集装箱储能自动灭火设计,提升储能电池安全性能







储能技术是实现可再生能源大规模接入,提高电力系统高效性、安全性和经济性的关键技术。电化学储能相比于其他储能形式,在规模和场地上拥有更好的灵活性和适应性,同时在调度响应速度、控制精度以及电力系统调频等多方面都具有显著的优势。


然而,针对如今大范围兴起的储能站,其消防系统搭建尚不完善。对于未能装设合理、有效的消防系统的储能站,一旦发生火情,人工救援不及时,则容易造成重大事故和不良的社会影响。


储能系统的火灾危险性主要包括电池的火灾危险性和电气设备的火灾危险性方面。造成电池储能系统起火的原因主要有:(1)电池系统缺陷;(2)电击保护系统不良;(3)经营环境管理不足;(4)储能系统运维管理不善。


储能电池本征热失控是导致起火或爆炸的核心因素。




储能站现状:


1)储能站内采用44kg手提式干粉灭火器用于防护,站外2只,站内2只;无法做到火情自动探测与自动处置。


一旦发生火情,若人员救援不及时,将火情发展迅速。





2)电池箱均放置于贯通的架体上,彼此间无防火分隔。相邻电池箱间隔近,若任一电池箱发生火情后,在无防火分区的环境里,高温、火焰易诱发相邻电池发生热失控、起火,继而引起火势蔓延。



3)储能站内在运行电芯,共计1920块,为铅酸电池,存在火灾隐患。


虽然,相较于磷酸铁锂电池,铅酸电池的安全性能要高出很多,但是,也并非绝对安全。铅酸电池也存在爆炸、起火的安全隐患。


引起铅酸电池起火的原因,主要有以下2点:


1、电池质量差


※ 隔板质量不好或缺损,使极板活性物质穿过,致使正、负极板虚接触或直接接触;


※ 极板上活性物质膨胀脱落,因脱落的活性物质沉积过多,致使正、负极板下部边缘或侧面边缘与沉积物相互接触而造成正负极板相连;


※ 焊接极群时形成的"铅流"未除尽,或装配时有"铅豆"在正负极板间存在,在充放电过程中损坏隔板造成正负极板相连。


2、过度充电


铅酸电池在过度充电的时候,会电解电池电解液中的水分,被电解之后会产生氢气氧气。氢气爆炸极限是4.0%~75.6%(体积浓度),这些都是易燃易爆气体,当蓄电池中或空气中的含氢量累积至爆炸极限时,遇外部遇到明火,极可能会发生燃烧或爆炸。




因此,为提升储能站的安全性,消除火灾隐患,有必要对现有储能站加装主动探测、灭火的消防系统。


3.1方案


此次项目为国家电投集团桑尼光伏发电有限公司的安吉长虹电站储能系统,容量500KWh,20尺集装箱式储能站。

该储能站现已处于运行状态,且站内布局为贯通式;鉴于此,对该站的防护应以整体防护来进行设计。


考虑到灭火效力、施工、维护方便等,建议采用复合型火灾探测系统,配合非储压式气溶胶灭火装置,实现对站体的防护。


3.1.1 工作原理


储能站消防防护系统,主要由探测器(探测包括:气体CO、温度、烟雾)、报警主机、灭火装置、声光报警等其它消防设备,四部分组成。



探测器,实时监测站内电池的电解液泄漏产生的可燃气体、物质燃烧产生的CO气体、站内运行环境温度异常、燃烧生成的烟雾等火情信息,进行综合数据处理后,将报警信息传输给报警主机。


报警主机智能收集探测信息,并进行计算分析,判断出站内情况。当探测参数:气体、温度、烟雾中,任一参数超设定阈值时,报警主机发出预警信号;当两个或两个以上探测参数超设定阈值时,报警主机立即发出报警信号,并联动关闭站内排气风机。风机停止后,立即(或延时30S)启动灭火装置,实时站内灭火。


系统可以通过手动或自动的方式,适时启动火灾抑制装置,合理应对站内火情。


根据实际需要,消防防护系统可与BMS或EMS实现通讯,将消防信息实时传送给整个站体的监控系统。通过物联网传送设备,发送报警信息给站体负责人。


3.1.2 器件组成


1、探测器


火灾的早期典型特征是常伴随烟雾产生,温度升高和烟雾浓度上升。火灾探测器能探测目标环境中气体、温度、烟雾浓度变化,实时监测指标数据,及时发现指标异常,经智能分析、判断,排除干扰信息,筛选出火灾隐患和早期情况。



探测器尺寸参数:




2、报警主机



1)主要功能


2)技术参数


3、灭火装置


QRR3.0G/S-Q热气溶胶灭火装置是国内首创、具有世界先进水平的新型高效环保消防产品。


当火灾发生时,报警主机或外部输入信号,将DC24V信号或无源开关量信号传递给QRR3.0G/S热气溶胶灭火装置的内部控制器。该控制器通过升压电路、触发电路,激发QRR3.0G/S装置内的引发器,从而激活灭火装置内的气溶胶发生剂。灭火装置启动,喷放出气溶胶灭火物质,进行灭火。


由于QRR3.0G/S灭火装置采用的化学冷却药剂也可斩断燃烧基链,从而,可实现气溶胶发生剂和冷却剂共同参与灭火。


技术参数:




(及安盾实际应用案例)


装置级联:多台QRR3.0G/S灭火装置可设置成级联模式(仅需装置与装置间连线),实现单台装置启动的同时,呼应其余灭火装置一起动作。



4、声光报警装置


在储能站的门口外侧的上方,需安装警示性报警装置。声光报警、放气指示灯。灭火装置动作时,声光报警启动;且放气指示灯亮。



3.1.3 数据通讯


通讯、组网和升级


  1)通讯定义规约说明


   本规约使用SAE-J1939的PDU1格式(从源地址到特定的目的地址)。


  本系统CAN通信波特率默认为:250K。


  变量类型说明(C语言)


  Uint16:unsignedshort


  Sint16:signedshort


  Uint8:unsignedchar


2)组网


 首先,消防防护系统接入储能站内网,如:EMS能效管理系统。EMS负责将消防防护系统与其他ECU(VCU、仪表显示器)、远端监控系统之间的通信。



  3)CAN网络地址分配表


设备CAN网络地址从SAE-J1939地址划分中取得。


  4)CANID组成规则


  CANID按照J1939规则组成:




/

原文链接:,转发请注明来源!