T_CET 405-2023 梯次利用锂离子电池储能系统的安全性要求.pdf

T/CET T/CET 405405-20232023 梯次利用锂离子电池储能系统的梯次利用锂离子电池储能系统的 安全性要求安全性要求 Safety requirements for lithium-ion battery energy storage system with cascade utilization 2022023 3-6 6-3030 发布发布 20232023-6 6-3030 实施实施 发发 布布 目目 次次 前 言.I 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 缩略语和符号.2 5 安全要求.3 6 抽查规则.6 I 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020 标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和起草规则 中的规则起草。本文件根据国家能源局关于加强储能标准化工作的实施方案精神，中国电力技术市场协会根据行业需求制订。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。本文件由中国电力技术市场协会提出。本文件由中国电力技术市场协会储能设备技术专业委员会归口。本文件主要起草单位：国能合纵（北京）能源电力技术中心、山东蓝晶易碳新能源有限公司、中商锂新能源科技（深圳）有限公司。本文件参编单位：招商局检测车辆技术研究院有限公司、骆驼集团新能源电池有限公司、上海电气集团电池科技有限公司、哲弗智能系统（上海）有限公司、格力钛新能源股份有限公司、河南环宇惠能能源有限公司、国网北京市电力公司城区供电公司、深圳市比亚迪锂电池有限公司。本文件主要起草人：周亚鹏、郭云高、赵志峰、陈仲华、史巨波、陈聪、王盼盼、周英贤、娄勇刚、曹旭东、万黎豪、薛彩霞、王亮、成玲、何意、秦会同、杨坤鹏、魏唐斌、刘永良、王冰涛。本文件在执行过程中如有意见和建议，请反馈至中国电力技术市场协会标准化技术委员会秘书处。（地址：北京市西城区广安门外大街 168 号朗琴国际大厦 A 座 806，邮编：100055）1 梯次利用锂离子电池储能系统的安全性要求 1 范围 本文件规定了用户侧梯次利用锂离子电池储能系统的安全要求。本文件适用于退役车用锂离子动力蓄电池单体、模块和电池包或系统的初次梯次利用。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，仅所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 2423.4 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Db 交变湿热（12h12h 循环）GB/T 2423.17 电工电子产品环境试验 第 2 部分:试验方法 试验 Ka：盐雾 GB/T 28046.4 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第 4 部分：气候负荷 GB/T 34015.3-2021 车用动力电池回收利用 梯次利用 第 3 部分：梯次利用要求 GB/T 36276 电力储能用锂离子电池 GB 38031 电动汽车用动力蓄电池安全要求 GB 51048 电化学储能电站设计规范 3 术语和定义 GB/T 34015、GB/T 36276、GB 38031 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 电池单体 cell 由正极、负极、隔膜、电解质、壳体和端子等组成，实现化学能和电能相互转化的基本单元。来源：GB/T 36276，有修改 3.2 电池模块 battery module 电池单体采用串联、并联或串并联连接方式，且只有一对正负极输出端子，以及外壳、管理与保护装置等的电池组合体。来源：GB/T 36276，有修改 3.3 电池簇 battery cluster 电池模块采用串联、并联或串并联连接方式，且与储能变流器及附属设施连接后实现独立运行，由电池管理系统、监测和保护电路、电气和通讯接口等组成的电池组合体。2 来源：GB/T 36276，有修改 3.4 爆炸 explosion 突然释放足量的能量产生压力波或喷射物，可能对周围区域造成结构或物理上的破坏。