《电化学储能液冷系统设计技术要求》编制说明

安徽省地方标准编制说明标准名称电化学储能液冷系统设计技术要求任务来源（项目计划号）2023-3-117第一起草单位（盖章）合肥国轩高科动力能源有限公司单位地址安徽省合肥市包河区花园大道566号参与起草单位中国科学技术大学、合肥工业大学、中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司、安徽省建筑设计总院股份有限公司标准起草人（全部起草人，应与标准文本前言中起草人排序一致）序号姓名单位职务职称电话编制情况1、编制过程简介2023年12月6日，收到《安徽省市场监督管理局关于下达2023年第三批安徽省地方标准制修订计划项目的通知》（皖市监函〔2023〕622号）后，申报的《电化学储能液冷系统设计技术要求》地方标准获批立项，计划编号为2023-3-117项，成立标准编制小组，开始收集相关资料、走访调研、编制标准等工作。2023年12月至2024年2月，合肥国轩高科动力能源有限公司作为标准的主持单位，按照安徽省地方标准制定要求，组织标准编制小组开展标准化工作，完成了标准草案的撰写，在标准的编制过程中，主要的工作内容如下：2023年12月，成立标准制定工作组，工作组进一步对标准制定的目的、意义及设计要求进行了充分讨论，确定了标准的制定思路、技术框架和工作计划；2024年1月，标准起草组根据前期的相关技术资料及行业技术发展情况，编写了标准草案。并邀请相关行业专家对标准草案进行了深入研讨；2024年2月，标准起草组结合专家研讨意见对标准草案进行修改完善，形成了征求意见稿。2、制定标准的必要性和意义必要性：储能在电源侧、电网侧、用户侧、集中式可再生能源并网、辅助服务等领域均得到了大规模应用，对节能减排、可靠性提高、电能质量改善、可再生能源渗透率提升和收益增值等具有重要的实际意义。电化学储能因具有高能量和功率密度、快速响应、高可靠性、长寿命、安装灵活等特点而易实现大规模应用，在新能源利用领域具有广阔的应用前景，已成为全球不同国家的研究热点和未来重点发展方向。当前，锂蓄电池正朝着大功率、高比能和高循环寿命方向迅速发展，大型锂电池模块已经作为储能电池进入了电力储能系统。随着储能系统容量的增大，电池组在充放电过程中产生大量热量，如不能有效散热，会导致电池温度不断升高，一方面可能造成整个系统的热失控，另一方面也会加速电池老化，缩短电池寿命。在当前技术水平下，储能温控技术大致可分为储能风冷和储能液冷两类。风冷温控技术整体结构简单且易于维护，成本较低，但是风冷系统散热效率低、易导致电池温度分布不均，已经逐渐不能满足储能系统的温控需求。液冷系统散热能力强、结构更加复杂且紧凑，不需要部署大面积的散热通道，占地面积相对较小。同时，由于冷却液的换热系数与比热容更高且不受海拔和气压等因素影响，液冷系统拥有比风冷系统更强的散热能力，更加适应储能项目大规模、高能量密度的发展趋势。在液冷系统蓬勃发展的市场环境下，涌现了不同样式的液冷设计形式，为确保储能电池系统的安全、提高储能电池系统寿命、实现智能化温控管理，规范电化学储能液冷的设计，提高储能产品设计质量是亟需解决的事情。意义：解决问题：通过储能液冷系统能有效控制储能电池系统的工作温度，降低电池热失控发生概率；延长储能电池系统使用寿命；提高储能电池系统可靠性。社会效益：储能液冷系统作为储能电池系统热管理的核心部件，规范储能液冷系统的设计，有助于促进安徽省新能源产业高质量发展；规范电化学储能液冷系统的开发和设计行为，保证新技术的储能产品安全可靠；指导储能企业快速成长，促进储能产品健康发展。产业发展：目前液冷系统设计质量层次不齐，且暂无相关标准可依。本标准的编写吸收借鉴目前行业内优秀设计经验，能够规范行业设计、提高设计质量、填补国内外电化学储能液冷系统标准的空缺，为电化学储能液冷设计提供成熟化、标准化的设计依据，加快建立和完善符合市场需求和行业创新的储能标准体系。储能液冷系统能对储能电池系统实现高效的热管理保护，确保电池的工作温度控制在最佳区间，保证其温度分布的均匀性，从而延长电池寿命，更从源头上降低储能电池使用过程中的危险性，避免火灾事故的出现。3、制定标准的原则和依据，与现行法律法规、标准的关系。原则和依据：本标准编制遵循“统一性、协调性、适用性、一致性、规范性”的原则，尽可能与国家通行标准接轨，注重标准的可操作性。本标准严格按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定进行编写和表述。与现行法律法规、标准的关系：本标准的制定符合《中华人民共和国标准化法》第十三条（为满足地方自然条件、风俗习惯等特殊技术要求，可以制定地方标准）及安徽省新能源产业发展战略的规定，也符合《安徽省地方标准管理办法》第九条“有利于科学合理利用资源，推广科学技术成果，提高经济效益、社会效益、生态效益，做到技术上先进、经济上合理”的申报范围。符合国家发布的《关于加快推进新型储能发展的指导意见》、安徽省发展改革委、安徽省能源局印发了《安徽省能源发展“十四五”规划》积极推动“可再生能源+储能”发展模式、GB/T36276-2023《电力储能用锂离子电池》等国家相关法规、政策、标准要求编制本标准。