减少安全隐患!工商业储能系统安全性评估的中日差异

针刺试验

针刺试验

挤压测试

挤压测试

蓄电池储能系统的安全性要求

蓄电池储能系统的安全性要求

由于国内大都采用低成本的内维护结构,集装箱的消防要求均针对人员可进入进行设计;同时针对500kWh以内小型储能、500kWh以上中型储能和10MWh以上大型储能提出了具体的消防要求,大中型储能系统以水

由于国内大都采用低成本的内维护结构,集装箱的消防要求均针对人员可进入进行设计;同时针对500kWh以内小型储能、500kWh以上中型储能和10MWh以上大型储能提出了具体的消防要求,大中型储能系统以水灭火系统作为主要考虑对象

随着国内要求分布式光伏配套储能的地区越来越多,工商业储能市场将会迅速扩大,峰谷电价差的增加,也给电化学储能的峰谷价差套利带来了更高的商业价值。

但工商业储能相对野外的光伏+储能项目或者电网侧储能项目而言,由于更加靠近工厂或者商业建筑,如发生安全事故,带来的次生灾害势必极大的影响到客户,需要更高等级的安全措施来减少安全隐患。

作者基于4年多来在上海淘科新能源科技有限公司从事日本工商业储能市场的经验,以及对于国内储能技术要求的理解,将两个市场之间的部分差异进行比较,希望给锂电池储能行业的从业者一些借鉴。

一、电芯安全性要求

日本市场:

1.不低于3米的跌落实验,不能出现起火、冒烟和漏液,无开裂现象;

2.针刺试验:刺穿整个电芯,静置1小时,不出现起火、爆炸、大量冒烟(部分应用场合需求);

3.内部短路实验:打开电池,内部放置金属片强制短路,无起火、爆炸和大量冒烟;同时也做外部短路试验;

4.挤压测试:从横向和纵向两个面分别挤压,变形量达到50%以上方可停止,无起火、爆炸、冒烟、漏液;

国内市场:

1.不低于1米的跌落实验,不能出现起火、冒烟和漏液,无开裂现象;

2.针刺试验:刺穿电芯后,无起火和爆炸现象即可,无明确静置要求;

3.只有外部短路试验,没有内部短路实验;

4.挤压实验:平放后进行一定压力的挤压,无变形量要求,不起火不爆炸即算合格;

除此之外,过充、过放、震动、撞击等测试项目,两个市场基本大同小异。

二、电池包或电池柜安全性要求

日本市场:

1.热失控试验,加热其中一颗电芯到达热失控状态后,周边其他电芯不发生任何热失控现象;

2.部分应用场景需要厂家提供循环测试报告和数据,达到15年以上的使用寿命(1天一个循环为基准);

中国市场:

1.测试项目基本等同于电芯,部分场合需要实现电池包穿刺,达到不起火不爆炸要求;

其他实验项目两个市场基本类同,无明显差异;

三、蓄电池储能系统的安全性要求

日本市场:

1.存放空间:按照电解液可燃性物质含量200升以下、200升-1000升、1000升以上三个等级分别规定:200升以下无特定场所要求;1000升以上必须存放在危险品仓库;200-1000升之间的,需要达到各地消防署的具体存放场所要求;

2.消防系统:储能系统中的消防系统配置,需要符合日本认证要求,最低也要符合UL认证要求,但是某些地区的消防署不认可UL的认证标准;对于消防设备配置细则,根据电解液容量也有详细的规定差异;对于200L以下场合,只需要简易消防系统即可;

3.防火要求:建筑周边安装蓄电池系统时,内部发生火灾,需要1小时内无明火到达外部,如果距离建筑3米以内会有更加严格的系统要求;电气室需与锂电池室进行防火隔绝;

4.断电后的安全性:绝大部分系统需具备黑启动条件,且可以使得光储系统在电网断电时也能保持离网安全运行;

5.系统设计安全运行寿命需不低于20年,且提供相应的容量衰减值保证;

6.人员不可进入蓄电池柜或者集装箱内;

7.液冷蓄电池系统将逐步成为大型储能系统的主流需求;

中国市场:

1.未查到明确的存放场所要求;

2.由于国内大都采用低成本的内维护结构,集装箱的消防要求均针对人员可进入进行设计;同时针对500kWh以内小型储能、500kWh以上中型储能和10MWh以上大型储能提出了具体的消防要求,大中型储能系统以水灭火系统作为主要考虑对象;

3.防火要求:离道路或者建筑3米以上时,无特殊要求;如小于3米则要求设置耐火极限大于1小时的隔墙;

4.国内项目对于离网运行和黑启动无明确要求,不过由于近几年碳减排导致的企业拉闸限电次数增多,这一需求也成为工厂企业的刚性需求;

5.系统设计寿命大多为10年,无容量衰减保证;

6.市场仍以风冷为主,液冷系统大多数企业仍在开发中;

综述:

基于以上对比分析,可以看出日本市场管理者主要以电芯安全为重点考虑,使得其在源头上少出现问题;同时以电解液容量多少来控制出现事故的规模,这样相对中小型企业来说不需要承担过高的成本和维护代价。

当然,就算电芯做得再好,电气系统火灾仍然很难避免,它会引起电芯的着火或者过热,如果将锂电池和其他电气单元完全隔离,且采用阻燃电缆进行连接,那么就会大幅度降低锂电池系统事故的发生概率。

美国推出了专门的储能消防用UL9540A标准,日本市场的客户也在借鉴,同时随着大型储能系统的国际标准IEC 62933-5-2付诸实施,今后全球范围内的安全性要求将逐步统一;

目前日本的锂电池储能行业安全标准也正在市场发展中逐步完善其相应的法规。

从规模上来说,中国庞大的市场应用量下急需出台更加细化的安全标准,尽量避免出现重大安全事故;

笔者写这篇文章也是希望国内针对大、中、小型锂电池储能系统出台更加细化的标准,确保行业健康发展。

(责任编辑:奚霞)

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