储能系统安全性评估与应对建议-演讲课件

储能系统安全性评估及应对建议25-May-2023Contents▪

趋势：生活电动化▪

关键：电池系统安全焦虑▪

应对：安全评估▪

结语©SGSSociété

Générale

de

Surveillance

SA–

2023

–-SGSisaregistered

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ofSGSSociété

Générale

de

Surveillance

SA2►

趋势：生活电动化8007006005004003002001000201650.751.6201777.779.42018125.6127.052019120.6124.22020136.7136.62021352.1345.52022688.7705.8销量产量2018年取消汽车制造行业的外资限制，尤其是新能源制造领域。特斯拉宣布入华。2009年《汽车产业调整与振兴规划》，首次提出大规模发展新能源汽车的目标，同年启动“十城千辆”计划2007年《新能源汽车生产准入管理规则》，定义了新能源汽车，新能源汽车市场化的开端。2001年“十五”期间启动了“863计划”电动汽车重大专项2012年《节能与新能源汽车产业发展规划》，调整新能源汽车技术路线3电动中国：不只电动汽车-电动重卡--电动船舶--电动飞机-

所处阶段：已量产（逐

所处阶段：概念验证

所处阶段：论证步推广）（试用）

主要厂商：三一、宇通、徐工、北汽、金龙、一汽等

主要国家：挪威、瑞士、丹麦、德国、荷兰、中国等4电池储能：能源碳中和不可或缺的拼图◆

新能源发电作为主力的电力系统中，电化学储能将变成一个技术性需求：平抑电力系统波动；◆

截止到2022年底，新型储能项目累计装机规模超10GW，平均时长2小时以上，比2021年增长100%以上；◆

在2022年投运的新型储能系统中，锂电池占比超90%。5►►关键：电池系统的安全焦虑英国2020.09利物浦风电场1起Europe韩国2017-2020灵岩等29起电池自燃Asia

Pacific38%电池浸水美国2012-20195%中国2017-2021APS亚利桑那州等3起山西江苏北京等4起North

America日本2011NGK1起Asia

PacificAsia

Pacific正常充电过充电澳洲202214%充电故障1%5%VBB1起Asia

Pacific6►►►应对：安全评估❑

控制系统❑

管理和维护▪▪▪维护人员对BMS、PMS和EMS之间的信息缺乏共享；PCS与电池保护系统操作顺序未协调；▪▪服役环境管理不善；环境中湿度和粉尘含量超标，引起绝缘性能降低；在PCS故障排除后未检查电池状态的情况下重启系统，导致系统在交流侧和直流侧的冲突。▪异常现象汇报未做好。❑

电气安全❑

电池▪▪▪▪▪直流侧短路；▪▪电池生产过程中存在缺陷；直流接触器击穿；绝缘失效造成电弧；交流输入端电线烧坏；电池直流接触器的绝缘性能降低。许多事故使用同一工厂同一批次生产的电池；电池里面极片上活性物质的涂层不良等。▪7储能系统安全设计储能系统安全设计电化学安全机械结构安全弱电安全高压安全热安全使用安全•

正负极活性材料及极片设计；•

隔膜；•

钣金箱体；•

SMC+钢托架；•

碰撞安全；•

挤压安全；•

振动；•

电压、电流、温度采样；•

绝缘；•

低温加热；•

热场分析；•

保温设计；•

温度场均衡；•

过温•

热失控预警；•

热扩散报警；•

箱体内部火灾抑制或消防；•

外部防护•

耐压；•

CAN通讯；•

EMC；•

高压连接器；•

MSD；•

电芯封装；•

过充保护；•

内短防护•

SOC、SOP、SOH估算；•

HVIL故障；•

绝缘故障；•

充电安全；•

欠压•

盐雾、酸雨腐蚀；•

BMS及预警；•

采样线断路；•

检测精度•

锈蚀；•

防水防尘8事故发生后的防护❑

何时启动？❑

安装位置？❑

风量？❑

水？全氟己酮？七氟丙烷？液氮？❑

何时介入？❑

持续时间？9关于热失控标准热失控的定义GB/T36276

电池单体内部放热反应引起的不可控温升现象IEC62619电芯内由放热反应引发的不可控剧烈温升UL

1973

&UL

9540A一种电化学电池以不可控制的方式通过自加热升高其温度的事件

锂离子电芯热失控的普遍性，决定了储能系统热失控发生后的防护是一种必然选择；

对电池的热失控防护措施如同为电池储能系统“绑安全带”；图片：Feng

X,etal.

