T-CNESA 1016.5-2025 锂离子电池储能系统安全性评价规范 第5部分：消防及电气系统性能测试方法

T/CNESA1016.5—2025锂离子电池储能系统安全性评价规范第5部分:消防及电气系统性能测试方法中关村储能产业技术联盟发布Ⅰ前言 引言 2规范性引用文件 3术语和定义 4测试条件 4.2测试仪器、仪表准确度 7测试步骤 9测试结果评定 附录A(规范性)电池模块热失控触发方法 A.3加热触发热失控 A.4过充触发热失控 参考文献 Ⅲ本文件按照/.１—«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ꎮ本文件是Ｔ/—«锂离子电池储能系统安全性评价规范»的第５部分ꎮＴ/—已经发布了以下部分:—第２部分:电池单体性能测试方法ꎻ—第３部分:电池模块性能测试方法ꎻ—第４部分:电池簇性能测试方法ꎻ—第５部分:消防及电气系统性能测试方法ꎮ请注意本文件的某些内容可能涉及专利ꎮ本文件的发布机构不承担识别专利的责任ꎮ本文件由中关村储能产业技术联盟提出并归口ꎮ本文件起草单位:南方电网调峰调频发电有限公司、应急管理部天津消防研究所、中国电子技术标准化研究院、苏州美华认证有限公司、广州鹏辉能源科技股份有限公司、阳光电源股份有限公司、中国科学技术大学、中国石油大学(华东)、北京卫蓝新能源科技股份有限公司、香港理工大学、广东省标准化研究院、国网湖南综合能源服务有限公司、中关村储能产业技术联盟ꎮ本文件主要起草人:胡振恺、李勇琦、卓萍、李晋、陈晔、张晋、储玉喜、许晓元、李紫婷、王晓冬、赵丽香、乐艳飞、陈篪、吴候福、郭军、户波、陈强、梅文昕ꎬ金凯强、孔得朋、平平、方华斌、李文俊、黄鑫炎、张磊、谢韵妍、伍珂、黄博文、俞乾、俞振华、万思成ꎮⅣ当前ꎬ锂离子电池储能系统的设计方案呈现多样化趋势ꎬ但火灾与爆炸事故仍时有发生ꎬ整体安全水平参差不齐ꎬ已成为制约其规模化推广应用的重要因素ꎮ建立一套科学、系统的安全评价方法ꎬ有助于精准识别储能系统各环节的风险薄弱点ꎬ推动产业链上下游协同创新ꎬ指导企业合理优化安全设计冗余ꎬ从而在保障安全的前提下ꎬ有效降低系统整体的安全边际成本ꎮＴ/—的制定将安全评价体系、评价指标、评价方法标准化ꎬ为今后开展锂离子电池储能系统的安全等级评价提供依据ꎮ由于锂离子电池储能系统安全评价涉及电池单体、电池模块、Ｔ/—«锂离子电池储能系统安全性评价规范»拟分为５个部分进行编制ꎮ—第１部分:安全分级要求ꎮ目的在于确立锂离子电池储能系统安全性能的分级方法ꎬ明确电池单体、电池模块、电池簇、消防及电气系统各部分的安全指标分级原则与等级评价规则ꎮ—第２部分:电池单体性能测试方法ꎮ目的在于规范电池单体安全性能指标的测试条件、测试流程与结果评定方法ꎮ—第３部分:电池模块性能测试方法ꎮ目的在于规定电池模块安全性能指标的测试条件、测试流程与结果评定方法ꎮ—第４部分:电池簇性能测试方法ꎮ目的在于规定电池簇安全性能指标的测试条件、测试流程与结果评定方法ꎮ—第５部分:消防及电气系统性能测试方法ꎮ目的在于规定储能系统消防及电气系统评价测试条件、测试流程及结果评定方法ꎮ本文件聚焦储能系统安全链条中消防及电气系统安全ꎬ确立了消防及电气系统安全的测试方法ꎬ描述了测试条件、仪器设备、样品要求和具体的测试步骤ꎬ为消防及电气系统安全分级评价提供技术依据ꎮ锂离子电池储能系统安全性评价规范第５部分:消防及电气系统性能测试方法本文件描述了锂离子电池储能系统中消防及电气系统安全分级评价的性能测试方法ꎮ本文件适用于.ｈ以上的直流侧锂离子电池储能系统用消防及电气系统ꎮ下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款ꎮ其中ꎬ注日期的引用文件ꎬ仅该日期对应的版本适用于本文件ꎻ不注日期的引用文件ꎬ其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件ꎮ/—电力储能用锂离子电池Ｔ/.２—锂离子电池储能系统安全性评价规范第２部分:电池单体性能测试方法Ｔ/.４—锂离子电池储能系统安全性评价规范第４部分:电池簇性能测试方法和定义适用于本文件ꎮ电池预制舱用于安装储能电池系统ꎬ便于在工厂进行组装、运输和现场进行快速安装的舱(柜)体ꎮ注:由箱体、支架、温度控制和通风等辅助设施组成ꎮ]测试应在下列条件下进行:)气压:~ꎮ测量仪器、仪表准确度应不低于以下要求:２ｄ)湿度测量装置:±(相对湿度)ꎻ)时间测量装置:±０.