T∕CES 177-2022 磷酸铁锂电池储能舱早期安全预警系统技术规范.pdf

ICS 27.180 CCS F 19 团体标准T/CES 1772022 磷酸铁锂电池储能舱早期安全预警系统 技术规范 Technical specification for early safety warning system for lithium iron phosphate battery energy storage cabin 2022-12-19 发布 2022-12-21 实施中国电工技术学会 发布 T/CES 1772022 I 目 次 前言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 早期安全预警系统.2 4.1 系统架构.3 4.2 采集功能.3 4.3 预警功能.3 4.4 预警逻辑.4 4.5 日志功能.5 4.6 校准功能.5 5 系统性能指标.5 5.1 系统预警性能.5 5.2 系统可靠性.5 5.3 声音定位器.5 5.4 气压探测器.5 5.5 气体探测器.6 5.6 气液逸出物图像识别器.6 6 接口要求.6 6.1 预警系统各硬件探测器部分接口要求.6 6.2 预警系统与第三方系统对接接口要求.6 7 探测器数量和安装要求.7 7.1 声音定位器数量和安装要求.7 7.2 气压探测器数量和安装要求.7 7.3 气体探测器数量和安装要求.7 7.4 气液逸出物探测器数量和安装要求.7 8 检验.7 8.1 出厂检验.7 8.2 传感器检验.7 8.3 安装检验.7 8.4 通信检验.8 9 验收.8 9.1 验收条件.8 9.2 验收规定.8 附录 A（资料性附录）早期安全预警原理.9 A.1 气体产生原理.9 A.2 声音产生机理.10 A.3 电池模组气压变化机理.10 T/CES 1772022 II A.4 气液逸出物的产生机理.10 附录 B（规范性附录）氢气探测器检定规程.12 B.1 范围.12 B.2 概述.12 B.3 计量性能要求.12 B.4 通用技术要求.12 B.5 检定.13 附录 C（规范性附录）预警系统探测部分验收方法参考示例.17 附录 D（规范性附录）液冷散热储能舱声音定位器和气压探测器安装位置参考样例.18 附录 E（规范性附录）风冷散热储能舱声音定位器建议安装位置示意图.19 T/CES 1772022 III 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电工技术学会提出。本文件由中国电工技术学会标准工作委员会储能技术工作组归口。本文件起草单位：郑州大学、郑州熙禾智能科技有限公司、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、中国大唐集团科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院、三峡电能有限公司、河南豫能控股股份有限公司、河南省投智慧能源有限公司、北京理工大学、中国科学技术大学、华中科技大学、河南省消防救援总队、云南省消防救援总队、应急管理部消防救援局昆明训练总队、应急管理部沈阳消防研究所、国网河南省电力公司电力科学研究院、国家电投储能产业创新中心、国网湖南省电力有限公司电力科学研究院、大唐湖北能源开发有限公司、大唐华银电力股份有限公司耒阳分公司、国网综合能源服务集团有限公司、国网重庆市电力公司璧山供电分公司、国网天津市电力公司电力科学研究院、中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司、山东电力工程咨询院有限公司、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司、中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司、中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司、中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司、中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司、中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司、中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司、湖南迪泰尔综合能源规划设计有限公司、华电电力科学研究院有限公司、华电新能源技术开发公司、平高集团储能科技有限公司、天津市普迅电力信息技术有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、阳光电源股份有限公司、国轩高科股份有限公司、中创新航科技股份有限公司、浙江南都能源互联网有限公司、许昌许继电科储能技术有限公司、广州智光储能科技有限公司、广州鹏辉能源科技股份有限公司、江苏天合储能有限公司、卓阳能源集团有限公司、厦门科华数能科技有限公司、南京南瑞继保工程技术有限公司、易事特储能科技有限公司、河南九域恩湃电力技术有限公司。