一种电池储能室用消防系统及火灾预警方法与流程

本技术涉及电化学储能系统消防监测，更具体地说，它涉及一种电池储能室用消防系统及火灾预警方法。

背景技术：

1、在能源领域，向清洁能源转型已成为全球各国的共同目标，光伏、风电等新能源发电相较于化石能源具有不均衡性与不稳定性的特点，同时也推动了发电侧与电网侧领域对于储能系统的需求。随着国家“双碳”政策的实施，以及储能技术的逐渐成熟，预计未来五年中国储能锂电池将保持高速增长，发电侧、电网侧和用户侧储能产品应用市场发展潜力巨大，储能市场迎来快速发展阶段。

2、储能市场快速发展随之产生的问题也逐渐走进人们的视野中，储能安全更是其中十分棘手的问题，电池在储能的过程中往往伴随着发热、气体的外泄甚至于火灾的隐患，一旦出现明火极有可能出现爆炸，对人民群众的人身安全以及财产安全造成极大的损失。因此，对于电池储能室内可能发生的火灾必须要做到尽量避免、无法避免时及时发现、以及在发现后做到及时处理，防止其蔓延。

技术实现思路

1、针对实际运用中储能室中电池充电时易发生火灾这一问题，本技术目的一在于提出一种电池储能室用消防系统，可以实时监控电池储能室中各个电池的充放电状态，及时发现并处理早期故障问题，避免造成重大安全事故；目的二在于提供一种上述电池储能室用火灾预警方法，可以将火灾隐患控制初始阶段，防止其蔓延造成严重后果。

2、具体方案如下：

3、一种电池储能室用消防系统，包括：

4、数据获取单元，包括火灾预判参数整合组件以及与之数据连接的、设置于电池内部及储能室内的监测终端，实时获取电池火灾预判参数数据并输出；

5、数据处理单元，与所述数据获取单元数据连接，接收并基于所述火灾预判参数数据，根据设定算法判定电池参数异常程度并划分状态区间，输出当前电池所属的状态区间数据；

6、数据存储单元，加载并存储有各所述状态区间数据及其匹配的电池充放电速率、电池火灾预判参数以及消防灭火组件工作状态数据；

7、执行单元，与所述数据处理单元以及数据存储单元数据连接，包括用于调节电池充放电状态的充电调节组件、用于调节电池火灾预判参数的主动调节组件、以及用于控制火灾各个阶段火势蔓延程度的消防灭火组件，接收并响应于所述状态区间数据，调整电池充放电速率、调节电池火灾预判参数、以及控制消防灭火组件的工作状态。

8、通过采用上述技术方案，监测终端实时获取储能室内的火灾预判参数数据，如电池包内部的温度、压力等参数数据，而后输出，火灾预判参数整合组件将其汇集处理后输出给数据处理单元，根据数据处理单元中存储或调用的设定算法判断火灾预判参数数据异常程度并据此划分状态区间，执行单元调用数据存储单元中存储的状态区间与其对应适配的各个组件的工作状态，控制各个组件的工作状态。不同于现有消防系统中，需要等到火灾发生后才能做出相对应的扑灭措施。上述技术方案在火灾发生前可以针对性地调节电池的充放电速率或其它与火灾发生有关的参数，由此减小火灾发生的概率，而当火灾发生时可以提前控制消防灭火组件的工作状态进而有效遏制火情蔓延。本方案中将表征电池储能室内火灾各个阶段的信号数据化，并制定精确的预防或灭火操作步骤，有效降低火灾发生概率，减缓火灾发生后蔓延的趋势，避免造成重大安全事故。

9、优选的，所述火灾预判参数数据包括电池温度数据；

10、所述监测终端包括设置于电池包内部的接触式温度传感器，以及设置于储能室内部的红外温度传感器；

11、所述火灾预判参数整合组件包括用于接收数据并将其转换输出的数据整合模块，与所述接触式温度传感器及红外温度传感器信号连接，接收所述电池包内部及外部的温度信号，转换为设定数据格式后输出。

