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储能标准 | 预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防技术规范

北极星储能网  来源:中电联    2020/2/21 9:33:00  我要投稿  

北极星储能网讯:北极星储能网获悉,日前中电联发布关于征求中电联标准《预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防技术规范》意见的函,该标准由国网江苏省电力有限公司等单位牵头组织编制,标准规定了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防工程设计、建设、运行维护技术要求,本标准适用于新建、扩建、改建户外无人值班的系统容量 10MW∙h 及以上的电网侧预制舱式磷酸铁锂电池储能电站。

下面请看标准全文。

预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防技术规范

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1 范围

本标准规定了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防工程设计、建设、运行维护技术要求。

本标准适用于新建、扩建、改建户外无人值班的系统容量 10MW∙h 及以上的电网侧预制舱式磷酸铁锂电池储能电站。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB 8624 建筑材料及制品燃烧性能分级

GB 21966-2008 锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求

GB 23864-2009 防火封堵材料

GB26860-2016 电业安全工作规程(发电厂和变电站电气部分)

GB/T 34131-2017 电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范

GB/T 36276-2018 电力储能用锂离子电池

GB 50016-2014(2018 版) 建筑设计防火规范

GB 50057 建筑物防雷设计规范

GB/T 50065 交流电气装置的接地设计规范

GB 50116 火灾自动报警系统设计规范

GB 50974 消防给水及消火栓系统技术规范

GA 1149 细水雾灭火装置

DL 5027 电力设备典型消防规程

DL/T 5707 电力工程电缆防火封堵施工工艺导则

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

磷酸铁锂电池预制舱 prefabricated lithium iron phosphate battery cabin

用于安装磷酸铁锂电池模块的,由舱体、支架和空调、通风、消防等辅助设施组成,在工厂内预制、 现场安装的箱体。在本标准中简称“电池预制舱”。

3.2

预制舱式磷酸铁锂电池储能电站 prefabricated lithium iron phosphate battery energy storage power station

以电池预制舱和磷酸铁锂电池作为基本储能单元的电化学储能电站。在本标准中简称“储能电站”。

4 一般规定

4.1 储能电站防火设计应遵循“预防为主、防消结合”的原则,遵循国家有关方针政策,结合工程具 体情况,从全局出发,统筹兼顾,做到安全适用、技术先进、经济合理。

4.2 一座储能电站的系统容量不超过 200MW∙h 时,其防火设计可按同一时间发生一处火灾考虑。

4.3 储能电站的防火设计、建设、运行维护应符合本标准的规定外,尚应符合现行国家有关标准的规 定。

5 电池预制舱防火设计

5.1 磷酸铁锂储能电池

5.1.1 磷酸铁锂电池单体、模块、簇,其安全性能应符合现行国家标准《电力储能用锂离子电池》GB/T 36276 的规定。储能电站所用产品应通过国家认证认可的储能电池检验机构出具的检验报告。

5.1.2 电池模块应包括管理与保护装置等部件,电池簇应包括电池管理系统、监测和保护电路、电气 和通讯接口等部件。

5.1.3 单体电池结构设计应符合下列要求:

a) 电池壳体应采用阻燃材料,阻燃等级不低于 V-0。 b) 宜采用硬壳电池,如采用软体磷酸铁锂储能电池,设备厂家宜将软体电池密封在硬壳模块内。

5.1.4 电池模块结构设计应符合以下要求:

a) 电池模块成组前,应对单体电池电压、内阻、电流、容量等参数的一致性进行筛选,确保重要 参数一致。 b) 电池模块成组设计时应考虑在触电、短路或紧急情况下迅速断开回路,进行事故隔离,保证人 身安全。 c) 电池模块的标称电压不宜超过 42V,容量型电池模块不宜超过 15kWh/块。 d) 模块中单体电池的连接应减少并联个数;确需并联的,宜采用先串后并方式。 e) 模块端子极性标识应正确、清晰,正极标志为红色“⊕” ,负极标志为黑色“○- ” ,具备结构 性防反接功能,防止电池模块成簇接线时出现人为短路。 f) 电池模块外壳设计,应与固定自动灭火系统相关技术要求匹配。

