灭火装置、锂电池储能系统和灭火方法及存储介质

技术领域

本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种灭火装置、锂电池储能系统和灭火方法及存储介质。

背景技术

随着风能、太阳能等新能源在我国能源体系中的占比不断提升，加之各地政府出台的一系列新能源政策，与新能源发展密切相关的储能技术和产业也备受关注。

锂电池具有能量密度大、输出功率高、充放电寿命长等诸多优点，广泛应用于储能行业。尽管目前使用较多的磷酸铁锂电池被认为相对安全，但锂电池是含能物质，当其发生过热、短路、挤压等情况下，都会产生大量的热，引发内部电极材料和电解液的链式反应，进而发生热失控并发展成为大规模火灾、爆炸事故。

目前，针对锂电池储能系统的消防安全设计，采用七氟丙烷或全氟己酮气罐消防系统，当检测到电池出现爆燃风险时，消防气罐电控阀开启通过喷淋的方式对储能系统的相通进行整体喷淋灭火，无法针对问题电池进行单独灭火。目前市场上储能系统的消防气体的配比都是按照集装箱的体积配相应的重量或容积，同时需要留相应的裕量来满足消防需要达到的气体浓度，因此需要花费较高的成本去配置大体积大容量的消防气罐体积。同时，喷淋灭火的方式需要布设复杂的消防管路系统。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明的提供一种灭火装置、锂电池储能系统和灭火方法及存储介质，其无需布设复杂的消防管路系统，体积小巧灵活，能够实现点对点灭火，提高灭火效率，能减小消防气体配比，缩小消防气罐体积成本。

本发明的目的之一是，提供一种灭火装置，包括：

消防喷头，朝向设备，用以与设备的消防口对接进行喷洒灭火；

消防气罐，经软管连接消防喷头，用以提供消防气体；

移动机构，安装于设备的机架上，用以驱动消防喷头移动至设备对应的消防口，消防喷头安装于移动机构的执行末端；

消防传感器，设置于设备内，且与设备上的消防口一一对应设置，消防传感器用于检测可燃气体、氢气和温度；

消防传感器的检测值超过预设值后，移动机构将消防喷头移动至与该消防传感器所对应的消防口，随后，消防气罐通过软管向消防喷头输送消防气体，消防喷头将消防气体喷入消防口内进行灭火；这种点对点的灭火方式，直接对有问题的部位进行气体喷洒操作，能在有问题的部位进快速达到气体浓度从而有效控制火势的蔓延。

在本发明较佳的技术方案中，所述消防喷头的输入端设置有电控阀，通过控制电控阀进行点喷灭火及消防喷头的开闭。

在本发明较佳的技术方案中，所述消防喷头经伸缩件安装于移动机构的执行末端，通过伸缩件实现消防喷头与消防口的对接与分离。

在本发明较佳的技术方案中，还包括控制器，所述伸缩件、电控阀、移动机构、消防传感器均与控制器电性连接，以通过预先编程，实现自动化控制。

在本发明较佳的技术方案中，所述伸缩件为电动伸缩管，所述消防喷头安装于电动伸缩管的输出端，所述电动伸缩管的输入端经软管连接消防气罐。

在本发明较佳的技术方案中，所述伸缩件为电动推杆，所述消防喷头安装于电动推杆的移动端。

在本发明较佳的技术方案中，所述移动机构为二维移动机构，所述移动机构驱动消防喷头于竖向平面内移动，所述消防喷头垂直于竖向平面。

在本发明较佳的技术方案中，所述移动机构包括相互垂直的第一输送带、第二输送带，所述第一输送带、第二输送带的输送履带经基座连接，所述基座朝向设备，所述消防喷头安装于基座上，第一输送带、第二输送带均与设备的机架滑动配合，第一输送带于第二输送带的滑动方向垂直。

在本发明较佳的技术方案中，所述第一输送带、第二输送带结构相同，均包括相平行的主动轴、从动轴；主动轴、从动轴均转动安装在设备的机架上，主动轴、从动轴上分别滑动设置有主动带轮、从动带轮；主动带轮与从动带轮经输送履带连接传动，主动带轮、从动带轮分别经花键与对应的轴滑动配合，所述主动轴一端与驱动电机连接传动。

