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文档简介
一、任务来源及编制背景
(1)任务来源
2024年10月12日,中关村储能产业技术联盟发布了《关于2024
年度第二批联盟标准立项的公告》,立项《储能用浸没式冷却液性能测
试方法》团体标准,(计划号:CNESA2024007),本标准依托于“冷
却液相容性测试、安全评价及老化评估技术研发”项目的资助支持,由
中国石油大学(华东)提出,由中关村储能产业技术联盟归口管理,由
孔得朋等负责主要编制工作。
(2)编制背景
储能电站的安全问题一直是行业发展的关键挑战。随着全球能源结
构转型和新型电力系统的构建,储能技术快速发展,也使其热失控风险
日益增加。这不仅会造成大量经济损失,更对人员安全构成严重威胁。
浸没式液冷技术以其卓越的热管理性能,为储能电站的安全运行提供了
新的解决方案,但其在储能长期使用过程的性能特性变化方面还存在一
定空缺。因此,对储能用浸没式冷却液性能测试方法的制定,对于提升
储能电站的安全标准、管理规范具有重要意义,是实现电池储能系统安
全防护的关键步骤。
二、标准编制目的与意义
为支撑自我改进及相关监督,本文件从相容性、安全性、电池电化
学性能、热失控扩散性能、浸没式冷却液电池热失控五个方面对储能用
浸没式冷却液进行综合评价,为今后的电池储能系统的冷却液选择工作
提供依据和指导,助力电化学储能行业安全健康发展,推动国家新能源
战略实施和“双碳”目标的实现。
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三、工作过程
整个标准编制过程按照前期调研、大纲编制、立项申请、专题研讨、
初稿编制、征求意见、送审、报批进行,详细过程如下。
(1)前期调研主要包括文献调研和项目调研,文献调研主要收集现
有的国内外相关的储能用浸没式冷却液性能标准和已有的其他行业的安
全评价及试验方法;项目调研主要调查现有储能电站和电池相关产业,
重点调查储能用浸没式冷却液性能在使用中存在的问题和锂离子电池储
能电站发生事故实际导致的危害情况。
(2)2023年10月-2024年4月,中国石油大学(华东)组织编制
标准草案
(3)2024年4月,中关村储能产业技术联盟组织了标准草案研讨
会,会议详细讨论了标准的涉及内容,确定了标准的大纲。
(4)2024年4月-11月,调研了储能用浸没式冷却液相关产业,完
善标准草案。
(5)2024年10月12日,通过联盟组织的专家组审核,正式立项,
立项编号为CNESA2024007。
(6)2025年3月25日,中关村储能产业技术联盟组织召开了线上
研讨会,会上中国石油大学(华东)介绍了本标准的编制情况和后续的
进度安排,来自应急管理部天津消防研究所、中国石油大学(华东)、
南方电网、广西电网、新源清材、新源智储、海博思创等10余家单位
30余名企业代表参与了会议。会议详细研讨了标准的试验布置、冷却液
安全性测试以及试验步骤等条款。
(7)2025年3月-8月,中关村储能产业技术联盟通过线上沟通组
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织工作组对标准进行了修改,完成征求意见稿。
(8)2025年8月-2025年9月,中关村储能产业技术联盟通过团体
标准信息平台、联盟网站、会员服务邮件等方式公示本标准,公开向社
会和联盟会员单位征求意见。
四、行业及标准情况
1、行业发展现状
储能电站作为新能源转型和新型电力系统构建的关键技术,在全球
范围内得到快速发展,也在全球能源结构中扮演着越来越重要的角色。
然而,随着储能技术的大规模应用,其安全性问题也日益凸显,尤其是
热失控导致的火灾和爆炸事故频发,对人员安全和环境构成了严重威胁。
据不完全统计,自2009年11月以来,全球范围内共发生了117起
储能相关事故,其中2018年以前储能电站事故较少受到关注,但2021
年之后随着储能系统的快速普及,事故数量有所增加。2024年前10个
月所发生的储能相关事故已超过2023年全年数据。
储能电站的热失控问题被认为是行业发展的最大难题。电池内部和
系统的热失控难以完全避免,不可能做到绝对安全。因此对其热管理技
术的发展显得越发重要。并随着锂离子动力电池的储能密度不断提升以
