集装箱由于稳定供电、便于移动等特点被广泛应用于储能电站,储能集装箱内往往设置若干电池簇,电池簇由若干电池包组成。但是锂离子电池电滥用、机械滥用、热滥用会造成电池发生热失控,由于锂电池储能集装箱的内部空间狭小、排列紧密,一旦发生热失控,极易引发火灾,而且锂离子电池火灾具有着火速度快、燃烧温度高等特点,如果没有及时遏制电池引发的热失控会引发储能电站火灾、爆炸等严重事故。因此,储能电站的消防安全是不容忽视的,亟需一种针对储能电站的火灾防控方法。

发明内容

[0003] 本发明的目的克服现有技术的不足,提供一种储能电站火灾防控方法及系统,通过多参数监测,并根据多参数分级预警,可以提高热失控预警的灵敏性,实现热失控的早期预警,通过对传感器进行数据甄别,筛选出可用于热失控预警的有效数据,进一步提高热失控预警的可靠性。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术措施达到的:一种储能电站火灾防控方法,包括以下步骤:
[0005] S1、将热失控预警级别划分为二级、三级和四级,多种传感器分别根据预警级别设置各级对应的阈值,至少任一种传感器达到其二级阈值,则热失控为二级预警,至少任一种传感器达到其三级阈值,则热失控为三级预警,至少任意两种传感器达到其四级阈值,则热失控为四级预警;
[0006] S2、采集多种传感器的监测数据,并对多种传感器均进行历史数据分析和电压电流分析,若传感器不满足历史数据分析和电压电流分析中的任一项,则该传感器的监测数据为异常数据,若传感器同时满足历史数据分析和电压电流分析,则该传感器的监测数据为有效数据;
[0007] S3、针对有效数据进行分析并判断当前热失控所处的预警级别,若达到二级预警或三级预警,则发出声光报警并对储能集装箱进行通,若达到四级预警,则发出声光报警,关闭通风,启动灭火装置。
[0008] 进一步地,所述电压电流分析包括如下方法:采集当前监测数据对应的时间节点时该传感器的电压或电流,若电压或电流超过工作电压或电流的n倍,则该检测数据为异常数据,否则为正常数据。
[0009] 进一步地,所述历史数据分析包括如下方法:采集当前监测数据对应的时间节点以前的时间段t内的历史数据,判断时间段t内的监测数据是否增长了该传感器测量量程的a%‑b%;采集当前监测数据时间节点以前的时间段T内的历史数据,判断时间段T内的监测数据是否增长了该传感器测量量程的c%‑d%;若时间段t内的监测数据增长了该传感器测量量程的a%‑b%且时间段T内的监测数据增长了该传感器测量量程的c%‑d%,则当前采集的监测数据为异常数据,否则为正常数据。
[0010] 进一步地,所述S2中,若为异常数据,则重启该传感器。
[0011] 进一步地,同一传感器的监测数据若连续2次为异常数据,则该传感器停止工作。
[0012] 进一步地,若重启传感器,则重新采集传感器的监测数据,重新进行历史数据分析和电压电流分析,并在进行历史数据分析时,去掉历史数据中包含的异常数据。
[0013] 进一步地,基于监测参数,多种所述传感器包括氢气传感器、一传感器、二氧化碳传感器、烟雾传感器、温度传感器、微粒子传感器、热解粒子传感器、压力传感器、VOC传感器、氧气传感器、甲烷传感器、乙烯传感器和火焰传感器中的2种以上。
[0014] 进一步地,基于工作原理,多种所述传感器包括电化学类传感器、光电类传感器、半导体类传感器、NTC式传感器、激光类传感器、光纤类传感器、NDIR类传感器、催化燃烧类传感器、热导式传感器、压阻式传感器、热电堆式传感器中的2种以上。
[0015] 一种储能电站火灾防控系统,包括消防主机以及分别与消防主机连接的探测装置、通风装置、声光报警装置和灭火装置,所述探测装置包括多种传感器,所述探测装置用于监测储能集装箱和/或电池包内的热失控情况,所述灭火装置用于向储能集装箱和/或电池包内通入灭火剂
[0016] 进一步地,所述灭火装置为基灭火装置,所述水基灭火装置包括喷发装置以及均与喷发装置连接的混合装置和压缩气罐,所述混合装置用于混合药剂和水形成混合液,所述压缩气罐内存储压缩惰性气体,所述惰性气体用于为混合液的喷发提供动力。
