CN110975204A - 一种储能舱及其控制*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种储能舱及其控制***，储能舱包括若干个电池架和控制***，控制***包括消防***、电池***管理单元和电池管理单元，消防***包括消防管路和消防主机，消防主机用于根据电池箱外部的火情信息判断是否产生火情，电池***管理单元获取消防主机的火情判断信息；电池管理单元采样连接对应电池箱内部的火情信息传感器，并且将电池箱内部的火情信息发送给电池***管理单元；电池***管理单元根据电池箱内部的火情信息进行判断是否产生火情，结合消防主机的火情判断信息，产生最终判断结果，根据最终判断结果的控制指令控制喷淋装置。通过电池***管理单元的集中、协调处理，能够控制的更加精准，进而提高整个储能舱控制的效率和安全性。

Description

一种储能舱及其控制***

技术领域

本发明涉及一种储能舱及其控制***。

背景技术

预装式微网储能电站是将储能设备、储能变流器、就地管控***、温湿度管理***等电力设备组装在可移动的钢制箱体内，其实质就是一个储能舱，不但可以隔绝外部环境的干扰，防止电力设备损坏甚至被盗，而且可以根据情况迁移箱式电站的位置以满足改建需要。

但是，电化学储能在使用的过程，由于电化学电池是根据化学反应工作的，不但存在电池热失控的风险，容易引发大面积着火，造成设备和人员伤亡；而且在低于零下20℃的情况下就无法正常工作，长时间低温工作或存放甚至造成电池损坏，因此储能电站的存在巨大的安全隐患。

目前，为了解决安全隐患的问题，电池管理单元采集其所管理的电池箱周围的温度、烟雾浓度等信息，然后依靠其独立***的安防装置控制自身的安全。当出现电池温度热失控后，各***依据自己的采集信息进行独立控制导致整个储能舱不能协调有序进行控制，会导致短时间内无法有序控制火情，无法有效防止火情进一步扩大，这样存在控制不精准、效率低下、安全性差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种储能舱及其控制***，以解决现有储能舱控制不精确、效率低下、安全性差的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种储能舱的控制***，包括：

消防***，包括消防管路和消防主机，所述消防管路对应各个电池箱设有喷淋装置；所述消防主机采样连接所有电池箱外部的火情信息传感器，用于根据电池箱外部的火情信息判断是否产生火情；

电池***管理单元，所述电池***管理单元与所述消防主机通信连接，以获取消防主机的火情判断信息；

电池***管理单元与各电池箱的电池管理单元通讯连接；

电池管理单元，所述电池管理单元采样连接对应电池箱内部的火情信息传感器，并且将电池箱内部的火情信息发送给电池***管理单元；电池***管理单元根据所述电池箱内部的火情信息进行判断是否产生火情，结合所述消防主机的火情判断信息，产生最终的判断结果，并根据所述最终的判断结果发送控制指令到对应的电池管理单元；

电池管理单元控制连接对应电池箱位置的喷淋装置，所述电池管理单元根据所述控制指令控制开启或关闭喷淋装置。

有益效果：本发明中储能舱的控制***，无论是通过消防主机还是电池管理单元采集的火情信息，经过电池***管理单元的最终判断后，如果需要进行相应的安全防控，均是通过电池***管理单元集中进行控制，电池***管理单元根据协调控制各个电池箱的喷淋装置进行灭火，能够进行精准的控制，进而提高整个储能舱控制的效率和安全性。

进一步的，还包括在对应的各电池箱处还设置有加热器，所述加热器连接所述电池管理单元。能够在低温环境下通过加热器的加热，提高电池箱的温度，以保证电池在合理的工作温度范围。

进一步的，所述喷淋装置为高压细水雾装置。

进一步的，所述电池管理单元通过控制阀控制所述高压细水雾装置的喷头进行喷淋。电池***管理单元通过电池管理单元通讯连接的控制阀控制高压细水雾器，避免了现有高压细水雾器均需要一套独立的***，节省了成本，而且不需再向高压细水雾灭火***的控制器发生信号，控制更加直接、高效。