Thermal

runawaymechanism

of

lithium

ionbatteryfor

electricvehicles:A

review.Energy

Storage

Materials,2018,

10:246-267.10电芯产气--参数对比LFP电池样品2NCM电池样品5参数样品1样品3样品4样品6容量封装3.2V*100

Ah3.2V*280

Ah3.2V*96

Ah3.6V*2.23

Ah75

Ah3.73V

*55Ah样品信息方壳方壳方壳18650圆柱软包

NCM811软包产气量开阀温度失控温度--~160

L~280~300~8%--~3

L~120~120

L~140

L~160~2307.0%6.0%~250

°C~275°C~9.5%~8%~275~300~7.5%~6%----~185@常温~7.0%~6

%~7.8%--燃烧下限@开阀温度~7%最大爆炸压力~660

kPa~130

cm/s~800

kPa~65cm/s~560

kPa~90cm/s--~510

kPa--~730

kPa~50cm/s燃烧速率~40cm/s11模组产气—气体成分在线分析◆

在线气体分析系统由傅里叶红外+氢气传感器+FID构成；◆

氢气的产生滞后于其他气体；◆

气体成分繁杂多样，包括一些有毒气体，如CO,

HF,HCN等。12模组产气—烟气浓度在线分析1.210.80.60.40.20受测模组13►►►►应对建议◼场地设计（地下停车场）

通风足量

烟气疏导

电气隔离

漏液导流◼部件选配

线缆防腐蚀

接头绝缘14结语

不仅仅是储能电池系统，还有动力电池系统：◼

电池起火2/3以上发生在充电时或充电后的等待期◼

未来的

V2G(vehicle

togrid)场景下，动力电池也是储能系统

进一步关注：热失控烟气毒性的定量分析与毒性分级◼

CO◼

HF、PF3◼

N2O、NOx15我们是SGS国际公认的测试、检验和认证机构SGS概览Nº1

97,000名2,650个7大全球化服务本土化专业能力国际公认的测试、员工分支机构和实验室全球性行业检验和认证机构SGS在中国通标标准技术服务有限公司（SGS中国）成立于1991年，总部位于北京，是SGS集团和隶属于国家市场监督管理总局系统的中国标准科技集团共同组建的合资公司，中国境内首家获得CNAS（中国合格评定国家认可委员会）ISO17020认可的外资检验机构，也是国内获CNAS认可范围最广的外资认证机构资质完备的实验室网络，获得包括CNAS,CMA,IECEE,GS,DAKKS,UKAS,HOKLAS,KFDA,JPMA,ISTA,CCC,cGMP等多家国际权威机构颁发的实验室认可SGS新能源业务的全球布局ASIAChangchunSuzhouGuangzhouWuhanNingboShanghaiShenzhenTianjinChongqingManesar

–

DelhiPuneChennaiRayongAMERICASTroy(MI)Lapeer

(MI)Taylor

(MI)Empire

(CO)Aurora

(CO)Columbus

(IN)Fairfield

(NJ)Suwanee

(GA)MexicoCitySao

PauloChonburiAnyangGunpoDongtanYokohamaNewTaipei

CityXindian

DistrictTainan

city3MunichHertenBattery

lablocationUnderdevelopmentGetafeCasablanca19SGS电池实验室BATT

TeamNov.,2014Aug.,

2018ShenzhenBattery

ShenzhenBattery

LabAug.,

2019ShenzhenBattery

LabobtainedNRTLqualificationLabwasexpanded.

obtainedA2LAqualificationCOTeamApr.,

2012ShenzhenBattery

LabobtainedCBTLqualificationJan.,

2017ReceivedENECMar.