本文件主要起草人：金阳、张宁、姜欣、吕娜伟、裴善鹏、熊瑞、陶风波、尹康涌、王青松、蒋凯、周云、朱智慧、王红宾、熊俞超、贺向阳、韩金华、栗占伟、马云飞、王新凯、王辰、许磊、孙磊、周喜超、余斌、陈立新、方浩、杨树茂、甘智勇、陈晓文、晏建新、邓阳源、郭富民、牛灵慧、陈素玲、赵光金、汪少勇、蒋科、朱华雷、宋宇航、孟祥飞、张开军、刘国华、李建辉、王杰、郑建斌、陈杰、王华卫、李艳红，田刚领、曹虎、户波、雷凤平、朱肃然、谭建国、郑照红、刘乐陶、刘万龙、郭阳、李航宇、杨磊、周会会、傅诚、黄中杰、陈跃超、殷霄飞、李肖辉、王万纯、胡玉霞。本文件为首次发布。T/CES 1772022 1 磷酸铁锂电池储能舱早期安全预警系统技术规范 1 范围 本文件规定了风冷和液冷散热磷酸铁锂电池储能舱早期安全预警系统架构、功能、性能、接口、检验、验收技术要求。本文件适用于新建、扩建、改建的步入式和非步入式磷酸铁锂电池储能舱。本文件适用于采用气体、声音、图像、气压探测方式中的一种或者多种组合进行早期安全预警的磷酸铁锂电池储能舱。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/T 341312017 电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范 GB/T 362762018 电力储能用锂离子电池 GB/T 365492018 电化学储能电站运行指标及评价 GB/T 365582018 电力系统电化学储能系统通用技术条件 GB/T 400902021 储能电站运行维护规程 GB 501162013 火灾自动报警系统设计规范 T/CEC 3732020 预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防技术规范 3 术语和定义 GB/T 400902021、GB/T 365492018 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 风冷散热储能舱 air-cooled energy storage cabin 风冷散热储能舱是指以空气作为换热介质，利用空气在电池间隙的快速流动，将电池工作过程中产生热量带走的一类储能舱。通常此类储能舱的电池模组在前面板安装散热风扇，电池模组尾部开有散热孔洞。3.2 液冷散热储能舱 liquid-cooled energy storage cabin 液冷散热储能舱是指以冷却液（如水、乙二醇等）作为换热介质，利用冷却液热胀冷缩自在循环流动，将电池工作过程中产生热量带走的一类储能舱。3.3 早期安全预警 early safety warning 早期安全预警是指锂离子电池发生故障时，在故障早期即热失控之前能够发出报警信号。此时，通过切断故障电池簇（或模组）能够阻断热失控的发展和蔓延。本标准中的早期安全预警系统与消防系统相互独立，不影响消防系统的动作决策。T/CES 1772022 2 3.4 电池安全阀 battery safety valve 在方型电池壳顶部安装的机械装置，当壳体内部和外部的压力差达到一定数值时会自动开启泄压，防止由于内部气压过高而导致电池壳体爆炸。3.5 气液逸出物 gas-liquid spillages 当电池内部由于过热导致有机电解液发生汽化，汽化电解液可以通过开启后的安全阀或者电池壳其他破损处逸出到电池壳体外部，呈白色烟雾状，称为气液逸出物。3.6 电池热失控 battery thermal runaway 电池内部的高温引发放热副反应，导致温度进一步升高，高温又会促进放热副反应的进行，此时电池温度失去控制，称为热失控。热失控过程如图 1 所示。图 1 热失控过程 直线 1 为锂离子电池的散热速率曲线，曲线 2 为锂离子电池的产热速率曲线，交点 A 和 B 表示产热速率与散热速率相等。当电池温度处于 A 点时，受到扰动后可以自发回到 A 点，此时电池温度是稳定的；当电池温度升高至 B 点时，受到扰动后无法回到 B 点，此时电池温度会持续升高，且增速会越来越快，即电池温度处于 B 点后会发生热失控。3.7 误报率 false positive rate 探测器把正常状态判定为故障状态的次数与运行时长的比值。3.8 漏报率 missed report rate 探测器把故障状态判定为正常状态占所有故障状态个数的比例。4 早期安全预警系统 早期安全预警系统面向电化学储能电站中的电池储能舱单元，监测电池在故障早期产生的特征信号并发出预警信息，实现阻断电池故障发展，防止事故蔓延，保障储能舱安全。磷酸铁锂电池在故障早期的特征现象包括：电池过充或短路时会产生特征气体，该气体能够从电池壳渗漏到储能舱中；电池故障时内部产生的气体会冲破安全阀，发出强度较大、特征相似的声音信号；电池安全阀打开后，内部的电解液汽化并逸出到储能舱中扩散，产生气液逸出物；对于液冷散热储能舱中的密封模组，电池故障产生的气体泄露至模组内部，模组内部气压增大。