进一步的，还包括风机，所述电池***管理单元控制连接所述风机，设置风机可以在火情未发生前，电池***管理单元能够提前控制降低温度，防止火情的发生，提高储能舱的安全性。

进一步的，火情传感器包括感烟探测器和感温探测器。能够检测电池箱内外的烟雾浓度信息和温度信息，用于判断是否发生火情，或者根据火情信息提前进行有效的控制防止发生火灾。

为实现上述目的，本发明提出一种储能舱，包括：若干个电池架和控制***，每个电池架上放置若干个电池箱，控制***为上述的储能舱的控制***。

有益效果：本发明中储能舱储能舱，通过其控制***，无论是通过消防主机还是电池管理单元采集的火情信息，经过电池***管理单元的最终判断后，如果需要进行相应的安全防控，均是通过电池***管理单元集中进行控制，电池***管理单元协调控制各个电池箱的喷淋装置进行灭火，能够进行精准的控制，进而提高整个储能舱的安全性。

附图说明

图1为本发明储能舱的通信***架构图；

图2为本发明电池管理***的降温调节控制逻辑图；

图3为本发明电池管理***的升温调节控制逻辑图；

图4为本发明电池管理***与灭火装置的联动控制逻辑图；

图5为本发明电池管理***与微网控制***的联动控制逻辑图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式并不局限于此。

本发明的技术构思是：通过电池***管理单元集中对采集信息进行处理，协调控制安防***实现相应的控制策略，进行精准的控制，进而提高整个储能舱控制的效率和安全性。

储能舱实施例：

本发明的储能舱如图1所示包括若干个电池架和控制***，一个电池管理单元对应若干个电池架，每个电池架上放置若干个插接的电池箱；控制***包括电池***管理单元、电池管理单元、火情传感器和消防***。消防***包括消防管路和消防主机，消防管路对应各个电池箱设有喷淋装置；电池***管理单元根据火情信息通过消防***实现相应的协调管理控制。该储能舱还预留有风力发电、光伏发电和柴油发电的接口，其可适用于低压400V交流电压等级。能够应用于高海拔、高湿、高温等恶劣环境。

火情传感器包括感烟探测器、感温探测器和可燃气体探测器；感烟探测器、感温探测器和可燃气体探测器能同时设置在电池箱内，也能设置在电池箱外，若设置在电池箱外时，设置在储能舱顶部。

在本实施例中，感烟探测器和感温探测器安装在储能舱的顶部，感烟探测器用于检测储能舱内的烟雾浓度，感温探测器用于检测储能舱内的温度；可燃气体探测器和感温探测器安装在电池箱的内部，感温探测器用于检测电池箱的温度，可燃气体探测器用于检测电池箱内的可燃气体浓度。也就说，感温探测器同时设置电池箱的内部和储能舱的顶部，即同时检测电池箱内外的温度。在本实施例中，感温探测器采用温感电缆，作为其他实施方式，感温探测器也可采用红外传感器进行测温。

储能舱内设有消防主机和在顶部设置的感温探测器、感烟探测器，消防主机采样连接电池箱外、储能舱顶部的感温探测器和感烟探测器，感温探测器用于检测储能舱内温度，即电池箱外的环境温度，感烟探测器用于检测储能舱内的烟雾浓度，即电池箱外的烟雾浓度。消防主机根据采样到的火情信息(储能舱内温度信息和烟雾浓度信息)判断是否发生火情，若发生火情，就将火情判断信息发送给电池***管理单元，同时发出报警信息。

每个电池柜单元均设有一个电池管理单元，电池管理单元采样连接感温探测器和可燃气体探测器，感温探测器和可燃气体探测器设置在电池箱内部，感温探测器用于检测电池箱内的温度，可燃气体探测器用于检测电池箱内是否有可燃气体及可燃气体的浓度。感温探测器和可燃气体探测器将采样的火情信息发送给电池管理单元，电池管理单元将该火情信息转发送给电池***管理单元，电池***管理单元根据火情信息进行判断是否产生火情，并结合接收的消防主机的火情判断信息，做出最终的判断结果。