[0017] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:本申请通过多参数监测,并根据多参数分级预警,可以提高热失控预警的灵敏性,实现热失控的早期预警,而且本申请在热失控早期的二级和三级预警中采用单参数预警,在热失控后期的四级预警采用多参数预警,可进一步提高早期热失控预警的灵敏性,同时还可提高热失控后期预警的可靠性,避免造成灭火装置的误启动,造成储能电站损失。本申请通过对传感器进行数据甄别,可以判断出传感器是否异常,筛选出可用于热失控预警的有效数据,进一步提高热失控预警的可靠性。
[0018] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

[0019] 图1是本发明储能电站火灾防控系统的结构示意图。
[0020] 其中,1、储能集装箱,2、消防主机,3、电动风机,4、声光报警装置,5、灭火装置,6、电动百叶,7、探测装置。

具体实施方式

[0021] 一种储能电站火灾防控方法,包括以下步骤:
[0022] S1、将热失控预警级别划分为二级、三级和四级,随着预警级别的增加,热失控的严重程度越来越高。多种传感器分别根据预警级别设置各级对应的阈值,具体的,所述的传感器可以是设置在储能集装箱1空间内用于检测空间火情的传感器,也可以是设置在电池包内用于检测电池包热失控的传感器,还可以即包括用于检测空间火情的传感器也包括用于检测电池包热失控的传感器,热失控各预警级别对应的传感器阈值可根据实际需要对其进行预先设置。至少任一种传感器达到其二级阈值,则热失控为二级预警,至少任一种传感器达到其三级阈值,则热失控为三级预警,至少任意两种传感器达到其四级阈值,则热失控为四级预警。通过多种传感器监测多种参数,任一种参数达到其二级阈值即判定为二级预警,任一种参数达到其三级阈值即判定为三级预警,任意两种参数分别达到其四级阈值即判定为四级预警,通过多参数监测,并根据多参数分级预警,可以提高热失控预警的灵敏性,实现热失控的早期预警,而且本申请在热失控早期的二级和三级预警中采用单参数预警,在热失控后期的四级预警采用多参数预警,可进一步提高早期热失控预警的灵敏性,同时还可提高热失控后期预警的可靠性,避免造成灭火装置5的误启动,造成储能电站损失。
[0023] S2、采集多种传感器的监测数据,采集监测数据时的时间节点即为当前监测数据对应的时间节点,并对多种传感器均进行历史数据分析和电压电流分析,若传感器不满足历史数据分析和电压电流分析中的任一项,则该传感器的监测数据为异常数据,若传感器同时满足历史数据分析和电压电流分析,则该传感器的监测数据为有效数据。传感器是火灾监测的关键部件,一旦传感器发生异常,则可能导致火灾预警响应滞后甚至发生预警错误,传感器在使用过程中除了可能会发生故障,还可能会因为其达到了使用寿命而导致其测量精度下降,进而产生较大的测量误差。本申请通过对传感器进行数据甄别,可以判断出传感器是否异常,筛选出可用于热失控预警的有效数据,进一步提高热失控预警的可靠性。此外,本申请不但可以通过电压电流分析法基于传感器发生故障而产生电压或电流异常的情况,判断传感器是否发生故障,而且本申请还可以通过历史数据分析法基于传感器因达到使用寿命而无法满足测量精度的情况,判断传感器是否达到使用寿命。
[0024] S3、针对有效数据进行分析并判断当前热失控所处的预警级别,若达到二级预警或三级预警,则发出声光报警并对储能集装箱1进行通风,若达到四级预警,则发出声光报警,关闭通风,启动灭火装置5。
[0025] 所述电压电流分析包括如下方法:采集当前监测数据对应的时间节点的该传感器的电压或电流,若电压或电流超过预设的工作电压或电流的n倍,则该检测数据为异常数据,否则为正常数据。具体的,所述n的具体数值以及工作电压或电流的预设值可根据具体的传感器种类以及实际需要进行设定,例如,可根据具体传感器在测试实验中发生故障时电压或电流是其工作电压或电流的倍数确定n的具体数值。所述工作电压或电流可根据具体传感器的有效量程中的最大工作电压或电流进行设定。需要说明的是,本申请对n及工作电压或电流的数值以及取值方法不作限制。
