本发明属于锂电池储能柜，特别是涉及一种采用高性能混凝土(hpc)材料的高安全性锂电池储能柜。
背景技术：
1、随着光伏和风能发电技术的迅速发展，这些可再生能源的波动性、间歇性给电力系统稳定运行带来了巨大挑战。储能系统具有灵活的充放电特性，能很好的应对新能源带来的各种问题，在电网中拥有广泛的应用场景，具有平抑功率波动、削峰填谷、改善电能质量、形成微电网、参与系统调频和提升运行可靠性等功能。以锂离子电池为代表的电化学储能技术由于其灵活、快速的优点，成为目前电力储能领域装机容量增长最快的储能技术。然近来国内外发生的电力储能系统火灾引起大家对锂电池储能系统的普遍关注。锂离子电池火灾与普通火灾具有较大的不同，其作为能量聚集体，在热失控发生后因电池内部产热引起火灾，常规的通过物理稀释隔绝氧气或切断燃烧链的方法并不能彻底扑灭锂电池火灾。锂离子电池储能系统火灾具有与众不同的特点：(1)燃烧激烈、热蔓延迅速；(2)毒性强、烟尘大、危险性大，容易发生突然的爆炸；(3)易复燃、扑救难度大，因此，燃烧时间长。
2、预制舱式储能系统是一种一体化安全管控系统，通常由电池预制舱、储能变流器预制舱、svg预制舱与开关柜预制舱组成，具有集成化度高、占地面积小、运输安装便利等优点。将锂电池储能系统消防装置应用于大型储能集装箱中，是实现锂电池储能系统消防灭火装置的工程化应用的必要步骤。然而，传统金属储能柜在防火和防爆方面存在若干不足。本专利提出一种使用高性能混凝土(hpc)替代金属材质的创新材料和设计，通过改进混凝土材料配方和工艺优化，显著提升锂电池储能柜的防火和防爆性能。
技术实现思路
1、本发明主要解决的技术问题是提供一种基于高性能混凝土材料的高安全性锂电池储能柜，具有安全、可靠的特点，显著提升了储能柜的防火、防爆和散热性能。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种基于高性能混凝土材料的高安全性锂电池储能柜，包括以下重量份的原料：水泥17-20.5份、硅灰1.3-2.4份、矿渣粉4.3-5.5份、粉煤灰7.3-8.7份、砂52.5-57.5份、碎石17.3-31.3份、钢纤维3.9-7.8份、pp纤维0.1份、外加剂0.9-1.5份、其余为水，采用最少的水量与胶凝材料(水泥、硅灰、矿渣粉、粉煤灰)用量来获得所需的抗暴设计强度，添加纤维增强其抗劈裂(抗暴)性能，除了钢纤维外，还添加了pp塑料纤维，钢纤维可以增加混凝土的抗劈裂和防爆性能，塑料纤维在常温下可以协助提高混凝土的防爆性，由于hpc结构致密，当混凝土温度超过400℃以上，水化水和分子水析出，造成hpc内部孔隙水压增高而发生自爆，为防止hpc在高温下发生自爆，添加了pp塑料纤维，pp纤维在200℃以上高温环境下会受热融解，从而在混凝土内形成微小通道，成为疏解hpc内孔隙水压的管道，这种设计有助于在高温条件下防止hpc受热自爆的风险，维持储能柜在高温环境下的防火防爆性能。
3、进一步地说，所述砂的粒径<5mm，所述碎石的粒径为5-20mm。
4、进一步地说，所述外加剂为乳液胶粘剂。
5、进一步地说，所述水泥为525水泥。
6、本发明还提供一种所述的基于高性能混凝土材料的高安全性锂电池储能柜的制造方法，包括以下步骤：
7、s1：将水泥、硅灰、矿渣粉、粉煤灰、水和外加剂在砂浆搅拌机中均匀拌合后，再加入砂和pp纤维搅拌成均匀砂浆；
8、s2：将拌好的砂浆注入双卧轴强制式搅拌机中与碎石和钢纤维均匀拌合，拌合时间约10-15分钟，水胶比控制在0.18-0.26之间，控制拌合物的坍流度在50-70cm之间；
