中国储能网讯:之前有讲过消防,不过主要从火灾及组件角度来讲 储能集装箱消防系统解决方案。
本篇打算从系统构成及工作原理、需要着重关注的性能、与其他设备的通信、应用场景、维护与管理、行业标准与规范这几个角度了解储能消防。
一、系统构成及工作原理
火灾探测系统
1.温度探测器
通常采用热敏电阻或热电偶等元件,分布在储能设备(如电池模组)周围。
这些探测器能够实时感知环境温度的变化。当电池发生热失控等异常情况导致温度升高时,温度探测器会将温度信号转换为电信号。
例如,在锂离子电池储能系统中,一旦电池内部短路引发温度急剧上升,温度探测器可以在短时间内检测到这种变化。
2.烟雾探测器
主要基于光学散射或离子感应原理工作。
在储能系统的封闭空间(如电池舱)内,当电池燃烧产生烟雾时,烟雾颗粒进入探测器内部。光学烟雾探测器通过检测光束被烟雾颗粒散射后的光强变化,离子式烟雾探测器则通过检测烟雾对电离电流的影响来触发报警信号。
3.可燃气体探测器
针对储能系统中电池可能泄漏的可燃气体(如氢气)进行检测。
它利用气体传感器,当周围环境中的可燃气体浓度达到设定阈值时,发出警报。例如,在某些液流电池储能系统中,可燃气体探测器可以及时发现电解液分解产生的可燃气体。
灭火系统
1.气体灭火系统
七氟丙烷灭火系统:通过化学抑制作用灭火。当七氟丙烷释放到着火区域后,会分解并与燃烧链式反应中的自由基结合,从而中断燃烧过程。具有灭火效率高、不导电、对设备损害小等优点,适用于封闭的储能空间,如集装箱式储能系统。
二氧化碳灭火系统:靠窒息和冷却作用灭火。大量二氧化碳气体释放到着火空间,降低氧气含量,同时吸收热量。使用时要注意,高浓度二氧化碳会对人体造成窒息危险。
2.水基灭火系统
细水雾灭火系统:通过特殊喷头将水雾化成微小水滴,水滴直径通常在 10 - 1000μm 之间。细水雾在灭火过程中,一方面通过汽化吸收大量热量来冷却火焰,另一方面,大量细水雾形成的水雾幕可以隔离氧气,抑制燃烧。它对电池火灾有较好的灭火效果,同时可以减少水渍损失。
水喷雾灭火系统:原理与细水雾类似,但水滴直径相对较大。它可以有效地冷却燃烧的电池和周围环境,防止火势蔓延。
消防控制单元
1、接收信号→逻辑判断→发出启动灭火指令(给灭火系统)+发送火灾报警信息(到远程监控中心)。
2、监测消防设备状态(如灭火系统压力、灭火剂储量等)。
二、着重关注的性能
关于储能消防设备,探测灵敏度、灭火系统精准度、各个组件的可靠性及与储能设备中其他设备的兼容性是我们需要着重关注的性能特点。以下分点说明:
高灵敏度。能够在火灾初期,如电池刚开始出现热失控或少量烟雾产生时,快速检测到火灾信号,对于防止火势蔓延至关重要。储能系统中的电池火灾蔓延速度快,早期的有效检测可以有效降低火灾损失。
精准灭火。针对储能系统的特点,灭火系统能够精准地将灭火剂喷射到着火区域,有效扑灭电池火灾,在储能消防中至关重要。
高可靠性。消防系统的各个组件经过严格的质量检验和测试,在长期运行过程中能够稳定工作,可以减少很多麻烦。
高兼容性。能够与储能系统中的其他设备(如电池管理系统、监控系统)良好兼容,共同保障储能系统的安全运行,才可以达到物尽其用的效果。消防系统可以接收电池管理系统提供的电池状态信息,同时将消防报警信息反馈给监控系统。
三、与其他设备的通信
与电池管理系统(BMS)通信
互传信息,及时应对。
BMS 负责监测电池的电压、电流、温度等参数。储能消防系统可以从 BMS 获取电池实时状态信息,当 BMS 检测到电池异常温度升高或其他故障可能引发火灾时,消防系统可以提前做好准备,如进入预警状态。
同时,消防系统在启动灭火后,也可以将火灾信息反馈给 BMS,以便 BMS 采取相应的措施,如切断电池电路。
与监控系统通信
远程监测与控制。
将火灾报警信号、灭火系统的状态信息(如灭火剂储量、设备故障等)发送给储能系统的监控中心。监控中心可以实时掌握消防系统的运行情况,当发生火灾时,能够及时通知相关人员进行处理。
同时,监控系统可以对消防系统进行远程控制,如在确认火灾后远程启动灭火系统。
四、应用场景
主要是大储、工商储、户储。(详见 大储、工商储、户储概况)
大型电网侧储能电站
这些储能电站规模大,储能容量高,通常由多个大型储能集装箱或电池舱组成。储能消防系统需要覆盖整个电站区域,确保在电池发生火灾时能够快速响应。
工商业储能
安装在工厂、商业建筑等场所,用于削峰填谷、应急电源等用途。消防系统要考虑到储能设备与周围环境的协调性,如在空间有限的配电室安装的储能系统,消防系统要小型化且高效。
户用储能
应用于家庭储能系统,如与太阳能光伏发电系统配套使用。消防系统要注重安全性和易用性,在保证灭火效果的同时,避免对居民生活造成影响,例如要防止灭火剂泄漏对室内环境造成污染。
五、维护与管理
日常维护
1.检查火灾探测器
定期清洁探测器表面,防止灰尘等杂质影响探测性能。
对探测器进行功能测试,如每月进行一次烟雾探测器的模拟烟雾测试,确保其灵敏度符合要求。
2.检查灭火系统
检查灭火剂储量,对于气体灭火系统,要检查气体压力是否正常;对于水基灭火系统,要检查消防泵、管道和喷头是否正常。
每季度对灭火系统进行一次全面检查,包括阀门的开启灵活性、喷头的堵塞情况等。
故障维修
当消防系统出现故障报警时,维修人员要及时响应。通过故障诊断工具和设备,快速定位故障点。例如,如果是火灾探测器故障,可能是传感器损坏或线路接触不良,需要更换传感器或修复线路;如果是灭火系统故障,如阀门泄漏,要及时更换阀门密封件。
系统升级
随着储能技术的发展和消防技术的进步,定期对储能消防系统进行升级。例如,更新火灾探测器的算法,提高其对复杂火灾情况的识别能力;升级灭火系统的灭火剂,提高灭火效率。
六、行业标准与规范
国家标准:《电化学储能电站设计规范》、《电化学储能电站安全规程》(GB/T 42288-2022)、《电化学储能电站并网性能评价方法》(GB/T 42717—2023)、《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116)、《火灾报警控制器》(GB 4717)、《建筑设计防火规范》(GB 50016 )。
行业标准:《新能源基地送电配置新型储能规划技术导则》(NB/T 11194-2023)、《预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防技术规范》(DB32/T 4682-2024)。
其他相关标准:《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》(GB 50169)、《电力设备典型消防规程》(DL 5027)
上述规范存在一定的重叠与覆盖,具体下篇展开。
以上,供参考。