5.1.5 电池簇结构设计时应考虑在触电、短路或紧急情况下迅速断开回路,进行事故隔离,保证人身 安全。

5.1.6 单体电池、电池模块使用塑料作为壳体材料、分隔材料时,阻燃等级不应低于现行国家标准《建 筑材料及制品燃烧性能分级》GB 8624 规定的 B1 级。

5.2 电池管理系统。

5.2.1 电池管理系统(BMS)应符合现行国家标准《电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范》 GB/T 34131 的规定,尚应满足以下要求:

a) 具备电池过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护、绝缘保护等电量保护功能,具备过温保 护、气体保护等非电量保护功能,并能发出分级告警信号或跳闸指令,实现故障隔离。 b) 具有与气体监测、火灾自动报警系统的联动接口,接收气体、火灾信号,发出相关联动控制指 令。 c) 应具有防止电池簇并网时产生环流的功能。

5.2.2 每个电池模块的温度采集点数不少于 4 个,且每个串联节点至少设置 1 个温度采集点。

5.3 电池预制舱

5.3.1 电池预制舱应符合以下要求:

a) 电池预制舱设计应满足防火和防爆要求。 b) 电池预制舱内采用保温、铺地、装饰材料时,其燃烧性能应达到现行国家标准《建筑材料及制 品燃烧性能分级》GB 8624 规定的 A 级。 c) 电池预制舱隔墙上有管线穿过时,管线四周空隙应采用防火封堵材料封堵;防火封堵材料应满 足 GB23864-2009 的要求。

5.3.2 电池预制舱应设置净宽度不小于 0.9m 的外开门。预制舱应设置门禁系统,门锁选用从内向外即 推即开型,便于逃生。

5.3.3 电池预制舱防爆应符合以下要求:

a) 舱内应设置至少 2 套防爆型通风装置。排风口至少上下各 1 处,每分钟总排风量不小于预制舱 容积,严禁产生气流短路。通风装置应可靠接地。 b) 设置防爆照明灯具和防爆开关。 c) 宜将电池预制舱门设为泄压口。当检测有可燃气体时,联动门禁系统打开预制舱门锁扣。

6 储能电站防火设计

6.1 站址选择

6.1.1 储能电站应布置在城市(区域)的边缘地带或相对独立的安全地带。

6.1.2 储能电站不应设置在甲、乙类厂房内或贴邻,且不应设置在爆炸性气体、粉尘环境的危险区域 内。

6.1.3 储能电站宜设置在市政消火栓保护半径范围内或靠近天然水源。

6.2 平面布置

6.2.1 储能电站内,电池预制舱布置区域应集中布置,与其他功能区域分开,防火间距不应小于本标 准 6.3 的规定。

6.2.2 电池预制舱宜单层布置。

6.3 耐火极限与防火间距

6.3.1 储能电站中建(构)筑物的耐火等级不应低于二级。

6.3.2 电池预制舱之间的防火间距不应小于 3m;当采用防火墙时,防火间距不限。防火墙长度、高度 应超出预制舱外廓各 1m。

6.3.3 电池预制舱与站内配电装置室、二次设备室、升压变、PCS、生产综合楼等建(构)筑物的防火 间距不应小于表 6.3.3 的规定;当采用防火墙时,防火间距不限。

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6.3.4 储能电站应设置围墙。围墙与电池预制舱的间距不宜小于 5m。

6.3.5 电池预制舱布置区域与储能电站外部铁路线中心线的防火间距不应小于 30m,与站外道路路边 的防火间距不应小于 15m,与站外高层民用建筑的防火间距不应小于 40m,与站外其他一、二级建筑物 的防火间距不应小于 12m,与站外三级建筑物的防火间距不应小于 15m。

6.3.6 储能电站中电缆的燃烧性能等级不应低于现行国家标准《电缆及光缆燃烧性能分级》 GB 31247 规定的 B1 级。

7 消防设施

7.1 消防给水

7.1.1 储能电站应设置消防给水系统。

7.1.2 消防用水宜由市政给水管网供给,也可采用消防水池或天然水源供给。利用天然水源时,应保 证枯水期最低水位时的消防用水要求,并应设置可靠的取水设施。

7.1.3 储能电站给水系统的进水管不应小于 2 条,宜从两条市政给水管道引入,当其中一条进水管发 生故障时,另一条进水管仍能保证全部消防用水量;当储能电站周边仅有一条市政枝状给水管道时,应 设置消防水池。

