具备自检功能的储能集装箱消防方法与流程

本发明涉及储能，特别涉及一种具备自检功能的储能集装箱消防方法。

背景技术：

1、储能集装箱是一种集成度相对较高的储能装备，其储能单元为电池pack（电池包），多个电池pack通过串联形成电池簇，多个电池簇并联组合构成储能集装箱中的储能单元。储能集装箱中的电池是具有一定的风险的，在一些意外情况下会导致热失控的发生，因此储能集装箱中需要配置相应的消防系统，以在热失控发生时通过喷洒灭火剂等措施抑制热蔓延。通常的消防系统会在储能集装箱配置一定数量的喷嘴/喷头，通过喷洒灭火剂进行灭火。例如，专利cn114914622b公开的一种储能集装箱、专利cn109432634b公开的一种集装箱式锂离子电池储能系统的消防方法等。通过增加喷嘴数量能够有效提高灭火效率，例如，为每个电池pack对应设置至少一个喷嘴，这样在发生火情时，能对每个电池pack喷洒灭火剂。火情发生时，喷嘴是否能够正常工作对消防系统的有效性至关重要，所以，需要对喷嘴进行定期检查，以及时发现并维修存在故障的喷嘴。现有的消防系统中，通常只能通过人工进行喷嘴的检查，但面对数量如此多的喷嘴以及储能集装箱内狭小的操作空间，对喷嘴一一进行人工检测是一项繁重且耗时的工作。

2、所以，现在有必要对现有技术进行改进，以提供一种更可靠的方案。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具备自检功能的储能集装箱消防方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供一种具备自检功能的储能集装箱消防方法，该方法应用于储能集装箱，所述储能集装箱内设置有消防系统以及多个电池仓，每个所述电池仓内均沿垂直方向间隔设置有多个喷嘴单元；

4、所述消防系统包括消防控制主机、探测装置、气冷降温装置、灭火装置以及排风装置，每个所述电池仓内均设置有至少一个探测装置，用以实现温度和可燃气体浓度的监测，所述气冷降温装置用以向所述喷嘴单元中提供冷却气体，以对所述电池仓进行降温，所述灭火装置用以向所述喷嘴单元中提供灭火剂，以对所述电池仓进行灭火；

5、所述消防方法包括：

6、1）所述探测装置对电池仓中的温度和可燃气体浓度进行监测；

7、2）所述消防控制主机根据所述探测装置监测的温度值、可燃气体浓度值与预先设定的温度阈值、气体浓度阈值的大小关系判断电池仓中是否存在异常，并根据具体异常情况启动不同等级的消防响应措施，包括：一级消防响应措施、二级消防响应措施和三级消防响应措施；

8、其中，二级消防响应措施包括：进行停机检查与维修，在人工完成停机检查与维修后，对存在异常的电池仓中的所有喷嘴单元依次进行自检查，以判断喷嘴单元是否合格：

9、优选的是，其中，每个所述电池仓内均设置有一个电池簇，每个所述电池簇均包括沿垂直方向堆叠设置的多个电池包，每个所述电池包的外周均对应设置有1个所述喷嘴单元；

10、每个所述电池仓内均设置有一个排风装置。

11、优选的是，所述消防方法包括：

12、1）所述探测装置对电池仓中的温度和可燃气体浓度进行监测；

13、2）所述消防控制主机根据所述探测装置监测的温度值、可燃气体浓度值与预先设定的温度阈值、气体浓度阈值的大小关系判断电池仓中是否存在异常，并根据具体异常情况启动不同等级的消防响应措施，包括一级消防响应措施、二级消防响应措施和三级消防响应措施：

14、2-1）当监测到电池仓pi内的温度值和可燃气体浓度值中的任意一项达到一级预警阈值但未到达二级预警阈值时，启动一级消防响应措施：控制所述气冷降温装置工作对电池仓pi进行降温和/或控制当前电池仓pi的排风装置工作以对电池仓pi进行通风；

15、2-2）当监测到电池仓pi内的温度值和可燃气体浓度值中的任意一项达到二级预警阈值但未到达三级预警阈值时，启动二级消防响应措施：控制所述气冷降温装置工作对电池仓pi进行降温、控制当前电池仓pi的排风装置工作以对电池仓pi进行通风，进行停机检查与维修；

16、人工完成停机检查与维修后，通过以下方法对电池仓pi中的所有喷嘴单元依次进行自检查，以判断喷嘴单元是否合格：

17、2-2-1）控制所述气冷降温装置向一个喷嘴单元中输送体积为vc的冷却气体进行测试，通过电池仓pi中的探测装置分别采集电池仓pi内测试开始时的温度值tc0和测试tc时间后的温度值tc1，通过对tc0、tc1和tc进行分析，判断当前的喷嘴单元是否合格；

