一种磷酸铁锂储能电站双层布置的电池预制舱消防策略的制作方法

本发明属于电池预制舱消防领域，具体涉及一种磷酸铁锂储能电站双层布置的电池预制舱消防策略。

背景技术：

目前该锂电池储能舱使用的电池为磷酸铁锂电池，在该电池管理系统bms管理失效或电池模组内的某单体电池发生充电过充时，局部单体电池发生过充失效，电池体壳体发生变形，严重时整个电池模块都将会发生失效，失效时，储能舱内会发生燃烧，严重时可能产生爆炸。

现有的储能舱外的冷却防护设计思路：(1)采用事故后外部消防应急救援队伍实施储能舱外消火栓喷水冷却；(2)电站内部救援人员使用储能舱站的消火栓系统进行外部冷却；(3)使用外部大量的消火栓灭火系统对储能舱内的进行灌水冷却。

采用现有技术方案中存在的技术问题和缺点：如采用储能舱外消火栓冷却系统，其洒水不均匀，且用水量大，持续时间长，消耗大量人力物力。在火灾时，储能舱内会释放出可燃蒸汽和气体是对现场救援人员有较大伤害。如采用储能舱内外部加压灌水方案来说，需要打开舱门，打开舱门时会导致储能舱内氧气浓度瞬间恢复，产生爆燃现象，导致人员伤害。以上的方案在项目中考虑到救援人员的人身安全，是难以实施。

尤其是为解决传统项目上，电池储能舱占地面积过大，土地利用效率不高的问题下，将传统的40英尺的储能舱拆分为两个20英尺的储能舱，且将这两个储能舱进行叠加布置。叠加布置后，如果集装箱起火后，如果保证上层集装箱的支撑以及上下层的隔离，如何快速洒水灭火避免热传导和热辐射，均是亟待解决的难题。

技术实现要素：

本发明提供一种磷酸铁锂储能电站双层布置的电池预制舱消防策略，其能有效自动外部洒水实现对电池预制舱进行灭火，保证消防人员的安全。

为实现上述技术目的，本申请采取的技术方案为，一种磷酸铁锂储能电站双层布置的电池预制舱消防策略，包括水幕冷却系统，水幕冷却系统用于对电池预制舱的外表面进行降温灭火；所述水幕冷却系统包括沿电池预制舱顶部周边布设的冷却管网以及平行于电池预制舱顶部短边方向的若干个大阻力配水管；若干个大阻力配水管均匀分设于电池预制舱顶部，并且若干个大阻力配水管均与冷却管网连通；其中，所述冷却管网上均匀布设有若干个洒水喷头；每个大阻力配水管上均布设有若干个配水管喷嘴。

作为本申请改进的技术方案，所述冷却管网连通于外部供水系统管网，并且冷却管网与外部供水系统管网连通段设有冷却系统控制阀。

作为本申请改进的技术方案，在用于双层布置的磷酸铁锂储能电站电池预制舱时，水幕冷却系统安装于上层电池预制舱的上方。

作为本申请改进的技术方案，在用于双层布置的磷酸铁锂储能电站电池预制舱时，上层电池预制舱安装于下层电池预制舱的上方，二者间留有防火隔离空间；所述防火隔离空间中置有防火隔板，所述防火隔板中沿防火隔板长度方向布设有至少两根水冷却管路，水冷却管路连通于外部供水系统管网；水冷却管路设有向上的喷嘴，喷嘴喷射的覆盖面为防火隔板的上表面。

作为本申请改进的技术方案，所述防火隔板采用a类不燃材料。

作为本申请改进的技术方案，所述防火隔板的上表面设有导水槽，所述导水槽的形状与下层电池预制舱顶部形状适配。

作为本申请改进的技术方案，水幕冷却系统通过火灾自动报警系统和电池管理系统启动，具体包括如下步骤，设置可燃气体探测报警系统第一阈值与第二阈值；当可燃气体探测报警系统检测值到达第一阈值时，联动bms电池管理系统开启防爆电动风机；当可燃气体探测报警系统达到第二阈值时，在bms电池管理系统检测pcs断路器跳闸后，由bms电池管理系统关闭防爆电动风机，同时启动灭火系统与水幕冷却系统。