《电化学储能液冷系统设计技术要求》标准规范协调配套如下，通过以下标准相互协调作用，最终保证储能电池系统的设计与使用。序号标准名称标准作用备注1电力储能用锂离子电池将电力系统对电力设备的总体质量与安全需求层层分解到储能电池核心元件，关注从电池单体、电池模块到电池簇层级的关键参数以及性能的逐级传递和正确的逻辑关系，对电池各个层级都提出了明确要求GB/T36276-20232电化学储能电站设计规范规范电化学储能电站的设计，保障电化学储能电站质量和安全GB51048-20143电力系统电化学储能系统通用技术条件对电力系统电化学储能系统、储能设备提出技术要求GB/T36558-20234移动式电化学储能系统技术要求对移动电化学储能系统的基本功能、电气性能、电磁兼容、安全性能等提出技术要求GB/T36545-20235电化学储能电站安全规程电化学储能电站设备设施安全技术要求、运行、维护、检修、试验等方面的安全要求GB/T42288-20226电化学储能电站环境影响评价导则电化学储能电站全生命周期对各种环境影响因素的评价GB/T42318-20237电化学储能液冷系统设计技术要求对储能液冷系统的设计提出相关的技术要求，包括系统的方案设计、零部件选型及系统验证等本标准4、主要条款的说明，主要技术指标、参数、试验验证的论述（详细说明）主要条款：本标准的章节由范围、规范性引用文件、术语和定义、设计准则、系统设计、系统验证组成。其中“系统设计”和“系统验证”是本标准的主要技术内容。主要技术指标、参数：6系统设计本标准的主要技术参数包括对液冷机组的能效等级的确定：液冷机组的能效等级不应低于GB19577规定的3级能耗要求，GB19577中对液冷机组的能效等级划分了三种等级，液冷系统中选取液冷机组时，应遵循国家标准等相关要求，同时考虑经济性、环保性，明确液冷机组的能效最低应满足3级能效。本标准的主要技术参数包括液冷机组选型时的流量（Q）和制冷量（P）：液冷机组流量的计算公式：Q≥k×Q1×n，式中：Q——液冷机组额定流量，单位为升每分钟（L/min）；k——系统流量放大系数，取值范围通常为1.1～1.5；Q1——单个电池包额定工况下的液冷流量（L/min）；n——系统电池包数量。其中k值为经验值，是在行业内设计时经过大量研究统计而归纳的经验值。对于储能液冷系统，流量大小与电芯散热能力直接相关，为了保证系统中所有电池包的正常工作，每个电池包的流量宜大于等于设计流量，因此总流量的选型时须考虑一定的冗余。冗余系数根据实际情况可以调整，系数太小可能会导致散热不佳，系数太大会增加成本而且会增大系统的工作压强，这里系数建议取值范围1.1～1.5。Q1为液冷系统设计初始状态下确定的数值。液冷机组最小流量应不低于上述计算值，以此来保证机组流量能满足整个系统需求。液冷机组流量的计算公式：P≥k×P1×n，式中：P——液冷机组额定制冷量，单位为瓦特（W）；k——系统制冷量放大系数，取值范围通常为1.1～1.5；P1——单个电池包额定工况下的发热量（W）；n——系统电池包数量；其中k值为经验值，是在行业内设计时经过大量研究统计而归纳的经验值。为满足电芯对于降温和升温的性能要求，液冷机组的制冷量和制热量选型同样须考虑一定的冗余。冗余系数根据实际情况可以调整，系数太小可能会导致降温或者升温的效果不佳，系数太大会增加成本，这里系数建议取值范围1.1～1.5。P1为液冷系统设计初始状态下确定的数值。液冷机组最小制冷量不应低于上述计算值，以此来保证机组制冷量能满足整个系统最下发热量。本标准的主要技术参数包括冷却液参数（冰点、PH值、导热系数）冰点直接关系到冷却液产品的防冻能力，冰点越低，防冻能力越强。冷却液保持优异的防冻能力，使之在寒冷条件下保持自由流动，防止冻结后造成液体膨胀而导致冷却系统涨裂。根据不同地区的最低冰点，一般冷却液产品要比当地最低气温低5℃～10℃，即可满足防冻要求。冰点质量指标作为型号划分依据，试验方法采用SH/T0090。冷却液PH值范围：pH值是表征冷却液酸碱性的指标。从金属材料缓蚀机理表现看，碱性溶液利于形成稳定的保护膜，从而提高冷却液缓蚀性能。储能冷却液pH值在合适的范围内，才能具有良好的缓蚀性能，pH值过大或过小都将影响冷却液的使用效果和寿命。对于储能液冷板，一般防护技术而言，对铝金属的防护最佳的pH值范围是4.0～8.5；铁金属部件在高pH值会显示更稳定的耐腐蚀性；对于铜和焊锡类材料来说，其酸碱度控制在pH7.0～8.5范围也可以获得较佳的防护效果。因此综合考虑，本标准的pH值控制范围为7.0～10.0，试验方法可采用SH/T0069。冷却液导热系数：导热系数是表征冷却液换热能力的指标。导热系数越大，冷却液的换热能力越强，本标准冷却液在20℃时的导热系数要求为≥0.3W/（m·k），试验方法可采用ASTMD2717。7系统验证本标准的系统验证包含了对于系统温控的逻辑验证，标准中三种控制方式（液冷机组主控、BMS主控、液冷机组与BMS协同控制）基本涵盖了目前行业内常见的温控逻辑方式，为了确保控制逻辑的有