电池***管理单元与电池管理单元通讯连接，电池***管理单元根据最终判断结果，作出最终的控制策略，并将相应的控制指令发送给相应的电池管理单元。

当电池管理单元接收到控制喷淋装置的控制命令后，就会控制开启或关闭喷淋装置。喷淋装置为高压细水雾灭火装置，高压细水雾喷头安装在每个电池箱顶部，在电池管理单元根据接收的控制命令控制高压细水雾灭火装置中的控制阀打开，高压细水雾喷头向电池箱喷水以进行灭火。现有采用高压细水雾灭火装置的***是一个单独的***，根据其***自身的控制器，实现对高压细水雾灭火装置的控制，而本发明直接使用电池***管理单元控制高压细水雾灭火装置，无需单独设置控制器，节省了控制***的成本，同时避免了高压细水雾灭火装置的***控制器与其他控制器之间的信号传输，不仅提高了效率，还能提高控制的准确性。

控制***中还包括风扇和风机(图1中省略未画出)，风扇包括电池箱风扇和电池风扇，电池箱风扇安装在电池箱内，用于将电池箱内的热量和/或气体吹出箱外，电池架风扇设置在电池箱背部或者电池架两侧，以进一步将电池箱的热量和/或气体浓度降低，风机设置在电池架上为机架风机，通过开启风机，可以加速热交换，或者是将烟雾快速排出储能舱外，以快速控制电池箱工作在合理的温度范围，从而提高储能舱的可靠性。电池架风扇和电池箱风扇电均由电池管理单元控制，电池架上的机架风机由电池***管理单元控制。风机也可以设置在储能舱的侧壁上。

控制***中还包括加热器(图1中省略未画出)，加热器采用贴片式发热器，加热器设置在个电池箱处，具体安装贴于电池箱外侧；电池管理单元根据接收的控制指令，控制加热器进行加热，以提高电池箱的温度，使其工作在一个合理的工作范围。

控制***中还包括空调(图1中省略未画出)，空调可以在低温时进行制热以提高温度，在高温时进行制冷以降低温度，空调可以由电池管理单元控制，也可以由电池***管理单元控制，空调一般设置在电池箱周围，具体设置位置不受限制，根据空间布局合理设置即可。

电池***管理单元根据最终判断结果，作出最终的控制策略，当哪个电池箱处于低温时，电池***管理单元通过控制阀控制相应的加热器和/或空调工作，开始对电池箱进行加热，使得处于低温电池箱的温度快速上升，并实时监测所有电池箱的温度，当低温电池箱的温度上升到合理工作范围时，就控制加热器和/或空调停止工作。

控制策略中也可以先控制电池架风扇、电池箱风扇和风机工作，防止温度继续升高，如果监测到温度还在升高，再打开空调进行制冷，以加大降温的力度，控制温度的升高；当最终判断结果有火情发生时，就控制打开高压细水雾灭火装置的控制阀，通过喷淋头向电池箱喷淋灭火，从而控制以至扑灭火情保证储能舱的安全。

电池***管理单元还将火情最终的判断结果发送给微网管控***，通过管控***控制开关柜、汇流柜、储能变流器(PCS)等，跳开相应的断路器；还向接入的光伏、风电和柴油发电机发送停机指令，同时其中火情的判断依据包括烟雾浓度超过阈值的信号、可燃气体浓度超过阈值的信息或/和储能舱的温度超过阈值的信号。