18、2-2-2）当电池仓pi中所有喷嘴单元均合格后，自检查通过，返回所述步骤1）；否则对测试不合格的喷嘴单元进行人工维修，然后按照所述步骤2-2-1）重新进行自检查，直至所有喷嘴单元均合格；

19、2-3）当监测到电池仓pi内的温度值和可燃气体浓度值中的任意一项达到三级预警阈值时，启动三级消防响应措施：控制电池仓pi中的排风装置停止工作，控制所述灭火装置向电池仓pi中的所有喷嘴单元提供灭火剂进行灭火。

20、优选的是，所述喷嘴单元通过消防输送管与所述灭火装置和气冷降温装置均连接，每个所述喷嘴单元上均设置有一个与所述消防控制主机通讯连接的喷嘴控制阀，每个喷嘴控制阀对应控制1个喷嘴单元的通断；

21、所述灭火装置和消防输送管之间设置有与所述消防控制主机通讯连接的灭火剂供给阀，所述气冷降温装置和消防输送管路之间设置有与所述消防控制主机通讯连接的冷气供给阀。

22、优选的是，将所述储能集装箱内的所有的电池仓依次编号为1,2,...,n，每个电池仓内的电池簇中电池包由下至上依次编号为1,2,...,m，pij表示第i个电池仓中第j个电池包，i表示电池仓编号，i=1,2,...,n，j表示电池包高度位置编号，j=1,2,...,m；

23、每个电池仓内的喷嘴单元由下至上依次编号为1,2,...,m，qij表示第i个电池仓中第j个喷嘴单元，qij为与电池包pij对应的喷嘴单元；

24、每个电池仓内的探测装置均包括两个吸气式火灾探测器，其中一个吸气式火灾探测器gd设置在电池仓的底部，另一个吸气式火灾探测器gu设置在电池仓的顶部；gi表示第i个电池仓中的探测装置，gui、gdi表示探测装置gi中的两个吸气式火灾探测器，gui处于电池仓pi的顶部，gdi处于电池仓pi的低部；

25、所有吸气式火灾探测器gd的高度位置相同，所有吸气式火灾探测器gu的高度位置相同。

26、优选的是，所述步骤2-2-1）具体为：

27、2-2-1-1）控制所述灭火剂供给阀关闭、冷气供给阀打开，控制气冷降温装置向电池仓pi中的一个喷嘴单元qij输送体积为vc的冷却气体进行测试，测试时间为tc，获取吸气式火灾探测器gd检测的测试开始时的温度值tgdij、测试tc时间后的温度值tgd'ij，获取吸气式火灾探测器gu检测的测试开始时的温度值tguij、测试tc时间后的温度值tgu'ij；

28、2-2-1-2）然后按照下式计算测试评价参数tpij，tpij=0.5*（tgdij-tgd'ij）/tc+0.5*（tguij-tgu'ij）/tc；

29、2-2-1-3）当tpij≥αtpb时，判定该喷嘴单元qij合格，否则判定该喷嘴单元qij不合格，其中α为修正系数，且0＜α≤1；

30、其中，tpb为预先确定的测试评价参数标准值。

31、优选的是，其中，α=0.75-0.95。

32、优选的是，所述测试评价参数标准值tpb为通过以下方法得到：

33、采用所有喷嘴单元均合格的一个电池仓，按照上述步骤2-2-1）的方法，获取该电池仓中每个喷嘴单元的测试评价参数，然后取所有测试评价参数中的最小值作为测试评价参数标准值tpb。

34、优选的是，所述消防方法包括：

35、1）所述探测装置gi对电池仓pi中的温度和可燃气体浓度进行监测；

36、2）所述消防控制主机根据监测的温度值ti、可燃气体浓度ci与预先设定的温度阈值tz、气体浓度阈值cz的大小关系判断电池仓中是否存在异常，并根据具体异常情况启动不同等级的消防响应措施，包括一级消防响应措施、二级消防响应措施和三级消防响应措施：

37、2-1）当监测到电池仓pi内的温度值ti和可燃气体浓度值ci中的任意一项或两项达到一级预警阈值但未到达二级预警阈值时，启动一级消防响应措施：

38、当tz1≤ti＜tz2，且持续时间超过3-25s时，控制气冷降温装置工作对当前电池仓pi进行降温；

39、当cz1≤ci＜cz2，且持续时间超过3-25s时，控制当前电池仓pi的排风装置工作以进行通风；

40、2-2）当tz2≤ti＜tz3或cz2≤ci＜cz3，且持续时间超过2-20s时，启动二级消防响应措施：控制所述气冷降温装置工作对电池仓pi进行降温、控制当前电池仓pi的排风装置工作以对电池仓pi进行通风，并进行停机检查与维修；

