液冷电池储能舱消防系统方案

液冷电池储能舱消防系统方案

随着新能源产业的快速发展，储能安全问题日益受到关注。液冷电池储能舱作为重要的储能设施，其消防安全设计至关重要。本文详细介绍了一套针对20尺液冷储能集装箱的消防系统方案，从热失控探测到火灾抑制，全方位保障储能系统的安全运行。

一、项目概况
该项目为标准20尺液冷储能集装箱。单个集装箱由9个电池簇组成。每个电池簇有8个电池包，一套系统共有72个电池包。

二、方案介绍

1、方案布置效果图

2、方案构成
电化学储能舱消防技术方案以电化学储能舱火灾抑制系统为主，主要从电池热失控探测和火灾抑制两个方面进行防护。
电化学储能舱火灾抑制系统主要由三部分构成：热失控探测报警系统、全氟己酮循环点喷灭火系统和水喷淋灭火系统。详细介绍如下：

2.1 热失控探测报警系统
2.1.1 热失控探测报警系统概述：
整个储能舱独立设置一套区域热失控探测报警系统。其中，每个电池包内部安装1个温度、CO二合一复合火灾探测器（共72个），能够实现电池包内的早期探测报警。在储能舱顶部布置4个储能电站用氢气、一氧化碳和感烟感温复合火灾探测装置（五合一：氢气、一氧化碳、VOC气体、感烟、温度），用来探测整舱内部的火灾信号。

2.1.2 热失控探测报警系统组成
报警系统主要包括：储能电站用火灾报警控制装置（以下简称：火灾报警控制器）、温度和CO复合火灾探测器（以下简称：二合一复合火灾探测器）、储能电站用氢气、一氧化碳和感烟感温复合火灾探测装置（以下简称：五合一复合火灾探测器）、逻辑拓展模块、紧急启停按钮、放气勿入指示灯、声光报警器、通信线缆等组成。

2.1.3 热失控探测系统设备安装简介
1）五合一复合火灾探测器

功能：采用高灵敏度传感器，可以在火灾发生前探测到储能舱内的氢气、一氧化碳、光电烟雾、温度、VOC气体信号。
安装位置：储能舱顶部均匀安装4个五合一复合火灾探测器，以CAN总线通讯方式连接至舱内的火灾报警控制器。

2）二合一复合火灾探测器
功能：采用高灵敏度传感器，可以在火灾发生前探测到液冷电池包内的一氧化碳、温度信号。
安装位置：每个电池包内安装1个（共72个），以CAN总线通讯方式连接至舱内的火灾报警控制器。需要提前在电池包预留安装孔位。

3）储能电站火灾报警控制装置（火灾报警控制器）
功能：是电化学储能舱灭火系统的数据处理中心和通信中心，具有探测器信号处理、控制灭火装置启动、联动报警、BMS 联动通信等功能。
安装位置：在储能舱外部舱体上嵌入式安装，外面需做好防护。

4）紧急启停按钮
功能：具有现场紧急启动或紧急停止功能，同时也能实现火灾报警控制器的手动/自动模式切换。
安装位置：储能舱外部舱门处便于操作的位置。

5）逻辑拓展模块
功能：以CAN总线通信的方式对外拓展火灾报警控制器的输入与输出，可执行报警控制器的命令对外输入/输出信号。
安装位置：靠近控制/反馈设备附近安装。

6）放气指示灯
安装在储能舱外部疏散通道处（舱门上方），当全氟己酮灭火剂释放后，火灾报警控制器将启动放气指示灯发出灯光指示，提醒人员注意并采取相应措施。

7）声光报警器
安装在储能舱外部疏散通道处（舱门上方），当火灾报警控制器接收到探测器传递的火灾信号时，联动打开声光报警器。

2.2 全氟己酮循环点喷火灾抑制系统
2.2.1 全氟己酮循环点喷火灾抑制系统概述
以每个电池簇作为一个防护区，当某个电池簇的任意一个电池包内部的探测器上传热失控报警信号时，灭火装置执行灭火动作，对热失控电池簇内的所有电池包进行5次精准喷射灭火，达到持续降温、抑制火灾的作用。另外也可根据事先制订的逻辑通过打开舱级管路电磁阀对整个储能舱进行全淹没喷射防护，严防热失控蔓延和扩散。

2.2.2 全氟己酮循环点喷火灾抑制系统组成
系统由电化学储能舱火灾抑制装置、舱级电磁阀、舱级喷头、簇级电磁阀、包级全氟己酮喷头、管网等组成。

.2.3 设备安装介绍
在每个储能集装箱内部安装1套电化学储能舱火灾抑制装置，在每个电池簇的正上方布置一个簇级电磁阀（共9个），用来开启每个电池簇内的喷头通路；并在每个电池模块内布置1个包级全氟己酮喷头（共72个），用来保护每个电池模块空间。每个包级的全氟己酮喷头通过高压软管连接到各自的簇级电磁阀处，再通过主管与抑制装置相连。另外，在主管路上分出一条支路，支路上安装1个舱级电磁阀和2个全氟己酮舱级喷头。