7.1.4 消防用水量应按储能电站在同一时间内发生火灾数量(见 4.1.2)和 1 起火灾灭火用水量之积 计算。1 起火灾灭火用水量计算应符合下列规定:

a) 消火栓灭火系统的火灾延续时间不应小于 3.00h; b) 固定式自动喷水灭火系统的火灾延续时间应根据附录A试验的相关结果确定,但不应小于1.00h; c) 其他功能区域的消防用水量应符合现行国家标准《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974 的规定。

7.1.5 储能电站室外消火栓系统的设计,应符合以下要求:

a) 消火栓设置数量应满足灭火救援要求,且不少于 2 个,设计流量不应小于 20L/s。 b) 消火栓宜采用地上式。地上式消火栓应有 1 个 DN150 或 DN100 和 2 个 DN65 的栓口,地下式 消火栓应有 DN100 和 DN65 的栓口各 1 个。 c) 消火栓的布置间距不应大于 120m,每个消火栓的保护半径不应大于 150m;检修阀之间的消火 栓数量不应大于 5 个。 d) 位于寒冷和严寒地区时,室外消火栓应采取防冻措施。 e) 室外消火栓应设置相应的永久性固定标识。 f) 配电装置楼附近应设置喷雾水枪

7.2 火灾自动报警系统

7.2.1 储能电站内电池预制舱与其他功能区域的火灾报警及其联动控制系统应分开设置。

7.2.2 储能电站消防控制室可与总控舱或二次设备室合并设置。

7.2.3 电池预制舱内应设置可燃气体探测器、感温探测器和感烟探测器,每种探测器不应小于 2 个。

7.2.4 可燃气体探测器应符合下列要求:

a) 能探测 H2和 CO 可燃气体浓度值,可设定可燃气体浓度动作阈值。 b) 具有硬接点、RS485 等通信接口,能根据设定的气体浓度第一阈值和第二阈值进行分级响应输出。 c) 响应输出信号同时接入电池管理系统(BMS) 、火灾自动报警系统和门禁系统。 d) 选用红外光学型,采用防爆隔爆技术。

7.2.5 储能电站其他功能区域建筑物内的火灾自动报警系统,应满足现行国家标准《火力发电厂与变 电站设计防火标准》GB 50229 的相关规定。

7.2.6 火灾报警及其联动控制系统的监控管理,应符合以下要求:

a) 储能电站火灾自动报警及其联动控制系统,应具备对本站所有储能系统及相关建筑的消防设备实 行监控管理、故障报警、信息显示、查询打印及信息上传等功能。 b) 火灾报警信号、故障告警信号和固定式自动灭火系统运行状态信息应上传到消防远程集中控制中 心或电力调度控制中心(以下简称“集控中心” ) 。 c) 在集控中心,应设置储能电站消防远程集中监控系统,对本地区储能电站全部火灾报警系统和消 防设备实施集中图形显示,实现实时监视、火警处置、故障报警、远程应急操作、设备状态信息 显示和查询打印等功能。

7.3 灭火设施及其联动控制要求

7.3.1 电池预制舱内应设置固定式自动灭火系统,所选用灭火系统类型、技术参数应经附录 A 所示的 模块级磷酸铁锂电池火灾模拟试验验证。

7.3.2 当电池预制舱内采用模块级分布式细水雾灭火系统时,应符合以下要求:

a) 灭火系统设计参数根据本标准附录 A 所示的模块级磷酸铁锂电池火灾模拟试验确定。 b) 一个喷头保护一个电池模块,雾滴分布应能全覆盖模块内部。 c) 电池模块外壳应进行专门设计,确保细水雾有效喷射空间且水雾溢出率不低于 25%。 d) 灭火系统应具有自动、手动、现场机械启动方式和远方应急启动方式。 e) 灭火系统设计时,应考虑施工吊装、可燃气体爆燃(炸)等因素造成舱体变形导致灭火系统管路 受损因素,增加防变形相关技术措施。 f) 灭火系统组件应符合《细水雾灭火装置》GA1149 的规定。