移动机构采用上述的输送带式结构，不仅便于控制编程，而且相比于其他的移动结构，不仅结构简单，成本低，且风道内部空间的占用面积小。

在本发明较佳的技术方案中，还包括水泵，所述水泵的输入端连接水源，所述水泵的输出端经软管连接消防喷头，所述水泵与控制器电性连接。

在本发明较佳的技术方案中，所述水泵的输出端、消防气罐的输出端分别连通三通电控阀的两个输入端口，所述三通电控阀的输出端口经软管连接消防喷头。

若喷洒消防气体灭火后，消防传感器检测的数值仍大于预设值，则表明经喷洒灭火后电池温度持续升高或可燃性气体浓度未降低，此时视为特殊气体灭火失败，因此，本装置通过供水管路实现对电池箱进行灌水操作，水泵将消防蓄水池内的水送至故障电池箱，达到快速降温隔绝氧气从而灭火的目的，以将损失降到最低。

本发明的目的之二是，提供一种锂电池储能系统，包括机架、电池箱、散热风道、控制器、上述的灭火装置；

若干个电池箱呈线型阵列的设置于机架内，各个电池箱内均设置有消防传感器；

所述散热风道罩设于机架后侧面，所述电池箱后面设置有消防口、通风口；

所述移动机构设置于散热风道内；

所述电池箱、消防传感器、灭火装置均与控制电性连接。

本锂电池储能系统将灭火装置的移动机构安装在自身背部的风道内，能保证锂电池储能系统整体的体积尽量小，不占用额外空间，以节省项目时间和成本。

本发明的目的之三是，提供一种锂电池储能系统的灭火方法，基于上述的锂电池储能系统实现，包括以下步骤：

对各个电池箱进行编码定位；

通过消防传感器对电池箱内的电池进行实时检测；

判断消防传感器的检测数值是否大于预设值；

获取大于预设值的消防传感器所在电池箱的位置坐标；

移动机构驱动消防喷头移动至对应的电池箱并与消防口对接；

启动消防喷头对电池箱内喷洒消防气体进行灭火。

在本发明较佳的技术方案中，所述启动消防喷头对电池箱内喷洒消防气体进行灭火包括：

采用点喷的方式，持续点喷消防气体3-5次；

判断消防传感器的检测数值是否大于预设值；

若大于预设值，则将消防喷头切换至与水泵连接；

启动水泵，消防喷头对电池箱进行灌水灭火。

本灭火方法，基于灭火装置进行点对点灭火，能在有问题的部位进快速达到气体浓度从而有效控制火势的蔓延，提高了消防的灵敏度和及时性，提高了灭火效率。

本发明的目的之四是，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述的锂电池储能系统的灭火方法。

本发明的有益效果为：

所提供的灭火装置其无需布设复杂的消防管路系统，通过移动机构将消防喷头移动至有问题的部位后，对有问题的部位进行气体喷洒操作，实现点对点灭火，能在有问题的部位进快速达到气体浓度从而有效控制火势的蔓延，提高了消防的灵敏度和及时性，提高了灭火效率；该设计能减小消防气体配比，缩小消防气罐体积成本，能适用于步入式集装箱、非步入式集装箱和户外电池柜等锂电池储能系统；

所提供的锂电池储能系统将灭火装置的移动机构安装在自身背部的风道内，能保证锂电池储能系统整体的体积尽量小，不占用额外空间，以节省项目时间和成本；

所提供的灭火方法，基于灭火装置进行点对点灭火，能在有问题的部位进快速达到气体浓度从而有效控制火势的蔓延，提高了消防的灵敏度和及时性，提高了灭火效率。

附图说明

图1是灭火装置的结构示意图。

图2是移动机构的的结构示意图。

图3是灭火装置用于锂电池储能系统的结构示意图。

图4是锂电池储能系统的灭火方法流程图。

图5是消防喷头对电池箱内喷洒消防气体进行灭火的流程图。

附图标记：

100-设备、200-消防口、300-软管、310-三通电控阀、320-水泵、400-消防气罐、500-移动机构、510-第一输送带、520-第二输送带、530-基座、540-主动带轮、550-主动轴、560-从动带轮、570-从动轴、580-输送履带、600-消防喷头、700-电控阀、800-伸缩件、900-锂电池储能系统、910-机架、920-电池箱、930-风道。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语”第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为信息，类似地，信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

锂电池具有能量密度大、输出功率高、充放电寿命长等诸多优点，广泛应用于储能行业。尽管目前使用较多的磷酸铁锂电池被认为相对安全，但锂电池是含能物质，当其发生过热、短路、挤压等情况下，都会产生大量的热，引发内部电极材料和电解液的链式反应，进而发生热失控并发展成为大规模火灾、爆炸事故。