12、由于温度变化是电池储能室发生火灾时一定会发生变化的参数，通过采用上述技术方案，将温度信号数据化，可以更加精准地预判火灾发生的概率；不仅采集电池储能室内的整体温度信号，而且将接触式温度传感器设置在各个电池包内部采集各个电池内部温度，可以精准地获取储能室中整体温度变化以及每一个电池的温度变化，实现电池状态的精准监控；利用火灾预判参数整合组件将单一电池温度信号以及储能室温度信号进行综合后输出，增加了参数获取的容错性，有利于火灾发生概率的判定，有效地减低了误报概率；采集单个电池的温度变化，结合充放电管理系统中的数据，也可以知晓电池充放电速率及充放电状态与温度之间的对应关系，后期可以进一步对状态区间的划分规则进行优化。

13、优选的，所述火灾预判参数数据还包括电池压力数据；

14、所述监测终端还包括设置于电池包中的压力传感器；

15、所述压力传感器与所述数据整合模块信号连接，检测并输出电池包内的压力信号。

16、通过采用上述技术方案，电池包内部的压力变化表征着电池包内部出现了短路等故障，与温度异常变化结合，通过数据整合模块整合并输出，增加了参数获取的容错性，有利于提升火灾发生概率判定的准确性，有效地降低了火灾误报概率；采集电池内部压力信号增加了电池状态区间划分的标准，更加精准划分状态区间，可以及时采取更加有针对性的措施遏制火灾蔓延，避免造成更大损失；采集单个电池内部的压力变化，结合充放电管理系统中的数据，可以知晓电池充放电速率及充放电状态与电池内部压力之间的对应关系，后期可以进一步对状态区间的划分规则进行优化。

17、优选的，所述数据获取单元还包括充放电参数整合组件，配置为与电池充放电管理系统数据连接，用于实时获取电池充放电数据并输出；

18、所述数据存储单元中还存储有用于反映所述电池充放电数据与火灾发生概率之间关联关系的第一火灾概率曲线；

19、所述数据处理单元接收所述电池充放电数据并根据所述第一火灾概率曲线判定电池火灾发生的概率，输出概率判定数据；

20、所述执行单元还包括用于调整所述监测终端采样频率的采样频率控制组件，接收并响应于所述概率判定数据调整所述监测终端的采样频率。

21、通过采用上述技术方案，根据数据存储单元中存储的第一火灾概率曲线，可以得到不同的电池充放电数据对应的火灾发生概率，当火灾发生概率较大时，采样频率控制组件增大监测终端的采样频率，使温度、压力等火灾预判参数的变化曲线更为精准，避免漏采火灾预判参数的突变点导致火灾判定时错过电池火灾的早期征兆，提升火灾预判的准确性，降低火灾发生的概率；当判定电池火灾发生的概率较小时，则可以降低监测终端的采样频率，减少无用数据对数据存储单元中存储空间的占用，使之有更多的存储空间余量应对突发事件。

22、优选的，所述数据处理单元中配置有：

23、所述数据处理单元中配置有：

24、曲线拟合模块，与所述充放电参数整合组件以及火灾预判参数整合组件数据连接，获取所述电池充放电数据以及火灾预判参数数据，根据设定拟合算法生成用于反映所述电池充放电数据与火灾发生概率之间关联关系的第二火灾概率曲线；

25、自动更新模块，配置为与所述曲线拟合模块以及数据存储单元数据连接，接收所述第二火灾概率曲线并将其存储至所述数据存储单元更新覆盖所述第一火灾概率曲线。

26、通过采用上述技术方案，曲线拟合模块将当前充放电数据与当前火灾预判参数数据相关联生成第二火灾概率曲线，自动更新模块将第二火灾概率曲线更新替换第一火灾概率曲线，不断重复上述步骤，针对每个电池生成个性化的电池充放电状态与温度、压力等参数的对应关系，有利于精确判断当前火灾发生概率，对火灾进行精确防控。