7.3.3 固定式自动灭火系统的启动应符合“先断电、后灭火”的要求。灭火系统控制组件在接收到预 警信号或火灾信号后,根据既定灭火策略,自动启动灭火系统。电池预制舱内火灾预警、探测及联动可 采取如下控制策略:

a) 当一个可燃气体探测器第一阈值告警时,由电池管理系统关闭空调、启动风机,并跳开舱级 PCS 断路器、簇级继电器。 b) 当火灾报警控制器接收到相关信号并满足以下条件时,应联动打开门禁系统,并启动灭火系统: 1)当一个可燃气体探测器检测的可燃气体浓度达到第一阈值且一个感温探测器动作且舱级PCS断路 器跳闸; 2)当一个感温探测器和一个感烟探测器同时动作且舱级PCS断路器跳闸。 c) 当火灾报警控制器接收到相关信号并满足以下条件时,应联动打开门禁系统,可根据现场实际情 况启动灭火系统进行防火:当两个可燃气体探测器检测的可燃气体浓度均达到第二阈值(一般为 舱内电池模块发生剧烈热失控时的浓度值)且判断舱级 PCS 断路器跳闸。 d) 当舱级 PCS 断路器拒跳时,由消防远程集中监控中心(以下简称“集控中心” )人工远程视频判断 火灾,通过消防监控后台远程应急启动灭火系统进行灭火,同时打开门禁系统。 e) 当固定式自动灭火系统启动时,应由电池管理系统联动关闭风机。

7.4 消防供电、防雷接地与其他

7.4.1 储能电站消防供电设计应符合一级消防供电的要求。

7.4.2 火灾自动报警系统、固定式自动灭火系统等重要消防用电设备的电线电缆选择和敷设应满足火 灾时连续供电的需要,所有电线电缆均应选用铜芯耐火电缆。

7.4.3 电池预制舱内消防管道应可靠接地。

7.4.4 电力设备接地设计应符合现行国家标准《交流电气装置的接地设计规范》GB/T 50065 的规定。

7.4.5 建(构)筑物防雷设计应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057 的规定。

7.5 消防器材配置

7.5.1 电池预制舱场地内应配置至少 2 处锂离子电池事故处理水池。水池容量 lm3(1m*1m*1m),具 有充水管路,水位保持在 80%以上。。

7.5.2 灭火器配置应符合现行国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140 的有关规定。

7.5.3 储能电站运维单位应在有人值班场所或储能电站内配置正压式空气呼吸器,不少于 2 套。正压 式空气呼吸器应放置在专用设备柜内,定期检查,确保完好可用。

8 灭火救援与其他

8.1 站区道路宜布置成环形,如有困难时应具备回车条件;站内环形消防通道路面宽度高度不应小于 4m,站内道路的转弯半径应根据行车要求确定,但不应小于 9m。

8.2 预制舱、电池架、隔板等线缆开孔部位应采用防火堵料严密封堵,电缆防火封堵应符合现行行业 标准《电力工程电缆防火封堵施工工艺导则》DL/T 5707 的相关规定。

9 施工与验收

9.1 电池运输、存储与安装安全要求

9.1.1 电池装卸车、运输、搬运过程中,应遵守以下要求:

a) 搬运及放置电池模块包装箱应采用电动叉车、手叉车等专业工具,根据包装箱上的安全标识操作, 轻拿轻放。 b) 运输过程中应避免因急刹车、急转弯,避免挤压或碰撞对电池造成损伤。 c) 搬运过程中避免出现电池模块跌落、碰撞、挤压等情况。一经出现,该模块严禁使用。 d) 保证电池模块平放、不被淋水。

9.1.2 电池模块储存应符合以下要求:

a) 储存场所应保持清洁,屋顶和墙壁需防水,保持墙壁和地面干燥。 b) 储存场所温度应控制在 5℃~45℃,湿度控制在 5%~75%,不应有腐蚀性气体。 c) 电池模块使用前应储存在原包装箱中,平稳放置,不可倾斜或者翻转放置。 d) 储存过程中应保持包装箱完好,不得打开、撞击包装箱,保持电池模块标签完好。

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