电化学储能舱火灾抑制装置受控于火灾报警控制器，当收到启动信号时打开，可以精准的将全氟己酮喷射至热失控的电池簇上的所有电池包内或整个电池舱。装置释放全氟己酮后反馈信号给主机，并联动打开放气指示灯。

2.2.4 泄压窗
在电池舱净高2/3以上的舱体上设置泄压窗，当防护区因灭火剂喷放压力升高到一定值时，通过泄压窗将部分空气和灭火剂及时向防护区外释放，以保证防护区围护结构的安全。

2.3 水喷淋灭火系统
电池舱顶部安装一套水喷淋灭火系统，当发生意外不可控情况时，手动接入水喷淋系统，实现整舱降温灭火。水喷淋灭火系统的水源来自附近的消防管网，需在舱体上设置一个DN65的水消防接口。在储能舱顶部均匀布置水喷淋喷头（下垂型），并通过镀锌钢管连接至舱体预留的水消防接口处。

3、通风系统
在电池舱舱体上设置2套防爆型排烟风机和2套电动百叶窗，配套相应的风机电控柜。风机电控柜在收到报警控制器的舱级二级报警信号时打开排烟风机和电动百叶窗进行事故通风，若储能舱内各参数值持续升高，等风机电控柜收到报警控制器的舱级三级报警信号时即关停排烟风机和电动百叶窗，为处置单元执行喷射动作做准备。

4、方案控制逻辑
4.1 包级探测报警逻辑
包级报警：
一级预警：系统内pack级探测器上传一级预警信号，传感器提高采样频率，以便实时了解探测器的浓度变化。
二级预警：系统内pack级探测器上传二级预警信号，控制器发出告警，显示相关超标参数；打开声光报警器，同时RS485上传二级报警信号。
三级报警：系统内pack级探测器上传三级预警信号，控制器发出告警，显示相关超标参数；打开声光报警，根据热失控分区打开对应的簇级电磁阀、延时30s后启动灭火装置执行pack点喷动作；同时RS485上传三级报警信号。

4.2 舱级探测报警逻辑
舱级报警：
一级报警：电池舱内任意一个舱级探测器上传一级预警信号。传感器提高采样频率，以便实时了解探测器的浓度变化。
二级报警：电池舱内两个舱级探测器同时上传二级预警信号。控制器发出告警，显示相关超标参数；控制器开启声光报警及排烟风机、电动百叶，同时RS485上传二级报警信号。
三级报警：电池舱内两个舱级探测器同时上传三级预警信号。控制器发出告警，显示相关超标参数，启动声光报警器，联动BMS断电停机，关闭排烟风机、电动百叶，开启舱级电磁阀，延迟30s过后打开灭火装置，装置动作后打开放气勿入灯，同时RS485上传三级报警信号。

5、方案供电要求
1）储能舱消防供电设计应符合一级消防供电的要求，即应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到破坏。
2）后端由消防专业接线至各个消防设备。消防专业需考虑一个220V消防电源箱，主要用于输出24V电源。
3）消防供电需预留4路220V电源接口，分别为火灾报警控制器、消防电源箱、风机电控柜和电化学储能舱火灾抑制装置供电。

6、方案优势
火灾探测方面：
Ø 能够在极早期探测到热失控特征信息，及时处置并通知相关人员，将火灾扑灭在萌芽阶段。而传统消防只能探测到火灾已经发生的阶段（固体颗粒烟雾，温度），相对迟缓，如果此时处置，已为时已晚。
Ø 采用复合探测算法，多重冗余报警设置。
Ø 复合探测器的使用寿命长，可达5年。而传统消防部分探测器需要2-3年更换。
Ø 温度补偿：精准定位至每个电池pack内，通过传感的温度补偿，使得传感器在不同环境温度下，具备接近线性的响应。
Ø 烟温气多控：充分整合PACK内温度和CO浓度参数、舱内CO、氢气、烟雾、温度及VOC气体等参数，进行综合分析判断，融入控制逻辑，参与灭火动作控制。

火灾抑制方面：
Ø 装置在系统探测到火情时迅速响应，对电池包进行精准灭火，直接作用于失控电芯，有效避免热失控蔓延。比传统灭火方式更加高效，并且使用全氟己酮不会对电池及其他电气设备造成损伤。
Ø 泵组驱动比传统高压气体驱动更加安全可靠，且能够实现可编程的间歇式喷射，实现多次循环点喷，能够让热失控得到有效抑制。
Ø 全氟己酮加水喷淋双药剂灭火，达到前期无损精准灭火的同时保留最后安全底线。
Ø 全氟己酮具有优良的绝缘性，介电强度高达110KV，灭火后无残留，对电路没有腐蚀性，是锂电池热失控最佳的灭火介质。

7、方案拓扑图