中检南方江智林：储能系统检测要求与关键性指标应对措施

蓝狮平台网讯：3月10-13日，由工业和信息化部节能与综合利用司指导，中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十四届中国国际储能大会暨展览会（简称“CIES”）在杭州国际博览中心召开。

  CIES大会以“共建储能生态链，共创储能新发展”为主题，针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨，分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

  来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的2011余家产业链供应链企业， 53417位线上注册嘉宾将参加本届CIES大会，储能网视频号线上直播11万人参与观看与交流。其中300余家企业集中展示了储能产品，涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证、飞轮储能、液流电池、熔盐储热、压缩空气储能等新型储能全产业链。

  3月11日下午，中检集团南方测试股份有限公司储能电池项目负责人江智林受邀在储能检测、认证及标准专场分享主题报告，报告题目为《储能系统检测要求与关键性指标应对措施》。以下为报告主要内容：

  江智林：各位领导、各位专家各位同仁大家下午好！我今天要讲的题目是储能系统检测要求与关键性指标应对措施。

  随着新能源产业的发展，储能产业已经成为了重要的领域，储能系统的安全性和可靠性的也成为了关键性的问题。今天我们就讲讲什么是储能系统，储能有哪些主要的检测标准要求还有储能检测过程中的一些关键性指标和应对措施。

  储能系统是在需要时储存能量，并在能源供应不稳定或者超过需求时释放储存的能量以满足需求，储存方式有机械储能、化学储能和电磁储能，机械储能就是比较传统的储能方式，像水库蓄能，电磁储能就是电容储能还有超导磁储能，化学储能就是我们的电化学储能，电化学储能主要是由储能电池、电池管理系统，也就是BMS，还有EMS能量管理系统和PCS储能逆变器组成。

  我把这几部分成四个角色。储能电池担任存储角色，他主要负责把电能转化为化学能，将电能储存在电池中，在需要的时候释放出来，BMS是感知角色，主要是负责电池的监测、评估、保护等。EMS是作为决策的角色，负责数据的采集、网络监控还有能量调度等，PCS是执行角色，负责控制储能电池的充电放电过程，以及交直流的交换。

  储能电池作为储能系统中的一个重要组成部分，他主要是由电池单体通过串并联的方式再加上一些特定的外壳和BMU采集模块还有风扇或者液冷板组成电池模块，再由电池模块加上高压盒组装成一个电池簇。

  储能主要的认证有CB认证，它根据储能电池不同的应用场景主要有IEC62619还有IEC63056，IEC62040这几个标准，还有CQC认证，电池的应用标准就是GB/T36276，BMS就是GB/T 34131，PCS主要就是GB/T34120和GB/T34133，还有其他一些认证像北美的NRTL认证和欧盟的CE认证等等。

  对于储能电池主要的检测标准有GB/T36276、IEC62619、IEC63056、UL1973、UL9540还有UL9540A，36276目前是有两个版本，一个是目前正在应用的版本2018版，还有一个是即将在2024年7月实施的2023版。两个版本都是从三个方面来对储能电池进行检测，分别是电性能及寿命检测试、电安全测试和环境安全测试。

  2018版的主要的测试内容有常温、高温、低温初始充放电能量实验，还有倍率充放电性能，以及能量保持、存储、循环等。电安全主要就是过放、过充、短路、绝缘耐压，环境安全就是挤压、跌落、低气压、热失控等等。

  2023版在2018版的基础上增加了功率特性、高温低温适宜性还有过载、振动实验，针对高海拔使用的储能电池增加了在低气压环境下的充放电能量，还有低气压环境下的绝缘耐压试验。针对液冷储能电池增加了液冷管路的耐压试验。

  IEC62619是工业用电池的安全要求标准，他主要的内容有电芯的外部短路、撞击、过充和强制放电等，针对电池组主要是一个功能安全的考核，主要是过充、过流、过热。

  IEC63056是IEC62619的一个附加要求，他主要的测试内容是耐异常热、材料的防火等级还有绝缘阻抗等测试。

  UL1973这个标准考核的主要是内部电池的失效耐受性还有保护电路的单一失效安全可靠性。从结构安全考虑就是电芯、外壳、线路板，还有电气间距、绝缘、管理系统等，对于保护电路的一个功能安全考虑就是各级保护的过压、过流、过温等控制。