ꎮ用一致ꎬ其中电池单体和电池模块应满足/—的相关规定ꎮ６.１.２锂离子电池储能系统探测预警装置、火灾抑制装置、通风排烟装置的主要技术参数以及安装方式、安装位置、动作逻辑等应与实际工程应用一致ꎮ测试用电池模块应先按制造商要求的方式放电到截止电压ꎬ静置至少ꎬ然后按制造商要求的方式充电到满电状态ꎮ按照制造商提供的方案设置探测装置ꎬ包括但不限于气体探测器、压力探测器、声信号探测器、电信号探测器、温度探测器等ꎮ电池预制舱舱内和电池模块内探测预警装置应符合６.１的要求ꎮ选取距离电池预制舱舱级探测预警装置最远的１个电池模块作为热失控触发对象ꎬ典型测试布置可参考图１所示ꎬ涉及舱级探测预警应在触发电池模块周边布置电池模块壳体ꎮ块内探测预警装置或泄压阀最远的位置ꎮ将探测预警装置调整至工程实际应用的自动状态ꎮ３电池模块内部电池单体泄压阀开启泄气直至发生热失控、探测预警装置发出报警信号ꎮ平行做两次测试ꎬ取其最小值ꎮ)式中:—热失控发生时间ꎻ—报警信号发出时间ꎮ部、底部分别设置不少于３个氢气探测器和３个氧浓度传感器(典型布置见图２)ꎬ并进行独立数据采集ꎮ图２氢气、氧气探测装置安装位置示意图４选取距离实际工程设置的探测装置最远的１个电池模块作为热失控触发对象ꎬ其余位置用电池模块壳体填充ꎮ距离电池模块内探测预警装置或模块泄压阀最远的位置ꎮ动ꎬ若未联动启动则在热失控发生后手动启动通风排烟装置ꎮ 电池预制舱内的平均混合气体浓度Ｖ混按照式(２)计算:式中:ｎ—传感器的个数ꎬ、、……ꎻ—第ｉ个氧浓度传感器测点处的氧气浓度ꎬ％ꎮ的要求准备测试用电池模块、电池簇支架、电池预制舱箱体与火灾抑制装置ꎮ在触发电池模块上、下、左(适用时)、右(适用时)相邻位置各布置１块真实电池模块ꎬ其余位置用电池模块模型填充ꎮ将引燃装置布置在电池模块排气通道外侧ꎮ将火灾抑制装置调整至工程实际应用的手动启动状态ꎮ７.３.２.３电池模块内部电池单体泄压阀开启泄气直至发生热失控ꎬ启动引燃装置引燃热失控产生的气体ꎮ测试记录明火扑灭时间、触发热失控电池单体测得的最高温度恢复到℃所需的时间、复燃与热失控扩展情况ꎮ降温速率按照式(３)计算:５Ｒ—从最高温度点降至参考温度(℃)期间的平均降温速率ꎬ单位为摄氏度每分钟(℃/)ꎻ—触发热失控电池单体测得的最高温度ꎬ单位为摄氏度(℃)ꎻ—参考温度ꎬ取值℃ꎻ—触发热失控电池单体从热失控最高温度恢复到参考温度的时间ꎬ单位为分钟()ꎬ若参考温度对应多个时间点ꎬ取其中的最大值ꎻ—达到最高温度的时刻ꎬ单位为分钟()ꎮ按照制造商要求的方法对储能系统初始化充电ꎮ储能系统附带绝缘电阻监测系统ꎬ应将其关闭ꎮ对不能承受绝缘电压测试的元件ꎬ测量前应将其短接或拆除ꎮ选择合适电压等级的绝缘电阻测量仪进行测量绝缘电阻ꎬ测试电压施加部位应包括储能系统正负极与外部裸露可导电部分、采集端子和接地端子、通信端子与接地端子、采集端子和通信端子、供电端子与通信端子之间ꎮ单位为伏特储能系统的最大工作直流电压直流测试电压≤<≤测试记录各部分间绝缘电阻的最小值Ｒꎬ单位为欧姆(Ω)ꎮ储能系统绝缘强度按照式(４)计算:式中:Ｒ—绝缘电阻ꎬ单位为欧姆(Ω)ꎻ—储能系统标称电压ꎬ单位为伏(Ｖ)ꎮ６测试报告应包括以下方面的内容ꎮａ)火灾测试模型应包含下列信息:)电池单体的型号、生产企业、额定容量ꎻ２)电池模块的型号、生产企业、额定容量、标称电压、电池单体数量、电池单体串并联方式ꎻ)电池模块上下左右间距ꎻ４)电池储能系统的尺寸ꎮｂ)预警装置及报警控制装置的型号、生产企业ꎮ)预警时间测试过程中探测预警装置发出报警的时间、热失控时间、热失控预警时间Ｔꎮｄ)火灾抑制装置的型号、生产企业、喷头型号、喷头布置等关键参数ꎮ)灭火测试中火灾抑制装置明火扑灭时间、触发热失控电池单体测得的最高温度恢复到℃所需的时间、复燃与热失控扩展情况ꎮｆ)防爆测试过程中ꎬ储能系统舱内各氢气探测器和氧浓度传感器的实时浓度与舱内平均浓度ꎮｇ)绝缘强度测试中储能系统的绝缘电阻和绝缘强度ꎮ７(规范性)电池模块热失控触发方法附录Ａ规定了电池模块热失控触发的样品、加热触发热失控和过充触发热失控的方法ꎮ对象ꎬ触发对象位置的确定应符合最不利原则ꎬ如火灾抑制介质释放喷头的最远位置等ꎮ分别在３个电池单体中间电池单体两侧安装加热装置ꎬ并使加热装置与电池单体紧密接触ꎮ加热装置的尺寸规格不应大于电池单体的被加热面ꎮ８测试对