[0026] 所述历史数据分析包括如下方法:采集当前监测数据对应的时间节点以前的时间段t内的历史数据,判断时间段t内的监测数据是否增长了该传感器测量量程的a%‑b%;采集当前监测数据时间节点以前的时间段T内的历史数据,判断时间段T内的监测数据是否增长了该传感器测量量程的c%‑d%;若时间段t内的监测数据增长了该传感器测量量程的a%‑b%且时间段T内的监测数据增长了该传感器测量量程的c%‑d%,则当前采集的监测数据为异常数据,否则为正常数据。具体的,在首次启用传感器时,在传感器使用时长达到t和T的时长之前,认定该传感器满足历史数据分析的要求。进一步优选,所述T的时长大于t的时长,所述c%‑d%的取值大于a%‑b%的取值。
[0027] 作为一种示例,当前监测数据E对应的时间节点为e0,时间段t内的历史数据即为[e0‑t,e0]时间区间对应的传感器的监测数据,时间段t内的监测数据的增长量△E根据时间段t内相邻2个时间节点tn和tn‑1的监测数据En和En‑1的增量的算数平均数来计算,判断△E与传感器测量最大量程C的比值是否落在区间[a%,b%]内。时间段T内的历史数据即为[e0‑T,e0]时间区间对应的传感器的监测数据,时间段T内的监测数据的增长量△E’根据时间段T内相邻2个时间节点tn’和tn‑1’的监测数据En’和En‑1’的增量的算数平均数来计算,判断△E’与传感器测量最大量程C的比值是否落在区间[c%,d%]内。若两个比值均落在区间内,则当前监测数据E为异常数据,否则为正常数据。需要说明的是,本申请中的t、T、a、b、c、d均可以预先设定,且其取值以及监测数据增量的计算方法均可以根据传感器的种类及实际需要对其进行设置,本申请对t、T、a、b、c、d的取值以及监测数据增量的计算方法不进行限制。本申请通过历史数据分析法,根据传感器监测数据的增长趋势,判断传感器的精度是否发生变化,若传感器的监测数据随着时间的进行在增加并达到了测量量程的一定比例,则说明传感器的测量精度在下降,传感器可能达到了其使用寿命,该传感器的监测数据不再适用于热失控预警判断。
[0028] 所述S2中,若为异常数据,则重启该传感器。若判断当前监测数据为异常数据,则重新启动该传感器,通过重启传感器可以帮助检查或修复部分传感器出现的故障,例如传感器连接异常、传感器数据传输错误等问题。
[0029] 同一传感器的监测数据若连续2次为异常数据,则该传感器停止工作,热失控预警判断不再考虑该传感器的参数。
[0030] 若重启传感器,则重启后,重新采集传感器的监测数据,重新进行历史数据分析和电压电流分析,并在进行历史数据分析时,去掉历史数据中包含的异常数据。假设,在当前监测数据E对应的时间节点为e0时,对传感器进行历史数据分析,发现当前监测数据E为异常数据,重新启动传感器,重启后重新采集传感器的监测数据F,监测数据F对应的时间节点f,在历史数据分析中,时间段t内的历史数据即为[f‑t,f]时间区间对应的传感器的监测数据,时间段T内的历史数据即为[f‑T,f]时间区间对应的传感器的监测数据,若e0在区间[f‑t,f]或[f‑T,f]内,则要将e0对应的监测数据E从历史数据中剔除,根据剩余的历史数据进行历史数据分析。本申请在再次进行历史数据分析时,通过将异常数据剔除,避免异常数据影响新的历史数据分析结果,提高历史数据分析的可靠性。
[0031] 从传感器监测参数不同的度,本申请中多种所述传感器包括氢气传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、烟雾传感器、温度传感器、微粒子传感器、热解粒子传感器、压力传感器、VOC传感器、氧气传感器、甲烷传感器、乙烯传感器和火焰传感器中的2种以上。