41、人工完成停机检查与维修后，对电池仓pi中的所有喷嘴单元依次进行自检查，以判断喷嘴单元是否合格：当电池仓pi中所有喷嘴单元均合格后，自检查通过，返回步骤1），否则发出喷嘴单元不合格的报警信息，并对不合格的喷嘴单元进行人工维修，然后重新进行自检查，直至所有喷嘴单元均合格；

42、2-3）当ti≥tz3或ci≥cz3，且持续时间超过2-10s时，启动三级消防响应措施：

43、控制断开电池仓pi与储能集装箱的主电源的连接，控制电池仓pi中的排风装置停止工作，所述消防控制主机中的定位模块根据探测器组gi中两个吸气式火灾探测器的检测结果分析出电池仓pi中发生热失控的电池包pij，控制与该电池包pij对应的喷嘴单元qij向该电池包pij喷洒灭火剂，进行pack级灭火；

44、当1-5min后，ti和ci未均降低到允许范围时，则控制所述灭火装置工作、电池仓pi中的所有喷嘴单元工作，向电池仓pi中的所有电池包喷洒灭火剂，进行簇级灭火；

45、其中，tz1、tz2、tz3依次为温度的一级预警阈值、二级预警阈值、三级预警阈值，cz1、cz2、cz3依次为可燃气体浓度的一级预警阈值、二级预警阈值、三级预警阈值。

46、优选的是，所述定位模块包括数据采集与计算单元、基于机器学习算法的位置定位网络单元以及电池包定位单元；

47、所述步骤2-3）中定位模块对发生热失控的电池包pij进行定位的方法为：

48、2-3-1）所述数据采集与计算单元获取吸气式火灾探测器gui采集的温度tui、可燃气体浓度cui以及吸气式火灾探测器gdi采集的温度tdi、可燃气体浓度cdi，并计算出温度差值δti和可燃气体浓度差值δci，δti=tui-tdi，δci=cui-cdi；

49、2-3-2）所述位置定位网络单元根据所述数据采集与计算单元获取的结果分析得到发生热失控的电池包pij的高度位置h；

50、所述位置定位网络单元采用机器学习算法根据tui、tdi、δti、cui、cdi、δti的值分析得到热失控的高度位置h，所述位置定位网络单元通过以下方法构建得到：

51、先构建训练数据集，然后通过训练数据集对基于机器学习的网络模型进行训练，以分析同一个电池仓中发生热失控的电池包的高度位置与内部的两个吸气式火灾探测器采集到的温度、可燃气体浓度之间的关系，最终得到训练好的网络模型，即为所述位置定位网络单元；

52、2-3-3）所述电池包定位单元通过以下公式计算得到发生热失控的电池包的高度位置编号j的值，从而实现电池包pij的定位：

53、；

54、其中，以处于底部的吸气式火灾探测器gd的上端的位置为高度位置的零平面，d为零平面与处于最底端的电池包pi1的底面之间的距离，h为每个电池包的高度尺寸，以电池包高度方向的中心位置作为电池包的高度位置坐标，为向大取整函数。

55、优选的是，当的结果为整数时，将电池包pij和电池包pi（j-1）均判定热失控的电池包，并均进行pack级灭火；否则只将电池包pij判定热失控的电池包，只对电池包pij进行pack级灭火。

56、第二方面，本发明提供一种消防管理系统，其用于执行上述的消防方法，所述消防管理系统包括所述消防系统、监测与处理单元以及消防控制单元，所述监测与处理单元用于按照所述步骤1）的方法对电池仓中的温度和可燃气体浓度进行监测，所述消防控制单元用于按照所述步骤2）中的方法控制启动不同等级的消防响应措施。

57、第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

58、第四方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，实现上述的方法。

59、本发明的有益效果是：

60、本发明提供的储能集装箱消防方法具备对消防系统中的喷嘴单元进行自检测的功能，其中，通过气冷降温装置与系统中用于提供监测功能的探测装置配合，利用吸气式火灾探测器的探测结果配合本发明的方法能够实现喷嘴单元的自检测，判断喷嘴单元是否能够正常工作，可防止出现温度异常或者火情时部分喷嘴单元不能正常工作而影响对电池仓的温度控制或火情抑制，从而能提高该消防方法的可靠性，该自检测方法还具备准确度高、方便高效等优点；

61、本发明的储能集装箱消防方法兼具主动温控功能和火情抑制功能，通过切换喷嘴单元与气冷降温装置连通向温度异常的电池仓中喷吹低温的冷却气体能实现主动温控，通过切换喷嘴单元与灭火装置连通向电池仓中喷出灭火剂能实现火情的抑制；

62、本发明的一些实施例中，通过结合机器学习算法对发生火情的电池包进行定位，能够实现电池包pack级灭火，从而可提高灭火效率、降低灭火剂的消耗。

63、本上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。