27、优选的，所述主动调节组件包括与所述电池储能室相连通设置的第一冷却泵及第一冷却控制件，接收并响应于所述状态区间数据，调整第一冷却泵的冷却功率以调节电池储能室内的温度。

28、通过采用上述技术方案，当状态区间数据反映当前储能室内温度偏高时，执行单元可以控制第一冷却泵控制件加快第一冷却泵制冷，对电池储能室内的整体温度进行调节，避免高温环境影响电池储能以及造成更严重的安全事故。

29、优选的，所述主动调节组件还包括：

30、冷却管，环绕和/或穿设于电池包设置；

31、第二冷却泵，连通设置于所述冷却管上，用于调节冷却管中制冷剂的制冷功率；

32、第二冷却控制件，与所述数据处理单元数据连接，接收并响应于所述状态区间数据，调节第二冷却泵的冷却功率以调节单个电池包内的温度。

33、通过采用上述技术方案，当状态区间数据显示当前个别电池包温度偏高时，执行单元可以控制第二冷区泵控制件加快环绕和/或穿设于该电池包的冷却管内制冷剂循环速度，精准、有效地为个别温度异常的电池包降温，避免单个电池包由于自身温度过高发生燃烧或爆炸，降低储能室火灾发生的概率。

34、优选的，所述消防灭火组件包括：

35、消防灭火装置，配置为多种类灭火器，设置于所述电池储能室内；

36、消防灭火控制件，与所述数据处理单元数据连接，接收并响应于所述状态区间数据，控制各种类灭火器的工作状态。

37、通过采用上述技术方案，当状态区间数据显示当前有必然出现的火灾时，执行单元可以控制消防灭火控制件使对应的消防灭火器提前开启，为必然发生的火灾提前准备，有利于将火灾控制在萌芽阶段，避免造成爆炸等更加严重的后果；利用执行单元控制消防灭火器自动进行灭火，无需人工进行灭火，保护了工作人员以及消防员的人身安全。

38、优选的，所述执行单元还包括远程预警模块，包括：

39、数据转换模块，与数据处理单元数据连接，接收状态区间数据并将其转换为设定格式并输出；

40、通信模块，配置为wifi/蓝牙/gprs/4g通信模块，与所述数据转换模块数据连接，接收所述状态区间数据并输出至设定的通信终端。

41、通过采用上述技术方案，将火灾的各个阶段的数据、信号通过通信模块同步传输至工作人员的通信终端，减少了工作人员检查火灾隐患的工作量；同时将可能发生的火灾及时预警提示，方便工作人员及时撤离或采取相关紧急措施，保护人民群众的人身和财产安全。

42、一种火灾预警方法，基于如前所述的电池储能室用预警消防系统，包括如下步骤：

43、建立并存储各个火灾预判参数数据与状态区间之间的对应关系；

44、建立状态区间与执行单元中各个执行组件动作状态之间的关联关系；

45、获取当前时刻火灾预判参数数据，确定当前状态区间；

46、基于当前时刻电池所处的状态区间，根据所述关联关系调整各个所述执行组件动作状态。

47、通过采用上述技术方案，将数据、状态区间与执行组件动作三者相互对应起来，通过数据获取单元获取的电池火灾预判参数数据划定电池所属的状态区间，数据处理单元输出电池所属的状态区间给执行单元，执行单元针对不同的状态区间执行不同的动作，针对电池所属的不同异常阶段进行不同的遏制火灾措施，有效将火灾遏制在萌芽阶段。

