【天合储能】2024年储能系统安全可靠性白皮书_22页_10mb

储能系统安全可靠性白皮书总结

核心内容概述

储能系统作为推动可再生能源发展的重要组成部分，其安全性和可靠性直接影响到整个电力系统的稳定运行。随着储能市场的快速增长，系统安全问题也日益突出，尤其是锂离子电池的热失控、电气危险及其他潜在风险。本文从储能系统现状、安全挑战、风险识别与评估、安全解决方案及质量体系等方面进行了系统性分析，并提出了一系列保障措施以提升储能系统的安全性。

主要观点

1. 储能市场发展趋势：

   • 全球储能市场正快速扩张，预计到2030年装机量将达411GW。
   • 储能技术在发电侧、输配电侧和用户侧均有广泛应用，推动电力系统向智能化、规模化发展。
   • 亚太、北美和欧洲为当前主要市场，中国在全球市场中占据领先地位。

2. 储能系统安全挑战：

   • 储能系统面临多种安全问题，包括热失控、电气危险、机械危险、化学危险等。
   • 热失控是主要安全风险之一，由电池老化、制造缺陷、过充/过放、关键连接失效等引起。
   • 电气危险随着系统电压提升而加剧，需关注绝缘性能、接地保护和安全防护。

3. 安全风险识别与评估：

   • 风险识别包括热失控、电气、机械、化学及环境因素等。
   • 风险评估需结合发生概率与后果严重性，以判断是否符合可接受的安全标准。
   • 风险降低措施需贯穿系统设计、制造、运维及退役等全生命周期阶段。

4. 天合储能安全解决方案：

   • 电芯安全：通过材料研究、结构优化、测试验证等方式实现电芯本征安全，具备UL、IEC等国际认证。
   • 电池舱安全：涵盖电气安全、结构安全、热管理、消防安全及数据安全等多个方面。
     • 弧闪防护、防凝露、直流短路防护、三级电气保护、防雷系统、泄爆设计、水消防系统等。
   • 质量体系：通过ISO9001、ISO17025、ISO45001等标准体系，构建了从设计到交付的全生命周期质量管理体系。
   • 供应链与过程质量管控：通过严格的供应商审核、过程测试与交付检验，确保产品从源头到终端的质量可控。

关键信息

储能系统应用场景

• 发电侧：用于平滑输出、调频、备用容量等，提升电网稳定性。
• 输配电侧：缓解电网阻塞、提高输配电效率。
• 用户侧：用于峰谷电价套利、提升供电可靠性、实现“光储充”一体化。

储能系统主要子系统

储能系统安全风险分类

储能系统风险评估方法

• FMEA（失效模式与影响分析）
• FTA（故障树分析）
• HAZOP（危险与可操作性分析）
• STAMP（系统理论事故模型与过程）

储能系统风险降低措施

• 内在安全设计：选取合理子系统、结构设计、电气设计、消防设计等。
• 保护措施：防短路、防雷、防凝露、通风泄爆、气体检测、报警系统等。
• 运维与培训：提供安全信息、告警诊断、多端预警、数据监控等。
• 质量体系：包括产品认证、供应链管理、过程质量控制、交付与客户质量管理。

天合储能安全解决方案

产品安全

• 电芯安全：采用高热稳定性材料、优化电芯结构、实现无泄漏设计、通过多项国际认证。
• 电池舱安全：包括电气安全、结构安全、热管理、消防与数据安全等。

质量体系

• 体系认证：通过ISO9001、ISO17025、ISO45001、ISO14001、ISO27001等。
• 研发流程：采用IPD开发流程，分阶段进行产品开发、验证与发布。
• 供应链管理：从供应商评估、样品测试、批量生产、变更管理、质量改进等方面进行严格管控。
• 过程质量控制：涵盖来料检验、生产过程自检、成品测试等。
• 交付质量控制：包括合同评审、FAT测试、项目地问题解决、客户支持体系等。

安全性验证

• 电芯安全实证：通过机械、电气、热等多方面测试验证电芯在各种滥用情况下的安全性能。
• 电气安全验证：通过绝缘和耐压测试确保电气系统的安全性。
• 结构安全验证：包括IP防护等级测试、运输安全、吊装安全、抗震性能验证等。
• 热失控安全验证：通过模拟热失控场景，验证电池舱在热失控发生时的安全防护能力。
• 消防安全验证：采用多传感器联动、靶向灭火、泄爆防护、水消防等技术，实现火灾的快速响应与控制。

第三方机构及行业专家观点

• TUV NORD等第三方机构在储能安全评估与检测中发挥重要作用。
• 多种检测方案和认证体系确保储能产品的安全性和可靠性。

总结

储能系统的安全与可靠性是其商业化与可持续发展的关键因素。随着储能技术的不断进步与市场扩展，安全问题也日益复杂。天合储能通过全栈自研、严格的质量管理体系、全面的测试验证及创新的安全设计，构建了覆盖产品全生命周期的安全解决方案，有效降低了储能系统运行过程中的各类风险，保障了系统的安全性和可靠性。同时，第三方机构和行业专家的参与也为储能系统的安全评估与验证提供了重要支持。