作为本申请改进的技术方案，所述第一阈值为可燃气体浓度2％lel；所述第二阈值为可燃气体浓度4％lel。

作为本申请改进的技术方案，可燃气体探测报警系统包括手动报警按钮、感温探测器、感烟探测器与多个可燃气体探测器；手动报警按钮、感温探测器、感烟探测器与多个可燃气体探测器中，手动报警按钮或任一探测器检测值到达第一阈值时，联动bms电池管理系统开启防爆电动风机；当可燃气体浓度达到第一阈值，并且手动报警按钮与感温探测器、感烟探测器、可燃气体探测器中的任一组合，或感温探测器与感烟探测器、可燃气体探测器中的任一组合，或感烟探测器与可燃气体探测器中的组合，或任意两只可燃气体探测器探测浓度为4％lel，判断pcs断路器跳闸后，并启动灭火系统与水幕冷却系统。

有益效果

采用储能舱上放设置水喷雾或是水幕冷却系统。按照gb50129-2014《水喷雾灭火系统设计规范》和gb50084-2017《自动喷水灭火系统设计规范》所规定的冷却喷水强度要求进行设计，以到达代替消火栓人工外围冷却，可以更持续和更加有效。

采用该发明的使用场所为储能舱户外布置，在储能舱发生火灾的各个时期对储能舱进行冷却防护。该保护可以加强设备结构耐火极限，可以实现火灾状况下的储能舱内的火灾不蔓延、不扩散。

该方案安装在电池储能舱安装到位后安装，进行系统的强度试验和气密性试验。在后期储能舱需要拆离吊装时，可以先将水雾冷却系统的管网拆除，便可以进行储能舱的吊运；结构的设计可以大大增强结构防火能力，可以提高结构防火等级。

按照gb50261-2017《自动喷水灭火系统施工验收规范》进行制造安装，其操作参照工作原理图执行即可；系统释放过程中使用冷却介质为生活饮用水，对环境和设备无任何危害。

综上，本申请的技术方案在灭火系统的控制下能够自动对电池储能舱外围进行灭火降温，且水幕冷却系统安装方便不影响电池预制舱的安装与使用。

附图说明

图1本申请消防策略示意图；

图2本申请电池预制舱上水幕冷却系统安装结构示意图；

图3本申请中防火隔板结构示意图；

图中，1、上层电池预制舱；2、下层电池预制舱；3、防火隔离空间；4、固定点；5、防火隔板；6、水冷却管路；7、冷却管网；8、外部供水系统管网；9、洒水喷头；10、大阻力配水管；11、配水管喷嘴；12、冷却系统控制阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

如图2所示，一种磷酸铁锂储能电站双层布置的电池预制舱消防策略，包括水幕冷却系统，水幕冷却系统用于对电池预制舱的外表面进行降温灭火；所述水幕冷却系统包括沿电池预制舱顶部周边布设的冷却管网7以及平行于电池预制舱顶部短边方向的若干个大阻力配水管10；若干个大阻力配水管10均匀分设于电池预制舱顶部，并且若干个大阻力配水管10均与冷却管网7连通；其中，所述冷却管网7上均匀布设有若干个洒水喷头9(为开式喷头)；每个大阻力配水管10上均布设有若干个配水管喷嘴11。所述冷却管网7连通于外部供水系统管网8，并且冷却管网7与外部供水系统管网8连通段设有冷却系统控制阀12。

外部供水系统管网8包括水泵、高位水箱及稳压装置等供水设施，水泵连通于配水管网系统，压力开关(水力指示装置)控制阀(冷却系统控制阀12)设于水泵与配水管网系统的连通路径上。

上述消防策略即适用于现有的磷酸铁锂储能电站冷却降温灭火，也适用于双层布置的磷酸铁锂储能电站电池预制舱，在用于双层布置的磷酸铁锂储能电站电池预制舱时，水幕冷却系统安装于上层电池预制舱1的上方。在电池预制舱内的灭火系统启动的同时，启动储能舱外水冷却防护系统。