及对散热要求的不断提高,液体冷却技术在国内外得到了广泛的关注。
按其与蓄电池的直接接触程度不同,可将其划分为直接液冷和间接液冷。
直接液冷,即浸入式液体冷却,具有散热效率高、能耗低、节省空间、
性能稳定、噪声小等特点,是一种高效的冷却方式,为储能电站的安全
运行提供了新的解决方案。然而以往的研究主要集中在对于冷却效果上,
而对于冷却液在长期使用过程中的理化特性的变化研究较少。
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在此背景下,制定《储能用浸没式冷却液性能测试方法》标准显得
尤为必要。该标准旨在为今后提升储能电站的安全标准、管理规范工作
提供依据和指导,助力电化学储能行业安全健康可持续发展。
2、标准化现状
现有国内测试标准:
GB/T36276-2023:电力储能用锂离子电池,规定了电池电性能、环
境适应性、耐久性能、安全性能等要求。
GB/T14832-2008标准弹性体材料与液压液体的相容性试验,规定
了弹性体与液体液压液体相容性的试验方法和定义。
GB/T13464-2008物质热稳定性的热分析试验方法,规定了用差热
分析仪和差示扫描量热仪测量物质稳定的试验方法所用的仪器和材料、
实验步骤、实验结果、精确度和安全事项等。
现有国外测试标准:
IEC63177:2024:电气绝缘液体与结构材料相容性试验方法,阐述
了不同液冷电气如水龙头更换器、电容器和旋转机等与电绝缘液体的测
试方法。
IEC62619:2022:电气储能装置的安全标准,涵盖了设计、测试和
维护的要求。
IEC62660:锂离子电池的安全标准,包括热失控测试和性能测试。
UL9540A:用于评估大型电池储能系统的热失控传播的测试标准,
是美国广泛使用的一个标准。
3、与国内外相关标准的关系
浸没式液冷作为锂电池的热管理方法正在逐渐应用于储能领域,而
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对于锂电池储能系统的安全性各国在应对这一技术挑战时,均制定了相
应的标准和规范。这些标准涵盖了电池设计、制造、测试以及系统集成
等多个方面,对锂离子电池的热失控风险防范提出了具体要求。
在全球范围内,诸如IEC(国际电工委员会)和UL(美国保险商实
验室)等权威机构已经制定并发布了多套针对锂离子电池及其储能系统
的规范。这些规范,包括IEC62619、IEC62620和UL9540等,详尽地
阐述了电池系统在安全测试和性能标准方面的要求,特别关注了热失控
现象及其防护措施。它们为世界各地的电池制造商和系统整合商提供了
宝贵的技术参考。尽管如此,现有的国际规范主要集中于电池本身的安
全性能,而对于浸没式液冷应用场景下冷却液的性能变化,目前尚缺乏
专门的指导性文件。
在国内市场,锂离子电池安全性相关的标准体系正不断得到加强和
完善。中国电池工业协会以及国家市场监督管理总局等监管机构已经制
定并发布了若干涉及锂离子电池安全的标准,例如GB/T36276《电力储
能用锂离子电池》和GB/T36672《储能系统并网技术规范》。这些规范
在一定程度上包括了锂离子电池热失控的预防措施,但并未专门针对锂
离子电池在浸没式液冷环境下热失控电化学性能的变化进行规定。
因此,本标准的制定不仅是对现有国内外标准的补充和完善,更是
对锂离子电池储能系统安全性评估的进一步深化。
五、标准内容说明(需论证所有指标的确定依据,包括确定范围的
考虑)
(1)条款1:适用范围。
条款说明:适用于储能用碳氢化合物、硅油类、酯类浸没式冷却液
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的性能测试,其他类型冷却液可参照执行。
(2)条款8.1.2.2:储能用电池实验容器的长宽为电池长宽的1.5倍,
储能用电池模块实验容器的宽度需按照模块中电池数量调整,具体为单
体电池容器宽度的数量倍数,其余参数不变。实验时,储能用电池与冷
却液的体积比为1:3。
条款说明:电池热失控实验过程中,电池会膨胀并喷出大量气体,
常规热失控实验需要夹具对电池进行固定。而浸没条件下热失控实验对
电池进行常规固定较为困难,因此选用长宽仅为电池1.5倍的容器进行
相关实验可以防止热失控过程中因电池开阀后倾倒对实验结果的影响,
并简化固定方法。