目前，针对锂电池储能系统的消防安全设计，采用七氟丙烷或全氟己酮气罐消防系统，当检测到电池出现爆燃风险时，消防气罐电控阀700开启通过喷淋的方式对储能系统的相通进行整体喷淋灭火，无法针对问题电池进行单独灭火。目前市场上储能系统的消防气体的配比都是按照集装箱的体积配相应的重量或容积，同时需要留相应的裕量来满足消防需要达到的气体浓度，因此需要花费较高的成本去配置大体积大容量的消防气罐体积。同时，喷淋灭火的方式需要布设复杂的消防管路系统。

针对上述问题，本实施例提供一种灭火装置其无需布设复杂的消防管路系统，体积小巧灵活，能够实现点对点灭火，提高灭火效率，能减小消防气体配比，缩小消防气罐体积成本，能适用于步入式集装箱、非步入式集装箱和户外电池柜等锂电池储能系统。

如图1-3所示，一种灭火装置，包括：

消防喷头600，朝向设备100，用以与设备100的消防口200对接进行喷洒灭火；

消防气罐400，经软管300连接消防喷头600，用以提供消防气体；

移动机构500，安装于设备100的机架910上，用以驱动消防喷头600移动至设备100对应的消防口200，消防喷头600安装于移动机构500的执行末端；

消防传感器，设置于设备100内，且与设备100上的消防口200一一对应设置。

使用时，消防传感器的检测值超过预设值后，移动机构500将消防喷头600移动至与该消防传感器所对应的消防口200，随后，消防气罐400通过软管300向消防喷头600输送消防气体，消防喷头600将消防气体喷入消防口200内进行灭火；这种点对点的灭火方式，直接对有问题的部位进行气体喷洒操作，能在有问题的部位进快速达到气体浓度从而有效控制火势的蔓延，提高了消防的灵敏度和及时性。

示例性的，在实际应用中，消防传感器用于检测可燃气体、氢气和温度。

示例性的，在实际应用中，灭火装置用于储能设备100，而储能设备100背面会设置风道930用于对各电池箱920内的电池进行降温，为保证设备100整体的体积尽量小，灭火装置安装在储能设备100背部的风道930内，以节省项目时间和成本。

在本实施例中，所述消防喷头600的输入端设置有电控阀700，使用时，通过控制电控阀700进行点喷灭火及消防喷头600的开闭。

在本实施例中，所述消防喷头600经伸缩件800安装于移动机构500的执行末端，移动到位后，通过伸缩件800实现消防喷头600与消防口200的对接与分离；

示例性的，所述伸缩件800为电动伸缩管，所述消防喷头600安装于电动伸缩管的输出端，所述电动伸缩管的输入端经软管300连接消防气罐400。

示例性的，所述伸缩件800为电动推杆，所述消防喷头600安装于电动推杆的移动端。

在本实施例中，还包括控制器，所述伸缩件800、电控阀700、移动机构500、消防传感器均与控制器电性连接，以通过预先编程，实现自动化控制。

在本实施例中，所述移动机构500为二维移动机构500，所述移动机构500驱动消防喷头600于竖向平面内移动，所述消防喷头600垂直于竖向平面。

在本实施例中，所述移动机构500包括相互垂直的第一输送带510、第二输送带520，所述第一输送带510、第二输送带520的输送履带580经基座530连接，所述基座530朝向设备100，所述消防喷头600安装于基座530上，第一输送带510、第二输送带520均与设备100的机架910滑动配合，第一输送带510于第二输送带520的滑动方向垂直。在实际应用中，灭火装置安装在储能设备100背部的风道930内，因此，移动机构500采用上述的输送带式结构，不仅便于控制编程，而且相比于其他的移动结构，不仅结构简单，成本低，且风道930内部空间的占用面积小。

在本实施例中，为了减小整体体积，所述第一输送带510、第二输送带520结构相同，均包括相平行的主动轴550、从动轴570，主动轴550、从动轴570均通过轴承座转动安装在设备100的机架910上，主动轴550、从动轴570上分别滑动设置有主动带轮540、从动带轮560，主动带轮540与从动带轮560经输送履带580连接传动，主动带轮540、从动带轮560分别经花键与对应的轴滑动配合，所述主动轴550一端与驱动电机连接传动。

在本实施例中，还包括水泵320，所述水泵320的输入端连接水源，所述水泵320的输出端经软管300连接消防喷头600，所述水泵320与控制器电性连接。

在本实施例中，所述水泵320的输出端、消防气罐400的输出端分别连通三通电控阀310的两个输入端口，所述三通电控阀310的输出端口经软管300连接消防喷头600。