[0032] 从传感器工作原理不同的角度,多种所述传感器包括电化学类传感器、光电类传感器、半导体类传感器、NTC式传感器、激光类传感器、光纤类传感器、NDIR类传感器、催化燃烧类传感器、热导式传感器、压阻式传感器、热电堆式传感器中的2种以上。通过设置多种不同工作原理的传感器,可使多种传感器具有不同的使用寿命,即使一种传感器失效,也还有其他传感器可以继续进行热失控监测。
[0033] 如图1所示,一种储能电站火灾防控系统,包括消防主机2以及分别与消防主机2连接的探测装置7、通风装置、声光报警装置4和灭火装置5,所述通风装置包括电动风机3和电动百叶6,所述探测装置7包括多种传感器,所述探测装置7用于监测储能集装箱1和/或电池包内的热失控情况,所述灭火装置5用于向储能集装箱1和/或电池包内通入灭火剂。
[0034] 所述灭火装置5为水基灭火装置,所述水基灭火装置包括喷发装置以及均与喷发装置连接的混合装置和压缩气罐,所述混合装置用于混合药剂和水形成混合液,所述压缩气罐内存储压缩惰性气体,所述惰性气体用于混合液的喷发提供动力。惰性气体可与水基灭火药剂协同灭火,惰性气体可形成惰化环境,切断氧气助燃剂,而且灭火药剂可通过对电池热失控烷燃料的捕捉和封装形成微包囊降低其可燃性并带离火区和抑制火焰中的自由基链式反应,提高水雾的灭火性能。
[0035] 实施例1
[0036] 下以电池包内设置NTC式温度传感器、电化学类CO传感器、半导体类VOC传感器和光电类烟雾传感器为例对本申请火灾防控方法进行具体说明。
[0037] 将热失控预警级别分为二级、三级和四级。二级预警:1.CO浓度达到190ppm,2.VOC传感器检测的电压值达到3.5V,3.温度达到70℃,以上三个条件单一或者组合即会触发二级预警。三级预警:1.CO浓度达到500ppm,2.VOC传感器检测的电压值达到3.7V,3.温度达到3
80℃,4.烟雾浓度达到5mg/m ,以上四个条件单一或者组合会触发三级预警。四级预警:
1.CO浓度达到800ppm,2.VOC传感器检测的电压值达到3.7V,3.温度达到90℃,4.烟雾浓度
3
达到5mg/m,以上四个条件中至少两个组合会触发四级预警。
[0038] 分别采集温度传感器、CO传感器、VOC传感器和烟雾传感器的当前监测数据,并对每一种传感器进行历史数据分析和电压电流分析。对任一中传感器,在当前时间节点之前的24h内,若传感器的监测数据增长其量程的0.2‑0.5%,并且在10d内,传感器的监测数据增长其量程的2%‑5%,则说明该传感器当前监测数据不满足历史数据分析,否则,则满足。对任一传感器,若采集当前监测数据时,传感器的电压或电流超过其工作电压或电流的1.5倍,则说明该传感器当前监测数据不满足电压电流分析,否则,则满足。
[0039] 若该当前数据满足均满足历史数据分析和电压电流分析,则该当前数据为正常数据。若该当前监测数据不满足历史数据分析和电压电流分析的任一项,则该当前数据为异常数据,进行该传感器重启,重启后再次进行历史数据分析和电压电流分析,若仍然不满足历史数据分析和电压电流分析的任一项,则该传感器停止工作。若再次进行历史数据分析和电压电流分析时,均满足,则重启后采集的监测数据为正常数据。
[0040] 根据正常数据判断热失控所述级别,若达到二级预警,则启动声光报警装置4进行声光报警,同时启动电动风机3进行通风。若达到三级预警,则启动声光报警装置4进行声光报警,同时启动电动风机3和电动百叶6进行通风。若达到四级预警,则启动声光报警装置4进行声光报警,同时关闭电动风机3和电动百叶6,启动灭火装置5将灭火剂通入发生热失控的电池包内。
[0041] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0042] 本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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