本发明的控制策略包括储能舱进行的温度控制策略、电池***管理单元和灭火装置之间的联动控制策略、电池***管理单元与微网管控之间的联动控制策略。

储能舱温度调节控制策略，其在电池***管理单元中执行，包括降温控制策略和升温控制策略：

(1)降温控制策略，如图2所示，假设，T1为电池箱内的最高温度；T2为舱内环境温度；

当T1≥A或T2≥B时，电池***管理单元启动电池箱风扇和电池架风扇开始散热，同时开启空调进行制冷；

当T1<C时，电池***管理单元控制电池箱风扇和电池架风扇停止工作，否则，电池箱和电池架风扇继续运行；

当T2≤C时，电池***管理单元控制空调制冷结束，否则空调持续制冷。

其中，A、B、C分别为设定阈值，A>C，B>C。

(2)升温控制策略，控制流程如图3所示。

当T1≤D或T2≤E时，电池***管理单元控制加热器启动开始加热，同时启动空调开启制热；

当T1≥F时，电池***管理单元控制电池箱加热器停止工作，否则，电池箱加热器持续工作；

当T3≥F时，电池***管理单元控制空调停止制热，否则，空调持续制热。

其中，D、E、F分别设定阈值，F>D，F>E。

电池***管理单元和灭火装置之间的联动控制策略，如图4所示：

当可燃气体探测器检测到电池箱内可燃气体浓度达到第一浓度阈值，将该信息通过电池管理单元发送至电池***管理单元，通过电池***管理单元控制关闭空调、启动风机进行排烟，同时，控制断开直流侧开关动作，切断电池充放电回路，并向消防主机发出报警。

当可燃气体探测器检测到电池箱内可燃气体浓度达到第二浓度阈值，将该信息通过电池管理单元发送至电池***管理单元，通过电池***管理单元控制关闭空调、关闭风机，同时发送信号给消防主机，进行报警，电池***管理单元打开高压细水雾喷头进行灭火操作。

当检测到烟雾浓度超过第三设定浓度阈值或者检测到温度超过设定温度阈值时，电池***管理单元也控制高压细水雾喷头的控制阀打开进行喷淋灭火操作。

其中，第二浓度阈值大于第一浓度阈值。

电池***管理单元与微网管控***之间的联动控制策略，具体控制流程如图5所示：

当电池***管理单元接收的信号判断有火情发生时，发送预警信号给微网管控***，进行分布式电源切断操作，同时跳开低压开关柜分布式电源接入的断路器，降低火灾风险。

控制***实施例：

控制***包括消防***、电池***管理单元和电池管理单元，消防***包括消防管路和消防主机，消防主机用于根据电池箱外部的火情信息判断是否产生火情，电池***管理单元获取消防主机的火情判断信息；电池管理单元采样连接对应电池箱内部的火情信息传感器，并且将电池箱内部的火情信息发送给电池***管理单元；电池***管理单元根据电池箱内部的火情信息进行判断是否产生火情，结合消防主机的火情判断信息，产生最终判断结果，根据最终判断结果制定相应的控制策略进行控制。具体的控制已在上述储能舱的实施例中详细介绍，本实施例不再赘述。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种储能舱的控制***，其特征在于，包括

消防***，包括消防管路和消防主机，所述消防管路对应各个电池箱设有喷淋装置；所述消防主机采样连接所有电池箱外部的火情信息传感器，用于根据电池箱外部的火情信息判断是否产生火情；

电池***管理单元，所述电池***管理单元与所述消防主机通信连接，以获取消防主机的火情判断信息；

电池***管理单元与各电池箱的电池管理单元通讯连接；

电池管理单元，所述电池管理单元采样连接对应电池箱内部的火情信息传感器，并且将电池箱内部的火情信息发送给电池***管理单元；电池***管理单元根据所述电池箱内部的火情信息进行判断是否产生火情，结合所述消防主机的火情判断信息，产生最终的判断结果，并根据所述最终的判断结果发送控制指令到对应的电池管理单元；

电池管理单元控制连接对应电池箱位置的喷淋装置，所述电池管理单元根据所述控制指令控制开启或关闭喷淋装置。

2.根据权利要求1所述的储能舱的控制***，其特征在于，还包括在对应的各电池箱处还设置有加热器，所述加热器连接所述电池管理单元。

3.根据权利要求2所述的储能舱的控制***，其特征在于，所述喷淋装置为高压细水雾装置。

4.根据权利要求3所述的储能舱的控制***，其特征在于，所述电池管理单元通过控制阀控制所述高压细水雾装置的喷头进行喷淋。

5.根据权利要1-4任一项所述的储能舱的控制***，其特征在于，还包括风机，所述电池***管理单元控制连接所述风机。

6.根据权利要求5所述的储能舱的控制***，其特征在于，火情传感器包括感烟探测器和感温探测器。

7.一种储能舱，包括若干个电池架和控制***，每个电池架上放置若干个电池箱，其特征在于，所述控制***为如权利要求1-6任一项所述的储能舱的控制***。

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