来源：GB 38031，有修改 3.5 起火 fire 电池单体、模块、电池包或系统任何部位发生单次火焰持续时间大于 1s 的持续燃烧。火花及拉弧不属于燃烧。来源：GB 38031，有修改 3.6 外壳破裂 housing crack 由于内部或外部因素引起电池单体、模块、电池包或系统外部机械损伤，导致内部物质暴露或溢出。来源：GB 38031，有修改 3.7 泄漏 leakage 有可见物质从电池单体、模块、电池包或系统中漏出至试验对象外部的现象。来源：GB 38031 3.8 梯次利用 echelon use 车用动力电池退役后，整体或经拆解、分类、检测、重组与装配等工艺，以电池包或模块或单体的形式再次应用到基站备电、储能、低速动力等的过程。来源：GB/T 34015.3，有修改 3.9 温度均匀度 temperature uniformity 设备稳定后，在规定时间内，工作空间内各测试点温度实测平均值中最大值与最小值之差。3.10 荷电状态 state-of-charge 当前电池单体、模块、电池包或系统中，按制造商规定的放电条件可释放容量占实际容量的百分比。4 缩略语和符号 4.1 缩略语 下列缩略语适用于本文件：SOC:荷电状态（state-of-charge）3 4.2 符号 下列符号适用于本文件。I3:3 h 率放电电流(A)，数值等于额定容量值的 1/3。5 安全要求 5.1 电池模块 5.1.1 过充电 将以1I3放空电量的电池模块以1I3电流充电至任一电池单体电压达到电池单体充电终止电压的1.5倍或过充时间达到 1h，应无变形、无泄漏、无外壳破裂、无起火或爆炸现象。5.1.2 过放电 将以1I3充满电量的电池模块以1I1放电至时间达到90min或任一电池单体电压达到0V，应无变形、无泄漏、无外壳破裂、无起火或爆炸现象。5.1.3 大电流充放电 将电池模块 SOC 调整为 20%，启动外部直流供电设备，以模块最大允许工作电流充放电。当电池模块自动终止充放电，应结束试验。电池模块因温度达到保护温度自动终止充放电前，应无变形、无泄漏、无外壳破裂、无起火或爆炸现象。5.1.4 短路 将以 1I3充满电量的电池模块正、负极经不大于 5m的外部线路短路 10min，应无泄漏、无外壳破裂、无起火或爆炸现象。5.1.5 跌落 将以 1I3充满电量的电池模块的正极或负极端子朝下从 1.2m 高度处自由跌落到水泥地面上 1 次，应无起火或爆炸现象。5.1.6 盐雾与高温高湿 5.1.6.1 在海洋性气候条件下应用的电池模块应满足盐雾性能要求，按下列步骤试验，应无变形、无泄漏、无外壳破裂、无起火或爆炸现象：a）以 1I3将电池模块充满电量，按 GB/T 28046.4 的测试方法和 GB/T 2423.17 的测试条件试验；b）盐溶液采用化学纯、分析纯氯化钠和蒸馏水或去离子水配制，浓度为 5%1%(质量分数)；c）将试验对象放入盐雾箱试验，一个循环持续 24h。在 352下对试验对象喷雾 8 h，然后静置 16 h；d）共 6 个循环。5.1.6.2 在非海洋性气候条件下应用的电池模块应满足高温高湿性能要求，按下列步骤试验，应无变形、无泄漏、无外壳破裂、无起火或爆炸现象：a）以 1I3将电池模块充满电量，按 GB/T 2423.4 执行试验 dB，变量如图 1 所示。最高温度应为 60，循环 5 次；4 b）在试验环境温度下观察 2h。图 1 高温高湿湿度要求 图 2 高温高湿温度要求 5.1.7 热扩散 5.1.7.1 以 1I3将电池模块充满电量，将电池模块居中的电池单体引发热失控，电池模块应在电池单体热失控前后 1min 内发出报警信号，电池应无起火或爆炸，且试验过程中不应出现明火。5.1.7.2 热失控判定条件应符合下列规定：a）试验对象产生电压降，且下降值超过初始电压的 25%；b）监测点温度达到电池商规定的最高工作温度；c）监测点的温升速率 dT/dt1/s，且持续 3s 以上。当 a）、c）或 b）、c）发生时，应判定发生热失控。5.1.8 高海拔 以 1I3将电池模块充满电量，将电池模块放入低气压箱中，调节试验箱中气压为 61.2 kPa，温度为室温，静置 6h，观察 1h，应无变形、无泄漏、无外壳破裂、无起火或爆炸现象。5.1.9 防爆要求 密闭型电池模块应具备定向泄压防爆功能，泄压压强不宜大于 50kPa。5 5.2 储能系统 5.2.1 绝缘性能 按标称电压计算，电池簇正极与外部裸露可导电部分之间，电池簇负极与外部裸露可导电部分之间的绝缘电阻均不应小于 1000/V。