(3)条款8.2.1.1.3:根据Arrhenius公式,利用加速老化方法推算
橡胶材料寿命,即在100℃条件下,168h、336h、504h、672h分别可
对应设计寿命为8年、16年、24年、32年。
条款说明:浸没液在长期使用过程中会不可避免发生老化,老化后
浸没液的理化性能可能会发生相应变化,而老化实验的实验周期往往较
长。因此以100℃一方面可以检测浸没液在高温条件下的性能,更重要
的便是加速浸没液老化,在短时间内得到老化后的浸没液理化性能数据。
(4)条款10.3:试验过程中,应保持电池的额定容量差值不超过
5%,同时应该采用同一型号同一批次电池进行热失控试验。
条款说明:电池额定容量对电池热失控的影响较大,通常情况下容
量越大,电池热失控的危险性越高。因此为保证试验结果的可重复性与
可对比性,应对试验电池的额定容量差值进行限制。此外,由于制作工
艺、生产时间等条件都对电池影响较大。因此为保证电池的一致性,需
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要对电池型号与电池批次进行限制,从而保证试验结果的可信性。
六、标准的创新性与先进性
本标准首次提出了针对储能用浸没式冷却液性能的测试方法,从“相
容性”、“安全性”、“电化学性能”三个维度建立了一个立体的测试
方法,通过实验进行与电池材料相容性的验证;通过燃烧实验等对冷却
液的安全性进行验证;通过热失控实验对电池电化学性能进行验证;进
而为储能浸没式液冷的冷却液选型提供参考,该标准的实施将有力推动
锂离子电池储能系统的安全健康发展。
七、标准中涉及专利情况
不涉及
八、标准实施后预期的经济和社会效益
《储能用浸没式冷却液性能测试方法》标准的实施,将对我国锂离
子电池储能行业的发展带来显著的经济和社会效益。具体分析如下:
经济效益:储能用浸没式冷却液性能测试方法的确定,可以确保储
能电站使用的浸没式冷却液满足特定的性能要求,从而降低储能电站火
灾的发生率,减少因火灾导致的人员伤亡和设备损毁。这将大幅降低企
业或个人在事故处置、设备修复和赔偿方面的成本,从而提高企业的整
体效益和市场竞争力,并且能减少不必要的人员伤亡。此外,标准的实
施将激励企业进行技术创新,开发更高效、更安全的浸没式冷却液产品,
从而提高储能电站的整体性能和安全性。
社会效益:储能电站的安全运行对于保障电力供应的稳定性和可靠
性至关重要。本标准的实施能够有效提升整个储能行业的安全标准和管
理规范,有助于降低火灾风险和提高储能电站的安全性,从而增强公众
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对新能源技术的信心,促进社会对清洁能源的接受和使用,有助于实现
可持续发展目标。此外,浸没式液冷技术相较于传统的热管理技术,具
有更高的能效和更低的环境影响。通过实施性能测试方法标准,进一步
优化液冷技术,减少能源消耗和温室气体排放,对环境保护产生积极影
响。
九、采用国际标准和国外先进标准情况,与国际、国外同类标准水
平的对比情况,国内外关键指标对比分析或与测试的国外样品、样
机的相关数据对比情况
在编制《储能用浸没式冷却液性能测试方法》过程中,我们对国际
标准和国外先进标准进行了全面的研究和分析,并与国内现行标准进行
了深入的对比,以确保本标准具有国际先进性和适应性。
在对比国内外标准时发现,诸如UN38.3、GB38031-2020等在试验
方法的精细化程度、火灾传播路径的研究以及热失控情况下的安全性评
估等方面已经非常成熟。此外,GB/T36276-2023对储能用锂离子电池进
行了综合评价。但随着大容量电池的广泛使用,以及电池热管理技术的
发展,储能用浸没式冷却液与电池系统的相容性、安全性等方面的问题
也许相关标准进一步规范。因此,本标准在参考这些国际标准的基础上,
针对储能用浸没式冷却液性能进行评价。相比之下,本标准提出了更加
适合国内需求的评估方式,对相关储能系统的冷却液测试提供参考依据。
十、与现行相关法律、法规、规章及相关标准,特别是强制性标准
的协调性
在编制《储能用浸没式冷却液性能测试方法》时,充分考虑了现行
相关法律、法规、规章及相关标准,特别是强制性标准的协调性,以确
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保本标准的科学性、适用性和可操作性。本标准的制定基于现有的国家