9、s3：注入模具后震实约5-10分钟，养护12-24小时后拆模，送入标准养护室养护7-14天，外表面涂覆膨胀型的隔热防火材料，继续养护到28天，即得到储能柜。
10、在制造过程中采用砂浆搅拌机与双卧轴强制式搅拌机双机生产，先以砂浆搅拌机将胶凝材料与水、外加剂和细骨料(砂)拌合均匀，再以双卧轴强制式搅拌机将粗骨料(碎石)与之前拌合的砂浆搅拌均匀，如此双机联动生产，不仅可增加生产效率，节省能源和机械的消耗，更可大幅增加搅拌的均匀度和胶凝材料及外加剂参与水化作用的效率，进一步节省水泥等胶凝材料的使用量，达到节能减碳的环保作用。
11、一种基于高性能混凝土材料的高安全性锂电池储能柜，包括机柜、安装于机柜顶部和侧面的通风装置，所述机柜的外表面涂覆有膨胀型的隔热防火材料，该防火涂层在遇热时会膨胀，形成隔热碳化层，从而有效阻断热传递，进一步提高储能柜的防火性能。
12、进一步地说，所述通风装置包括通风板，所述通风板包括进气口、迷宫式流道和出气口，所述进气口与所述迷宫式流道连通，所述迷宫式流道与所述出气口连通，所述迷宫式流道是沿着通风板的厚度方向来回折返且由进气口向出气口的方向延伸形成的通风流道，起火时有效增加了火焰和热量传播的路径和时间，阻断火焰的蔓延，储能柜内部发生爆炸时，迷宫结构能有效分散和缓冲爆炸产生的冲击波和高温气体，使其无法直接冲破储能柜箱体，保护外部设备和人员的安全。
13、进一步地说，所述通风装置为进风装置或出风装置，所述进风装置安装于机柜的侧面，所述出风装置安装于机柜的顶面，所述进风装置与所述机柜连通，所述机柜与所述出风装置连通。
14、进一步地说，所述出风装置安装有通风机，且所述出风装置的出气口与所述通风机连通。
15、本发明的有益效果至少具有以下几点：
16、本发明的配方采用最少的水量与胶凝材料(水泥、硅灰、矿渣粉、粉煤灰)用量来获得所需的抗暴设计强度，抗压强度大于120mpa，添加纤维增强其抗劈裂(抗暴)性能，除了钢纤维外，还添加了pp塑料纤维，钢纤维可以增加混凝土的抗劈裂和防爆性能，塑料纤维在常温下可以协助提高混凝土的防爆性，由于hpc结构致密，当混凝土温度超过400℃以上，水化水和分子水析出，造成hpc内部孔隙水压增高而发生自爆，为防止hpc在高温下发生自爆，添加了pp塑料纤维，pp纤维在200℃以上高温环境下会受热融解，从而在混凝土内形成微小通道，成为疏解hpc内孔隙水压的管道，这种设计有助于在高温条件下防止hpc受热自爆的风险，维持储能柜在高温环境下的防火防爆性能；
17、本发明的储能柜的外表涂覆膨胀型的隔热防火材料，该防火涂层在遇热时会膨胀，形成隔热碳化层，从而有效阻断热传递，进一步提高储能柜的防火性能；
18、本发明在储能柜的通风设计方面，本发明提出一种迷宫型设计与通风机相结合的方案，迷宫型通风设计，设置多个曲折的通道，平时可以起到通风散热的作用，保障储能柜内部温度的有效调节，防止温度过高而引发的安全隐患，起火时有效增加了火焰和热量传播的路径和时间，阻断火焰的蔓延，储能柜内部发生爆炸时，迷宫结构能有效分散和缓冲爆炸产生的冲击波和高温气体，使其无法直接冲破储能柜箱体，保护外部设备和人员的安全；
19、本发明在制造过程中采用砂浆搅拌机与双卧轴强制式搅拌机双机生产，先以砂浆搅拌机将胶凝材料与水、外加剂和细骨料(砂)拌合均匀，再以双卧轴强制式搅拌机将粗骨料(碎石)与之前拌合的砂浆搅拌均匀，如此双机联动生产，不仅可增加生产效率，节省能源和机械的消耗，更可大幅增加搅拌的均匀度和胶凝材料及外加剂参与水化作用的效率，进一步节省水泥等胶凝材料的使用量，达到节能减碳的环保作用。