&Oct.

2017Obtained

CBTLqualifications

forswitchand

reel

productsMar.

2018Approved

by

CPS

asanRTLlabApr.,

2016WPC

Teamthe

large-scale

approvalexpansion

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2011ShenzhenBattery

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2017

Nov.,

2017Mar.,

2018

Mar.,

2018

Jun.,

2018WPCObtainedcompatibility

ordersLab

for

BPP

testing

exceedednumber

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WPCauthorizedlab

forEPPSZWPCLabJan.,

2016Expanded

intoShenzhencomponents&parts

LabAuthorizedOct.,

2010ShenzhenBattery

Labwasestablished.establishedapprovedcapabilityone

million

approved2007

2008

2009

2012

2014

2015

2016

2017

2018SGSSZSafety

LabSZSafetywasApprovedby

CNAS

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CBTLestablished

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BATT

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SCCandNRcanand

ETICStobe

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tolaunchCPS;

approvedbyby

CMACTIAtobeabletocertify

CITANorthAmerican

andMexicocertificationby

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abletocertifyCB,SGSGS-Mark,FIGCCcertify

ENEC.

Approved

BPS;take

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AustraliainMarch2007.certify

CEandEPCS,PSE,

SGSProductSafety

Mark,SGSNAbusinessby

WPC

tolaunchWPC(QI)

testing.RCMregistration

andSAAapplicationbusinessPF/SPLTeamNov,.

2013ConductedJun.,

2014Noise

testJun.,

2014HeadphoneperformanceMar.,

2016Launchedthe

IPXXMar.,

2017E-commerceand

retailerbusiness

inmainlandAug.,

2010ShenzhenPerformanceLabOct.,

2010LaunchedKAprotocolbusinessJun.,

2011LaunchedSPLJul.,

2013Establishedanechoicchamberelectroacoustic

standard

istesting

rental

approved

bycert.projecttest

standard

projectisapproved

byCANSestablishedbusinessCANSChina

startedEnergyTeamDec.,

2008

Sep.,

2009EnergyDec.,

2012Energy

business

ExpandedOct.,

2015Dec.,

2016Received

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first

Received

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2018Expanded

HongKong

TV

EnergyEfficiency

Businessteam

wasobtained

CNASfirst

NRCANcertificateCalifornia

battery

Energy

Starcharger

system

certificatebusinessestablished

qualification20SGS电池实验室业务范围21SGS电池实验室业务—典型电池认证计划欧盟北美中国日本韩国印度澳洲中国台湾UNUL1642UL2054

UL62133UL2056GB31241GB/T35590-2017GB/T18287-2013Appendix9J62133便携式应用轻型动力车IEC/EN

62133-2KC

62133IS16046CBto

RCMCNS15364UL2743IEEE1625IEEE1725EN

50604-1IEC62660-1/2/3(EN15194)GB/T36972-2018(GB17761-2018)GB/T36672-2018UL2271UL1642UN/ECER136PartII--AIS-038----UN/ECER136PartIIUN

38.3UL1973UL1642UL9540A工业应用-固定式储能IEC62619IEC63056GB/T36276-2018JIS

C8715-2JIS

C8715-2KC

62619----CEC

listed------工业应用-工业机械与车辆UL2580UL2271IEC62619----------GB/T31467.1/.2/.3GB/T31484/5/6GB38031IEC62660-1/2/3UN/ECER100PartIIUL2580UL1642UN/ECER100PartII新能源汽车AIS-03822实验室能力展示充放电测试中心：可对一次/二次电池，进行常温或高低温下的充放电测试。Chargeand

DischargeTestingCenter:Chargeand

discharge

testing

forprimary/secondary

batteries

at

normalor

high

and

low

temperature.内短针刺挤压一体机Batteryforced

internalshortcircuittest,

crush