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国内外储能电池相关标准分析

作者:FUXUAN 发布时间:2023-12-12 浏览量:

 一、欧洲标准【IEC62619】

  欧洲标准【IEC62619】于2017年2月13日发布,是储能电池的国际安全标准,属自愿性认证。中国解读IEC 62619为工业用(含固定式)锂蓄电池和锂蓄电池组的安全要求和测试方法。

  目前对此标准有普遍要求的地区分别是欧洲、澳洲、日本。

  适用范围/产品:

  1、大容量工业用电池系统中的电芯、电池

  2、固定式:UPS、紧急电源装置、电力储备及相同用途的装置

  3、移动式:高尔夫球车、叉车、无人搬运车、铁路及海洋运输

  测试:

  【IEC62619】侧重于储能电池和电池系统的安全要求,不仅对电芯和电池模块进行外部短路、撞击、跌落、热滥用、过充、强制放电等安全测试,而且对电池管理系统(BMS)进行过充电压保护、过充电流保护、过热保护、耐热失控蔓延等功能进行评估。

 

二、韩国标准【KC62619】

  2019年10月21日,为了提升工业用储能电池的安全,韩国技术和标准局KATS颁发了工业用大容量锂电池安全标准【KC62619】。该标准基于【IEC62619】制定。同时,储能系统中的二次电池(锂电池)被纳入到韩国《电气用户和生活用品安全管理法》的强制认证产品目录。因此在韩国销售的工业储能系统,必须取得KC认证,才能销售。

  认证的产品范围:

  对于所有的额定输出电压小于等于1500VDC,额定功率不超过300kWh的工业储能系统(RESS),都属于强制范围。

  工业储能系统是指实现能力存储和转换的系统,由电芯、电池模块、电池管理系统等组成常见的工业储能系统包括:各种电站用储能装置,工业用储能装置、动力电池。

  认证模式:

  根据【KC62619】和韩国《电气用户和生活用品安全管理法》的规定,储能系统中的电芯需要经过安全认证(safety certification),而整个系统需要进过安全确认(safety confirmation)。都属于强制认证对象。

  1) KC安全认证

  KC安全认证由型式试验和初次工厂审查组成,获证后,需要每两年进行一次工厂审查。KC安全认证的持证人必须为韩国当地的公司。

  2) KC安全确认

  对于整个储能系统,在电芯取得【KC62619】的安全认证之后,系统需要申请安全确认,安全确认由系统的生产工厂提出申请,经过测试合格后,就会颁发【KC62619】的安全确认证书。

  【KC62619】认证周期一般在三个月左右(包括电芯的认证),电芯、储能系统和电池管理系统都需要进行相关的检测。

  三、美国标准【NFPA】

  美国消防协会(NFPA)关于储能系统火灾危险和安全建设的标准NFPA 855《Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems》已正式发布。2019年8月25日,该标准被ANSI批准为美国国家标准。

  NFPA 855根据电力储能系统采用的技术,明确了储能系统安装、尺寸、隔离以及灭火和控制系统的要求。NFPA 855中还引入了UL 9540《Energy Storage Systems And Equipment》和UL 9540A《Test Method for evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systerms》的要求。

  UL 9540在2015年被批准为美国国家标准,在2016年被批准为加拿大国家标准。UL 9540涵盖电化学储能系统、机械储能系统和储热系统。UL 9540A是评估电池储能系统热失控的测试方法,如果超出NFPA 855中的容量限制或距离限制等情况,需要根据UL 9540A的测试结果,由相关部门来评估该储能系统的火灾风险。此外,NFPA 855中还引用了NFPA 1《Fire Code》、NFPA 70《National Electrical Code》、ICC 《International Building Code》等相关要求。

  四、中国标准【GB/T36276】

  2019年01月01日颁布实施【GB/T36276-2018】《电力储能用锂离子电池》标准。

  首先,对于电力储能用锂离子电池的评价,是以功率-能量参数体系为基准,摒弃了传统动力电池的电流-容量的参数体系,根据部分电池厂家反馈结果显示,以功率测试寿命比以电流测试的至少降低至1/3~1/4。而满足这一指标的电池生产厂家在国内寥寥无几,聚焦于磷酸铁锂电池和钛酸锂电池的生产厂家,目前三元电池并不满足储能用的电性能和安全性能的要求。根据国网测试结果显示,功率法90%@1000次与电流法80%@4000次的循环寿命次数基本相当。

  其次是强化了对电池单体和电池模组的热特性的检测及评价,尤其是创新性提出了安全运行的安全底线。这对电力储能用锂离子电池来说,从电池设计角度,就加强了安全性要求,提升了安全性等级,能够从根源上缓解或消除安全隐患。

  相对于动力型锂离子电池来说,新增了电池单体的绝热温升测试试验和热失控试验,以及电池模块的热失控扩散试验。

  对于电池单体来说,绝热温升试验的测试,既可以证明电池在130℃以内的热安全性,也可以获取电池在温升速率,以便在发生热失控的前期进行安全预警,提前开启消防措施。

  对于电池单体来说,热失控试验的测试,明确了热失控发生的起始条件,可以获取热失控发生温度,与绝热温升曲线结合,提前识别热失控安全隐患;也可以判定同一批次间的热一致性,也可以判定同一批次电池在不同使用寿命下的热安全性特性的变化曲线,还可以针对不同批次或者不同规格电池或者不同厂家电池的筛选提供一个依据。

  而对于电池模组来说,热失控扩散试验的测试,是验证其技术水平和设计能力的体现,热失控扩散对于储能电池和动力电池来说都很重要。尤其是在GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》颁布后,对于“锂离子电池包或系统在由于单个电池热失控引起热扩散、进而导致乘员舱发生危险之前5 min,应提供一个预先警告信号(服务于整车热事故报警),提醒乘员疏散”的要求不可谓不严格。

  因此,从上述分析可知,鉴于功率法与电流法测试循环寿命的结果的巨大差异,电池结构及制造工艺的重新设计和调整是势在必行的。锂离子电池的安全性(尤其是热安全)的严格要求,给电力储能用锂离子电池设置了更高的门槛。随着2020年储能行业(尤其是用户侧储能)的进一步兴起和发展,对于锂离子电池来说迎来了新的利润爆发点,但目前各家锂离子电池差异性巨大,满足GB/T 36276-2018《电力储能用锂离子电池》标准的电芯相对较少,针对高安全高功率的锂离子电池在储能中的应用未来是可期的,而相关测试验证工作则需要尽快开展。

  电池性能指标的模糊化、规划设计的简单化、消防设施的形式化成为当前电池储能电站整体质量和安全的巨大隐患。因此,该标准的发布,对于规范产业发展、引导电池制造企业技术转型与升级、消除信息不对称具有重要的意义。

 

 

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