  众多的检测标准考量电池的众多指标要求，评估储能电池性能的重要指标有能量密度和功率密度，能量密度反映了储能电池单位重量内储存的能量水平，能量密度越高，储存的电能就越多，功率密度是储能电池能够提供的最大功率与储存电能密度的比值，功率密度高的储能电池能够快速充放电，适用于高功率需求的场景，评估储能电池使用寿命的指标就是循环寿命，它通常是指储能电池能够在特定的温度和深度循环充放电多少次而保持其容量水平。较高的循环寿命意味着储能电池能够更持久地发挥作用，并且更具有可靠性。安全性是决定储能电池可靠性和使用寿命的重要指标，它通常反映了储能电池在不同温度、电流和过充、过放等情况下的安全性，包括防火、防爆等。

  在日常测试中，我们会遇到储能电池充放电能量不足的情况，在这种情况下，我们要从三个方面分析，一是电池单体性能，若是电池单体本身的能量不足，组成电池簇后也很难达到标准要求，二是电压均衡问题，模块电压不均衡，导致一个模块充满了而其余模块还处于未充满状态，或者是单体不均衡，一节单体达到充电终止电压，而其余单体可能还处于半电状态，三是对电池性能影响最大的温度，电池自身温度不同性能也不同。电池对温度特别敏感，高了不行，容易发生热失控，温度低了也不行，性能会大打折扣，如图所示，电池的功率，能量，寿命，安全性需要在一个适宜的温度区间里，电池才可以正常高效的去工作。电池的自身温度保持在 20-30°C 范围内是最佳的，保持在 0-45°C 单位内比较舒适，当电池自身温度低于 0°C 的时候，很容易出现析锂现象，伴随着就是放电功率收到限制。当电池自身温度超过 45°C 的时候，电池的循环寿命会急剧下降，严重的话还会出现热失控安全问题。

  除了电池能量不足还会遇到过充电起火、爆炸的现象。发生这种现象的有两个主要原因，一是电池单体泄压阀未及时打开，导致电池内部温度升高发生起火爆炸，这种情况下我们可以使用夹具对电池单体施加一个外部挤压力，因外部有夹具，电池无法臌胀，内部压力更直接的作用到卸压阀使其及时打开进行对电池进行泄压。二是多个电池单体发生热失控，电解液气化喷出，气化后的电解液高温且具有可燃性，当一个空间内的可燃气体达到一定浓度时遇到一个小小的火花都会发生爆燃，高温的电解液可能会将电压采样线外皮溶解导致采样线短路打火点燃电池单体喷射出的电解液，所以电池模块的采样线需要耐高温且阻燃。

  刚我们提到热失控，什么是热失控呢？在标准里是这样定义热失控的，GB/T36276里说的是电池单体内部放热反应引起不可控温升的现象；IEC62619里面说的是电芯内部由放热反应引发的温度不受控制的剧烈升高，UL1973里的定义是电化学电池以不可控的方式通过自加热提高温度时发生的事件。当电池产生的热量高于其所能散发的热量时，就会发生热失控，这可能导致火灾、爆炸和毒气。总的来说就是电池单体因不合理使用导致内部发生非正常的化学反应，如过高的电压、过大的电流或者过热的温度造成的内部剧烈反应，从而导致电池内部产生热量，当产生的热量过多，电池无法消耗，散热不够及时，电池温度急剧上升不可控造成热失控。

  什么是热失控扩散呢？热失控扩散是指电池模块内的电池单体发生热失控后触发与其相邻或其他部位的单体发生热失控的现象。那么该如何预防热失控的扩散？直接有效的方法就是增加内部隔热，减缓热量在单体间的蔓延速度，甚至完全阻断在电芯间，主要的应对措施是在单体与单体之间增加隔热材料，隔热材料主要有以下几种：石棉、气凝胶、玻璃纤维，这几种材料有一个共同的特点：导热率低，他们极低的导热率可以有效的阻止热量的传递从而预防热失控扩散。

  我的演讲到此结束，谢谢大家！

【责任编辑：孟瑾】