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1、聚焦电池储能系统行业安全与检测Safety,Testing and Certification of Battery Energy Storage SystemSGS C&P|EEC|Renewable Energy|Bella.Liu|2022.09Contents Background 是什么-储能系统及其应用 Challenge&Analysis 为什么-储能系统安全事故及原因分析 Scope&Standard 怎么做-储能系统相关标准要求解读 About SGS SGS服务 SGS Group Management SA 2020 All Rights Reserved SGS is
2、a registered trademark of SGS Group Management SABESS Introduction是什么是什么-储能系统及其应用储能系统及其应用是什么-储能系统结构储能系统包括:-电池 电芯,模组,电池簇 BMS,高压柜 装配设计-PCS 功率 并网-箱体/柜体配件 柜体装修(布线,照明,固定,标识)空调系统(风扇,制冷,保温)消防系统(探测,灭火)控制系统(监控,远程通信)Source:IEC 62933-5-2 标准为什么需要储能?电力辅助(调峰调频)工商业储能(削峰填谷)后备电源智能电网新能源平滑Source:储能科学与技术2021年第5期1477-14
3、85碳达峰碳中和减少高碳能源使用与消费可再生能源替代部分传统高碳能源碳汇和CCUS实现CO2吸收与封存降低油气依存度可再生能源规模化应用提高辅助能源灵活性解决可再生能源间歇性/不稳定性/周期性交通的电气化主体能源的安全保障挑战挑战实施路径实施路径能源安全储能储能储能系统应用发电侧储能发电侧储能n平滑间歇性能源n提高新能源消纳n提高电网备用容量n频率调节输配电侧储能输配电侧储能n提高电能质量n电网调频n降低电路损耗用户侧储能用户侧储能n削峰填谷n提高电网灵活性n提高分布式能源利用率输电站配电站Accident and Analysis为什么为什么-储能系统安全事故及原因分析储能系统安全事故及原因
4、分析为什么要关注储能系统安全?2011-2021年全球共发生33起储能电站起火爆炸事故。其中,日本1起、美国3起、比利时1起、中国3起、韩国24起。2022 年 1-5 月,全球就已经发生了 17 起以上的储能着火事故。比利时韩国77%美国7%日本3%中国10%其中25起事故采用三元锂离子电池;韩国储能电站起火爆炸事故占24起,这与韩国各大电池企业以三元锂电池为主流产品有关;2017年以后的储能项目占31起;储能电站起火爆炸大多发生在充电中或充电后休止中,占21起储能电站安全示例分析美国APS储能电站1.电芯缺陷,产生锂枝晶造成内短路;2.气溶胶灭火剂无法熄灭电芯热失控起火,造成火势在模组内蔓
5、延;3.模组间无隔离层防止火势蔓延;4.电池燃烧生成的可燃气体聚集,无通风设备;5.应急响应计划没有自动灭火、通风和进入程序。北京大红门储能电站1.储能电池安全质量;2.储能系统电气拓扑;3.电池管理系统;4.电缆和线束现场布局;5.电站防火设计;6.电站配套的监控预警灭火系统及消防用水;7.气象环境因素;8.人员现场操作和管理制度;韩国三元储能电站1.电池系统缺陷;2.应对电气故障的保护系统不周;3.运营环境管理不足;4.储能系统综合管理体系欠缺。澳大利亚Megapack维修模式下制冷剂泄漏Safety Design of BESS怎么做怎么做-储能系统安全设计和验证储能系统安全设计和验证储
6、能系统相关标准储能电池安规cv储能变流器cv电磁兼容安规功能安全并网效率性能IEC 62619,IEC 63056,UL 1973,UL 1642,UL 9540AIEC 62620IEC 61000-1/-2/-3/-4IEC/UL 60730-1UL 991,UL 1998,IEC 61508,ISO 26262-2储能系统安规性能参数UL 9540,VDE 2510-50,IEC 62933-5-2安装NFPA 855IEC 62933-2-1IEC/UL 62109,UL 1741,IEC 62477各国并网标准EN 50530,IEC 61683运输UN 38.3储能系统相关标准-美
7、标解析NFPA 855NFPA 68,69,70UL 9540UL 9540AUL 1973UL 1741 AHJ:有管辖权的权威机构(Authority having jurisdiction)ESSESS技术技术总电量总电量kWhMJ电池储能系统电池储能系统铅酸电池70252镍镉、镍氢和镍锌电池70252锂离子电池2072氯化钠镍电池2072液流电池2072其他电池技术1036单户或两户家庭的居住单元及排屋13.6电容器储能系统电容器储能系统电化学双电层电容器310.8其他其他ESSESS其他70252 Individual 20 kWh Aggregate 40 kWh(公用设施壁橱、储
8、藏室或公用设施空间内)80 kWh(在附属或独立车库和独立附属结构中;外墙;户外安装)储能系统相关标准-美标解析:NFPA 855储能系统相关标准-美标解析:NFPA 855n 4.12.1*安装在房间、建筑物或步入式装置内的ESS应配备以下设备之一:根据 NFPA 69 设计、安装、操作、维护和测试的防爆系统 根据 NFPA 68 安装和维护的爆燃通风系统n 4.12.2 如果AHJ根据4.1.5中的大规模火灾试验批准,证明房间、建筑物或步入式装置中的可燃气体浓度在可能积聚气体的位置不得超过 LFL的25%,则无需设计防爆和爆燃通风。NFPA 69:阀 门 阻火器 NFPA 68:爆炸导流管