法律法规以及行业标准,力求与现行法规和标准体系相一致,并在适用
范围内弥补了现行标准的空白。
首先,本标准参照了《电力储能用锂离子电池》(GB/T36276)、
《粘度测量方法(旋转法)》(GB/T10247-2008)、《金属材料维氏
硬度试验》(GB/T4340.1-2024)、《石油产品闪点和燃点的测定克利
夫兰开口杯法》(GB/T3536-2008)等国家标准,确保了本标准与储能
用冷却液的相容性和安全领域相关法规、标准的一致性和兼容性。此外,
本标准还借鉴了国际标准如《橡胶性能的标准测试方法》(ASTMD471-22)
和《着火反应测试-热释放,产烟量和质量损失率(Reaction-to-firetests
-Heatrelease,smokeproductionandmasslossrate)》(ISO5660-1:2015)
中的部分内容,以确保在国际标准与国内法规之间的协调和一致性,从
而增强本标准的国际适应性和竞争力。
综上所述,本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准,特别
是强制性标准之间具有良好的协调性,确保了标准的合法性、科学性和
有效性。
十一、重大分歧意见的处理经过和依据
在《储能用浸没式冷却液性能测试方法》标准的编制过程中,各相
关单位和专家对标准内容进行了广泛讨论和深入研究。尽管编制组在起
草过程中力求科学严谨,并广泛征求了各方意见,但在某些关键技术问
题上仍存在一定的分歧。为确保标准的科学性、合理性和可操作性,编
制组对这些重大分歧意见进行了系统处理,以下是具体的处理经过和依
据。
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分歧意见的主要内容:主要包括标准的名称、对部分测试标准引用
在试验准备和试验步骤中是否保留以及对附录中的冗余内容是否进行精
简。
分歧处理经过和依据:针对以上分歧,编制组多次组织相关领域的
专家、企业代表和标准化研究人员召开专题讨论会,对各方意见进行深
入交流。此外,编制组广泛征求来自企业、高校、研究机构的反馈意见。
在处理分歧意见时,编制组主要依据科学性及行业实际情况等原则。
最终处理结果:经过反复讨论和综合考虑,编制组综合考虑,确定
了标准名称为“储能用浸没式冷却液性能测试方法”,这有助于避免储
能用冷却液性能测试的缺失;对试验准备和实验步骤中引用的测试标准
列出详细的标准名称和所在标准的位置;精简附录中的内容,删除关于
与试验无关的样品要求和对标准中表格格式进行优化。
通过以上处理过程,编制组成功化解了标准编制过程中的分歧,确
保了《储能用浸没式冷却液性能测试方法》标准的科学性、合理性和广
泛适用性。这一处理过程也为未来标准的修订和优化奠定了良好的基础。
十二、标准性质的建议说明
《储能用浸没式冷却液性能测试方法》标准属于推荐性团体标准,
由团体成员约定采用或者按照本团体的有关规定供社会自愿采用,其制
定旨是为浸没式液冷应用条件下的锂离子电池储能系统冷却液的与电池
材料的相容性,冷却液的安全性,锂离子电池热失控的电化学性能的测
试方法提供参考,进而优选出储能用浸没式冷却液的优选方案。由于浸
没式液冷的热管理方法逐渐应用在锂离子电池储能系统,该标准的实施
有助于规范行业行为,提升整体安全水平,减少由于冷却液的缺陷导致
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电池发生热失控的风险。
十三、贯彻标准的要求和措施建议(包括组织措施、技术措施、过
度办法、实施日期等)
(1)组织措施
为了确保《储能用浸没式冷却液性能测试方法》标准的有效实施,
需要在全国范围内形成多层次、多部门的协调机制。建议成立由中关村
储能产业技术联盟、研究机构、高校和相关企业组成的标准推广与实施
委员会,负责统筹和协调标准的贯彻工作。由中关村储能产业技术联盟
组织开展培训和宣传活动,帮助相关单位和人员深入理解标准内容,确
保其在实际应用中的一致性和有效性。
(2)技术措施
人员培训:制定详细的培训计划,涵盖试验方法、数据处理、结果
分析等内容。确保参与标准实施的技术人员具备必要的理论知识和实践
技能,以便能够准确执行标准的各项要求。