48、优选的，所述火灾预判参数数据包括电池包内部温度数据、电池包内部压力数据、储能室内部温度数据；

49、所述建立并存储各个火灾预判参数数据与状态区间之间的对应关系，包括：

50、建立用于将各类型火灾预判参数数据整合并转化为火灾发生预判值的预判算法；

51、设定用以划分不同状态区间的基准参考值；

52、结合所述基准参考值及预判值得到所述火灾预判参数数据与状态区间之间的对应关系，并存储。

53、通过采用上述技术方案，采集温度、压力多种火灾预判参数数据，并将其数据化、阶段化，针对不同的阶段制定并存储不同处理措施，可以便于针对性遏制火灾蔓延。

54、优选的，各个火灾预判参数数据与状态区间之间的对应关系包括：

55、当火灾预判参数数据达到第一基准参数值时，电池位于第一状态区间；

56、当火灾预判参数数据达到第二基准参数值时，电池位于第二状态区间；

57、当火灾预判参数数据达到第三基准参数值时，电池位于第三状态区间；

58、当火灾预判参数数据达到第四基准参数值时，电池位于第四状态区间；

59、当火灾预判参数数据达到第五基准参数值时，电池位于第五状态区间；

60、状态区间与执行单元中各个执行组件动作状态之间的关联关系包括：

61、当电池位于第一状态区间时，主动调节组件、充电调节组件以第一工作功率运行；

62、当电池位于第二状态区间时，主动调节组件、充电调节组件以第二工作功率运行；

63、当电池位于第三状态区间时，主动调节组件、充电调节组件以第三工作功率运行；

64、当电池位于第四状态区间时，消防灭火组件开始工作；

65、当电池位于第五状态区间时，消防灭火组件持续工作。

66、通过采用上述技术方案，将不同区间进行数据化体现，使区间划定更加准确，有利于将火灾遏制在萌芽阶段；在电池异常的初期通过减缓充电速度或主动调节参数的方式进行消防灭火，在电池异常的中期通过切断电源和进一步调节参数的方式进行消防灭火，在电池异常演变为火灾的后期通过提前开启消防灭火组件进行提前隔绝氧气和降温，有效避免火灾扩大或发生爆炸。

67、优选的，获取当前时刻火灾预判参数数据包括：

68、输入并存储用于表征所述电池充放电数据与火灾发生概率之间关联关系的第一火灾概率曲线；

69、在第一状态区间时，以第一设定采样频率采集火灾预判参数数据；

70、在第二至五状态区间时，以第二设定采样频率采集火灾预判参数数据火灾预判参数。

71、通过采用上述技术方案，在火灾发生概率较高的状态区间，提高采样频率，实时对火灾参数数据进行采样，得到当前时刻的火灾预判参数数据。

72、优选的，根据所述关联关系调整各个所述执行组件动作状态包括：

73、调用数据存储单元中存储的所述状态区间数据与执行组件工作状态之间的关联关系；

74、向各个执行组件输出不同的控制信号控制执行组件的工作状态。

75、通过采用上述技术方案，根据输出的状态区间数据输出不同的控制信号，执行组件执行不同的消防措施，针对性控制电池火灾发展。

76、与现有技术相比，本技术的有益效果如下：

77、（1）通过监测终端将获取的火灾隐患数据化，根据设定算法判断异常程度并划分状态区间，执行单元调用数据存储单元中存储的状态区间与其对应的执行组件的工作状态，针对性地控制执行组件的工作，有效避免火灾发生或遏制火灾发展；

78、（2）通过将表征电池储能室内火灾各个阶段的信号数据化，并制定精确的预防或灭火操作，有效降低火灾发生概率以及火灾后蔓延的趋势，保护人民群众的人身财产安全；

79、（3）通过调整采样频率生成当前更加精准的电池充放电数据与火灾概率关系曲线，更加及时、精准监测可能发生的火灾，通过曲线拟合模块以及自动更新模块不断更新电池充放电数据与火灾概率的关系，生成更加个性化适应于当前储能室的关联曲线，有利于精确判断当前火灾发生概率，对火灾进行精确防控。