其中，如图2-3所示，为了在用于双层布置的磷酸铁锂储能电站电池预制舱时防止火焰上下窜动：一是通过电池预制舱内细水雾灭火降温和电池预制舱外水喷雾冷却来保证火灾得以控制也就保证了结构的安全，即采用灭火系统灭火；二是在两个储能舱(电池预制舱)之间增加防火隔断，其防火隔断的耐火极限需要到达3h以上；三是增加外部箱体冷却系统，可以通过冷却方案来解决热传导和热辐射(如上文所述)。

在两个储能舱(电池预制舱)之间增加防火隔断，其防火隔断的耐火极限需要到达3h以上，具体是通过如下方式实现：上层电池预制舱1安装于下层电池预制舱2的上方，采用固定点4连接，固定点4连接属于现有技术，本文不做强调，上层电池预制舱1与下层电池预制舱2二者间留有防火隔离空间3；所述防火隔离空间3中置有防火隔板5，所述防火隔板5中沿防火隔板长度方向布设有至少两根水冷却管路6，水冷却管路6连通于外部供水系统管网8；水冷却管路6设有向上的喷嘴，喷嘴喷射的覆盖面为防火隔板5的上表面。所述防火隔板采5用a类不燃材料。所述防火隔板5的上表面设有导水槽，所述导水槽的形状与下层电池预制舱2顶部形状适配。

如图1所示，水幕冷却系统通过火灾自动报警系统和电池管理系统启动，亦是与电池预制舱内的灭火系统同步启动，具体包括如下步骤，设置可燃气体探测报警系统第一阈值与第二阈值；当可燃气体探测报警系统检测值到达第一阈值时，联动bms电池管理系统开启防爆电动风机；当可燃气体探测报警系统达到第二阈值时，在bms电池管理系统检测pcs断路器跳闸后，由bms电池管理系统关闭防爆电动风机，同时启动水幕冷却系统。所述第一阈值为可燃气体浓度2％lel；所述第二阈值为可燃气体浓度4％lel。可燃气体探测报警系统包括手动报警按钮、感温探测器、感烟探测器与多个可燃气体探测器；手动报警按钮、感温探测器、感烟探测器与多个可燃气体探测器中，手动报警按钮或任一探测器检测值到达第一阈值时，联动bms电池管理系统开启防爆电动风机；当可燃气体浓度达到第一阈值，并且手动报警按钮与感温探测器、感烟探测器、可燃气体探测器中的任一组合，或感温探测器与感烟探测器、可燃气体探测器中的任一组合，或感烟探测器与可燃气体探测器中的组合，或任意两只可燃气体探测器探测浓度为4％lel，判断pcs断路器跳闸后，并启动灭火系统与水幕冷却系统。

灭火系统与水幕冷却系统启动应符合“先断电、后喷雾降可燃气体浓度、再灭火”的要求。灭火系统控制组件在接收到火灾自动报警系统和电池管理系统(bms)联动控制下的预警信号或火灾信号后，根据既定喷雾灭火策略，自动启动灭火系统与水幕冷却系统。

火灾自动报警系统和电池管理系统(bms)联动控制策略应符合以下要求：

当可燃气体浓度达到第一阈值(一般为舱内单体电池开始发生热失控时的浓度值，如：氢气20ppm、一氧化碳20ppm，具体由试验核定)，由bms关闭空调、启动风机，并跳开舱级pcs断路器、簇级继电器。

当可燃气体浓度达到第二阈值(一般为舱内电池模块发生剧烈热失控时的浓度值，具体由试验核定)且判断舱级pcs断路器跳闸后，由火灾报警及其联动控制系统自动启动水幕冷却系统与灭火系统。

当可燃气体浓度达到第一阈值、一个感温探测器动作且舱级pcs断路器跳闸，或一个感温探测器和一个感烟探测器同时动作且舱级pcs断路器跳闸，自动启动水幕冷却系统。

当舱级pcs断路器拒跳时，经监控中心人工远程视频判断火灾，通过消防监控后台远程应急启动水幕冷却系统进行降温，启动灭火系统进行灭火等工作。

当在施工、调试或检修过程中发生预制舱电池火灾时，可启动该灭火系统进行冷却，也可以使用便携式灭火设施进行冷却防护工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。