数据共享与交流:建立行业内的数据共享平台,鼓励各实验室和企
业分享试验数据和实施经验。这有助于提高标准的执行效率,并推动标
准的进一步完善。
(3)实施日期
为确保各相关单位有充足的时间进行准备,建议本标准自发布之日
起,设定3个月的准备期,并于准备期结束后正式实施。具体实施日期
建议为标准发布后的第90天。在此期间,所有相关单位应完成必要的组
织和技术准备工作,以确保标准的顺利执行。
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十四、废止现行相关标准的建议
不涉及
十五、其它应予说明的事项
警示——由于本标准涉及锂离子电池热失控实验及浸没液燃烧实验,
组织和参观本试验的所有人员需注意可能存在的危险。热失控试验过程
中可能出现锂离子电池鼓胀、漏液、有毒气体释放、起火、爆燃、爆炸
等危险;浸没液的燃烧实验过程中可能出现有毒气体释放、高温、粉尘、
爆炸等危险,且试验后电池与浸没液残留物处理过程中也可能存在一定
危险。因此,实验室需配备安全防护装备和相应的灭火设施,并做好应
急处置预案。试验人员需进行必要的培训,以确保按照规定的安全规程
进行操作。测试结束后,试验样品按照当地规定处理。使用本标准的人
员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问
题,使用者有责任采取适当的安全和健康措施,并保证符合国家有关法
规规定的条件。
《储能用浸没式冷却液性能测试方法》标准起草小组
2025年8月6日
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储能用浸没式冷却液性能测试方法
(报批稿)
编制说明
标准起草组
2025年8月
一、任务来源及编制背景
(1)任务来源
2024年10月12日,中关村储能产业技术联盟发布了《关于2024
年度第二批联盟标准立项的公告》,立项《储能用浸没式冷却液性能测
试方法》团体标准,(计划号:CNESA2024007),本标准依托于“冷
却液相容性测试、安全评价及老化评估技术研发”项目的资助支持,由
中国石油大学(华东)提出,由中关村储能产业技术联盟归口管理,由
孔得朋等负责主要编制工作。
(2)编制背景
储能电站的安全问题一直是行业发展的关键挑战。随着全球能源结
构转型和新型电力系统的构建,储能技术快速发展,也使其热失控风险
日益增加。这不仅会造成大量经济损失,更对人员安全构成严重威胁。
浸没式液冷技术以其卓越的热管理性能,为储能电站的安全运行提供了
新的解决方案,但其在储能长期使用过程的性能特性变化方面还存在一
定空缺。因此,对储能用浸没式冷却液性能测试方法的制定,对于提升
储能电站的安全标准、管理规范具有重要意义,是实现电池储能系统安
全防护的关键步骤。
二、标准编制目的与意义
为支撑自我改进及相关监督,本文件从相容性、安全性、电池电化
学性能、热失控扩散性能、浸没式冷却液电池热失控五个方面对储能用
浸没式冷却液进行综合评价,为今后的电池储能系统的冷却液选择工作
提供依据和指导,助力电化学储能行业安全健康发展,推动国家新能源
战略实施和“双碳”目标的实现。
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三、工作过程
整个标准编制过程按照前期调研、大纲编制、立项申请、专题研讨、
初稿编制、征求意见、送审、报批进行,详细过程如下。
(1)前期调研主要包括文献调研和项目调研,文献调研主要收集现
有的国内外相关的储能用浸没式冷却液性能标准和已有的其他行业的安
全评价及试验方法;项目调研主要调查现有储能电站和电池相关产业,
重点调查储能用浸没式冷却液性能在使用中存在的问题和锂离子电池储
能电站发生事故实际导致的危害情况。
(2)2023年10月-2024年4月,中国石油大学(华东)组织编制
标准草案
(3)2024年4月,中关村储能产业技术联盟组织了标准草案研讨
会,会议详细讨论了标准的涉及内容,确定了标准的大纲。
(4)2024年4月-11月,调研了储能用浸没式冷却液相关产业,完
善标准草案。
(5)2024年10月12日,通过联盟组织的专家组审核,正式立项,
立项编号为CNESA2024007。
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