[发明专利]基于锂电池的储能电站的防火防爆方法

权利要求书

1.基于锂电池的储能电站的防火防爆方法，通过防火防爆系统实现，所述防火防爆系统包括气体检测装置以及自动灭火装置，所述基于锂电池的储能电站是由锂电池为储能介质的储能系统，其特征在于，

所述储能系统中：

每个电池组配套一台BMU，实时采集电池组内各个单体电池的电池特征参数，所述电池特征参数包括电压、温度、内阻的采样值；

每一电池簇配套一个高压箱，高压箱内设置熔断器和密封型直流接触器，用于断开本簇电池与直流母线的连接；

高压箱内设置电源模块和BCMU，电源模块用于向BMU、BCMU、直流接触器供电，BCMU用于接收本电池簇内各BMU上传的单体电池特征参数，采集电池簇电池总电压、总电流、电池簇箱体不同点温度信息，控制高压箱内直流接触器分合、控制本电池簇与直流母线连接的簇级直流断路器；

所有的BCMU的信息上传至BMS；

所述防火防爆方法包括：

步骤1、BMU获取单体电池特征参数并上传至BCMU；BCMU获取电池簇总电压、电池簇总电流、环境温度以及可燃气体浓度；

如果BCMU监测到有单体电池内阻、电压异常且温度升高时，向BMS上报风险；上报风险后，实时上报出现风险的单体电池的电池特征参数；如果单体电池恢复正常，向BMS上报恢复；

步骤2、BMS汇总所有BCMU的上报风险，

若仅有一台BCMU上报一级风险，执行步骤3，

若有多台BCMU上报一级风险，执行步骤4，

若BCMU上报二级风险，执行步骤5，

若BCMU上报三级风险，执行步骤6；

步骤3、进入一级风险，若超过设定的返回时间定值未收到BMS上报恢复，执行步骤5；若在设定的返回时间定值内收到BMS上报恢复，则恢复正常运行状态；若超过设定的返回时间定值后，仍没有收到BMS上报恢复，但单体电池有逐渐恢复趋势，则继续执行该步骤；

步骤4、切断全部操作室内的电池簇与直流母线的连接，执行步骤3；

步骤5、进入二级风险，若在规定时间内所有电池特征参数恢复正常，则启动防爆排气装置；若在规定的时间内电池特征参数未恢复正常但处于趋向恢复正常状态，则持续到恢复正常为止；若在规定时间内电池特征参数未恢复正常且持续恶化，执行步骤6；

步骤6、进入三级风险，断开操作室内PCS与直流母线连接的直流断路器，切断全部高压箱内直流接触器，并启动自动灭火装置；若规定时间内电池特征参数及可燃气体浓度恢复正常，确认电池特征参数及可燃气体浓度处于正常水平，则停止自动灭火装置，启动防爆排气装置；若超过规定时间电池特征参数及可燃气体浓度无法恢复到安全水平，则持续监测，直到电池特征参数及可燃气体浓度恢复为止；若当自动灭火装置内部存储的灭火介质用完，电池特征参数及可燃气体浓度仍处于危险水平，则持续开启防爆排气装置；

步骤1中，BCMU监测单体电池的方法为：

1.1、获取以下数据：单体电池电压V、温度W、内阻R，可燃气体浓度C，电池簇总电压U、电池簇总电流I，环境温度T，

1.2、对数据进行简化处理，选出电池簇中最大异常单元：

式中k与i分别表示电池簇中单体电池数量和第i节单体电池，

V(i)_k表示第i节单体电池的电压，V(i)_kmax表示电池簇中k节单体电池中的最大电压；

R(i)_k表示第i节单体电池的内阻，R(i)_kmax表示电池簇中k节单体电池中的最大内阻；

W(i)_k表示第i节单体电池的温度，W(i)_kmax表示电池簇中k节单体电池中的最高温度；

V_dmax表示单体电池最大电压差， R_dmax表示单体电池最大内阻差，W_dmax表示单体电池最大温差；

计算：

dR_tmax={i|R(i)_t–R(i)_t+1}

式中dR_tmax表示单体电池单位时间内最大内阻变化差，t表示时间，R(i)_t表示第i节单体电池的在t时的内阻，R(i)_t+1表示第i节单体电池的在t+1时的内阻，

dW_tmax={i|W(i)_t’–W(i)_t’+1}，

式中dW_tmax表示单体电池单位时间内最大温升差，t’表示时间，W(i)’_t表示第i节单体电池的在t’时的温度，R(i)_t’+1表示第i节单体电池的在t’+1时的温度；

1.3、对数据进行归一化处理：

对电池温差进行均方差处理：

，

对电池内阻差进行均方差处理：

，

1.4、计算电池安全状态：

将处理后电池所有数据汇总求和：

，

采用神经网络算法计算电池安全状态：

；

1.5、根据计算得到的SOS判定电池是否处于安全状态：

若SOS小于0.5，电池处于正常状态；

若0.5SOS≤0.7，则电池处于一级热失控风险状态，上报一级风险；

若0.7SOS≤0.8，则电池处于二级热失控风险状态，上报二级风险；

若SOS0.8，则电池处于三级热失控风险状态，上报三级风险。