5.2.2 过温保护 过温保护试验应按下列步骤执行，电池单体温度高于最高工作温度后，电池簇应自动终止或限制充电或放电，应无变形、无泄漏、无外壳破裂、无起火或爆炸现象：a）对电池簇充电或放电，将温度采集端子温度异常增高；b）当电池簇自动终止或限制充电或放电，或温度采集端子高于电池最高工作温度 2min 后电流无任何变化，应结束试验。5.2.3 过流保护 过流保护试验应按下列步骤执行，电池簇充放电电流高于最高允许电流时，应自动终止或限制充电或放电，应无变形、无泄漏、无外壳破裂、无起火或爆炸现象：a）将电池簇 SOC 调整为 20%，启动外部直流供电设备，对电池簇充电达到电池簇最高正常充电电流；b）将电流在 5s 内从最高正常充电电流增加到 120%最高正常充电电流，并继续充电；c）当电池簇自动终止或限制充电，或电池簇 SOC 达到 100%，应结束试验。5.2.4 外部短路保护 外部短路保护试验应按下列步骤执行，电池簇应无变形、无泄漏、无外壳破裂、无起火或爆炸现象：a）将充满电量的试验对象正极端子和负极端子相互连接，短路电阻不应超过 5m；b）保持短路状态，直至符合下列任一条件时，应结束试验：1）试验对象保护功能起作用，并自动终止短路电流；2）试验对象外壳温度变化在 2h 内小于 4后，继续短路应至少 l h。5.2.5 过充电保护 5.2.5.1 过充电保护试验应按 5.2.5.2 执行，电池单体电压达到充电终止电压时应自动终止或限制充电，应无变形、无泄漏、无外壳破裂、无起火或爆炸现象。5.2.5.2 启动外部直流供电设备，对电池簇充电，直至符合下列任一条件时，应结束试验：a）试验对象自动终止充电电流；b)试验对象中电池单体电压达到充电终止电压的 1.05 倍。5.2.6 过放电保护 5.2.6.1 过放电保护试验应按 5.2.6.2 执行，电池簇中任一电池单体电压达到放电截止电压时应自动终止放电，应无变形、无泄漏、无外壳破裂、无起火或爆炸现象。5.2.6.2 以 1I3对电池簇持续放电，直至符合以下任一条件时，结束试验：a）试验对象自动终止放电电流；6 b）试验对象中电池单体电压达到放电终止电压的 0.9 倍。5.2.7 电池故障检测 储能系统应具备早期热失控预警系统，早期热失控预警系统应对电池运行数据实时分析，甄别电池运行异常数据，电池异常时应发出警报并注明缘由。5.3 储能系统辅助设施 5.3.1 温度控制 集装箱储能系统应具备温控系统，每个集装箱内 8 个边角温差不应高于 10，多个集装箱并联使用时，每个集装箱 8 个边角温度的平均值与其他集装箱的 4 个边角温度平均值温差不得大于 10。5.3.2 通风系统 5.3.2.1 储能系统集装箱等密闭空间应具备防爆型通风系统，当 H2或 CO 浓度大于 50106（体积比）时，应自动启动通风系统，直至可燃气体浓度降低到 50106（体积比）及以下。5.3.2.2 通风系统排风口至少上下各 1 处，每分钟总排风量不应小于设备间容积，可按扣除电池等设备体积后的净空间计算，应合理设置进风口、排风口位置，不应产生气流短路。5.3.3 火灾自动报警系统 5.3.3.1 额定容量大于 500kWh 的储能系统应配备固定自动灭火系统施。5.3.3.2 灭火系统应满足扑灭模块级电池明火且 24h 不复燃的要求，系统类型、流量、压力等技术参数应经国家授权的机构实施模块级电池实体火灾模拟试验验证。5.3.3.3 火灾自动报警系统应采用感烟探测器、感温探测器等单独或组合装置，当发生火灾时应发出警报。5.3.4 冷却液泄露探测系统 采用液态冷却的储能系统，应设置探测冷却液体积或冷却液泄露的探测系统，当泄漏时应在 3min内发现并报警，或在泄露不超过总体积的 10%时应发出警报。5.3.5 系统安全设计 5.3.5.1 系统防雷与接地、消防设施、火灾报警系统、视频监视系统应符合 GB 51048 的规定，视频及环境监控系统宜具备远方监视功能。5.3.5.2 系统防污、防盐雾、防风沙、防湿热、防水、防寒等措施应与应用环境条件相适应。5.3.5.3 系统接地电阻不应大于。5.4 监控系统 额定容量大于 100kWh 的储能系统应配置视频监控系统，视频监控摄像头不应低于 400 万像素，本地保留时间不应低于巡视周期且不应低于 7 天，云端存储时间不应低于 30 天。5.5 防爆要求 5.5.1 储能系统应安装防爆通风设备，室内安装储能系统应设置直排管道。5.5.2 储能系统集装箱等密闭空间应配置防爆泄压装置。6 抽查规则 7 对于同批次规格的梯次利用锂离子电池，每个项目应随机抽查 1 个样品开展上述试验。