9、 通风管 通风设计载体LFL:Lower Flammability Limit 可燃下限 储能系统相关标准-美标解析:NFPA 855Scope:电化学储能、化学储能、机械储能、热储能 离网、并网 不包含安装内容 需参考NFPA 855 户内、户外安装的储能系统&移动式储能系统 户用、非户用、挂墙储能系统Max Energy Capacity:户外挂墙电化学储能系统20kWh;户用电化学储能系统20kWh;非户用电化学储能系统50kWh;Unit/Installation Level Test of UL 9540AOutdoor remote locations NFPA 855Increa
10、seNo Limit储能系统相关标准-美标解析:UL 9540储能系统相关标准-美标解析:UL 9540结构要求:非金属材料 金属材料耐腐蚀 危险运动部件 电源走线和接线 冷却系统 火警预警和消防 测试内容:电气测试 正常运行测试、耐压测试、EMC测试 机械测试 运动部件、超速测试、挂墙测试 环境测试 户外安装耐潮测试、户外安装近海环境测试、地震测试IEC 62933:Electrical energy storage(EES)systemsPart 5:Safety requirements for grid-integrated EES systems-2:Electrochemical-
11、based systemsPart 1:Vocabulary 词汇Part 2:Unit parameters and testing methods 参数及测试方法Part 3:Planning and performance assessment of electrical energy storage systems 系统规划与性能评价Part 4:Guidance on environmental issues 环境问题导则Part 5:Safety considerations for grid integrated EES systems 并网电力储存系统的安全要求-1:Gener
12、al specification 通用要求-2:Electrochemical-based systems 电化学储能系统储能系统相关标准 IEC 62933-5-2Definition of storage modelHazard identificationEstimation of riskEvaluation of riskTolerable?Validation and DocumentationRisk reductionNoYesnHarm 伤害 对人体健康的损害或损伤,对财产或环境的损害 nHazard 危险 可能导致伤害的潜在根源 nRisk 风险 伤害发生概率和伤害严重程度
13、的组合 nSafety 安全 免除了不可接受的风险的状态 储能系统相关标准 IEC 62933-5-2Risk AnalysisRisk EvaluationRisk ReductionAll life cycle phasesIEC 61508 orISO 26262-2;ISO 13849-1:2016-06;IEC 62061:2005+A1:2012+A2:2015.All system levels储能系统相关标准 VDE 2510-50p Scope:固定式电池储能系统(锂离子电池)私人户用储能与小型工商业储能(不包括医疗应用)安全要求 全生命周期(储存、运输、安装、运维、拆解、回
14、收)目视检查、文件检查以及实际型式试验和例行试验VDE 2510-50CE MarkingEMCLVDREDInverterIEC 62109-1IEC 62477-1Grid IntegrationVDE-AR-N 4105VDE-AR-E 2510-2储能系统相关标准 VDE 2510-50n测试内容:结构安全要求:绝缘电阻测试、内部短路。功能安全要求:电压精度测试、传感线开路检测、降额功能测试。合理误用:外部短路测试、跌落测试、冲击试验。储能系统相关标准 VDE 2510-50About SGSSGS服务服务About SGSN1国际公认的测试、检验和认证机构96,000名员工2,700
15、个分支机构和实验室7大全球性行业全球化服务全球化服务本土化专业能力本土化专业能力About SGS电池安全电池安全IEC 62619 UL 1973IEC 62620 UL 1642IEC 63056 UL 9540A系统安全验证系统安全验证UL 9540VDE 2510-50IEC 62933-2-1IEC 62933-5-2电站现场性能和电站现场性能和安全验证安全验证IEC 62933-2-1IEC 62933-5-2GB/T 36547GB/T 36548功能安全评估功能安全评估IEC/UL 60730IEC 61508UL 991UL 1998SGS助您助您构建更安全更环保的储能系统!构建更安全更环保的储能系统!储能变流器安全储能变流器安全UL 1741IEC 62477IEC 62109各国并网等About SGS