使用时，若喷洒消防气体灭火后，消防传感器检测的数值仍大于预设值，则表明经喷洒灭火后电池温度持续升高或可燃性气体浓度未降低，此时视为特殊气体灭火失败，因此，本装置通过供水管路实现对电池箱920进行灌水操作，水泵320将消防蓄水池内的水送至故障电池箱920，达到快速降温隔绝氧气从而灭火的目的，以将损失降到最低。

本灭火装置其无需布设复杂的消防管路系统，通过移动机构500将消防喷头600移动至有问题的部位后，对有问题的部位进行气体喷洒操作，实现点对点灭火，能在有问题的部位进快速达到气体浓度从而有效控制火势的蔓延，提高了消防的灵敏度和及时性，提高了灭火效率；该设计能减小消防气体配比，缩小消防气罐400体积成本，能适用于步入式集装箱、非步入式集装箱和户外电池柜等锂电池储能系统900。

实施例2

该实施例仅描述与实施例1的不同之处，其余技术特征与上述实施例相同。进一步地，提供一种包括实施例1中的灭火装置的锂电池储能系统900。

如图1-图3所示，具体的，该锂电池储能系统900包括机架910、电池箱920、散热风道930、控制器、上述的灭火装置；

若干个电池箱920呈线型阵列的设置于机架910内，各个电池箱920内均设置有消防传感器；

所述散热风道930罩设于机架910后侧面，所述电池箱920后面设置有消防口200、通风口；

所述移动机构500设置于散热风道930内；因机架910后方通常会设计风道930保证运行期间电池正常热量，不至于温度过高影响系统运行效率和安全，灭火装置的移动机构500安装在风道930内，能保证锂电池储能系统900整体的体积尽量小，不占用额外空间，以节省项目时间和成本；

所述电池箱920、消防传感器、灭火装置均与控制电性连接。

本锂电池储能系统900将灭火装置的移动机构500安装在自身背部的风道930内，能保证锂电池储能系统900整体的体积尽量小，不占用额外空间，以节省项目时间和成本。

实施例3

该实施例仅描述与实施例2的不同之处，其余技术特征与上述实施例相同。进一步地，提供一种锂电池储能系统900的灭火方法，基于实施例2中的锂电池储能系统900实现。

如图4所示，具体步骤如下：

S101对各个电池箱920进行编码定位；

S102通过消防传感器对电池箱920内的电池进行实时检测；

示例性的，在实际应用中，消防传感器用于检测可燃气体、氢气和温度，若检测到可燃气体、氢气或电池温度过高，则表明电池有起火风险；

S103判断消防传感器的检测数值是否大于预设值；

S104获取大于预设值的消防传感器所在电池箱920的位置坐标；

S105移动机构500驱动消防喷头600移动至对应的电池箱920并与消防口200对接(对应的电池箱920具体是指检测数值大于预设值的消防传感器所在的电池箱920)；移动移动到位后，伸缩件800驱动消防喷头600移动与消防口200对接；

S106启动消防喷头600对电池箱920内喷洒消防气体进行灭火；灭火完成后，伸缩件800驱动消防喷头600移动与消防口200分离，然后，移动机构500驱动消防喷头600移动复位。

在本实施例中，如图5所示，步骤105所述启动消防喷头600对电池箱920内喷洒消防气体进行灭火包括：

S1051采用点喷的方式，持续点喷消防气体3-5次；

S1052判断消防传感器的检测数值是否大于预设值；

若不大于预设值，则灭火完成，伸缩件800驱动消防喷头600移动与消防口200分离，然后，移动机构500驱动消防喷头600移动复位

S1053若大于预设值，则将消防喷头600切换至与水泵320连接；

S1054启动水泵320，消防喷头600对电池箱920进行灌水灭火。

大于预设值则表明经喷洒灭火后电池温度持续升高或可燃性气体浓度未降低，此时视为特殊气体灭火失败，因此，通过增加控制功能对电池箱920进行灌水操作，水泵320将消防蓄水池内的水送至故障电池箱920，达到快速降温隔绝氧气从而灭火的目的，以将损失降到最低。

本实施例的灭火方法，基于灭火装置进行点对点灭火，能在有问题的部位进快速达到气体浓度从而有效控制火势的蔓延，提高了消防的灵敏度和及时性，提高了灭火效率。

实施例4

该实施例仅描述与实施例3的不同之处，其余技术特征与上述实施例相同。进一步地，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现实施例3中的锂电池储能系统900的灭火方法。

在本实施例中，计算机可读存储介质可以包括能够存储或传输信息的任何介质。计算机可读存储介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机克顿信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPOM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD～ROM)、光存储器件、磁存储器件或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，改计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言

——诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言——诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行或者完全在远程计算机或者服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“水平方向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、”第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。