2024储能系统安全可靠性白皮书-TV北德天合储能_22页_17mb

报告摘要

储能系统安全可靠性白皮书总结

核心内容

储能系统作为能源转型的重要组成部分，正在全球范围内迅速发展，尤其是在可再生能源并网、电网稳定性提升及用户侧能源管理等方面发挥着关键作用。然而，随着储能系统规模的扩大，其安全性和可靠性问题也日益受到关注。白皮书从市场现状、安全挑战、解决方案及验证体系等多个方面，系统地分析了储能系统的安全问题，并提出了全面的应对策略。

主要观点

市场发展趋势：
- 全球储能市场增长迅速，2023年相比2015年几乎增长了两倍，预计到2030年将达411GW。
- 中国、日本、北美、欧洲等地区是主要市场，南非等新兴市场也展现出增长潜力。
- 储能系统在源、网、荷三方面都有广泛应用，包括平滑输出、系统调频、备用容量、缓解输配电瓶颈、提升供电可靠性等。
安全挑战：
- 储能系统面临多种安全挑战，包括热失控、电气危险、机械危险、化学危险、电磁兼容、功能安全及不适宜工作环境等。
- 电芯缺陷、制造问题、电池老化、系统设计不足、运行管理不善等是导致安全事故的主要诱因。
- 全球范围内，过去五年因锂离子电池引发的储能事故占比高达80%。
风险评估与降低措施：
- 储能系统需要在设计阶段就考虑安全目标，确保安全防护机制符合要求。
- 风险评估包括风险识别、风险评估和风险降低三个步骤，通过FMEA、FTA、HAZOP等方法进行系统分析。
- 风险降低措施包括合理的子系统选择、系统功能安全设计、结构与电气安全设计、消防与防爆系统、数据功能安全等。

关键信息

一、储能系统现状

储能系统涵盖发电侧、输配电侧、用户侧三种主要应用场景。
储能系统由多个关键子系统组成，包括电化学系统、能量转换系统、控制子系统、辅助子系统等。
储能系统在电化学、电气、结构、热管理、消防等方面均需进行严格设计与验证。

二、储能系统安全挑战

热失控危险：电池内部发热速率超过散热速率，导致温度失控，可能引发火灾或爆炸。
电气危险：高电压、大电流、绝缘失效、短路等可能导致触电或火灾。
其他危险：包括机械危险、化学危险、温度危险、电磁兼容危险、不适合的工作环境等。

三、天合储能系统安全解决方案

3.1 产品安全

电芯安全：
- 通过材料研究、结构设计、制造工艺优化，实现电芯本征安全。
- 电芯通过多种国际和国内标准测试，包括UL9540A、IEC62619、GB/T36276等。
- 电芯具备机械、电气、热滥用安全测试能力，确保在各种极端条件下不起火、不爆炸。
电池舱安全：
- 电气安全：采用三级电气保护、多级隔离、防雷系统、防凝露设计、直流短路防护等。
- 结构安全：具备防水、防腐、高强度结构、防火设计、泄爆防护等。
- 热管理安全：采用液冷系统、温控设计、智能除湿、安全监控等。
- 消防安全：配备多传感器系统、靶向灭火、防爆排气、泄爆防护、水消防等。
- 数据功能安全：采用离群检测、BMS安全预警、设备智能监控、故障告警诊断、多端融合预警等。

3.2 质量体系

体系介绍：通过ISO9001、ISO17025、ISO45001、ISO14001、ISO27001等国际质量体系认证。
系统研发质量管理流程：
- 分为概念、计划、开发、验证、发布/量产五个阶段。
- 包括产品认证、供应链质量管理、过程质量管理、交付质量管理、客户质量管理等。
供应链质量管理：涵盖新供应商导入、过程审核、PPAP提交、量产管理、可靠性管理等。
过程质量管理：包括来料检验、首件检验、自检/巡检、产品检验、包装检验等。
交付质量管理：包括合同评审、差异化识别、FAT测试、现场问题解决等。
客户质量管理：根据客户问题等级提供不同的响应时间和服务方案。

四、天合储能安全性验证

电芯安全实证：通过机械、电气、热安全等测试验证电芯在各种条件下的性能。
电气安全验证：进行绝缘和耐压测试，确保电气系统的安全性。
结构安全验证：
- IP防护等级测试：电池舱达到IP55，电池模块达到IP67以上。
- 运输安全：通过振动及路跑测试验证运输稳定性。
- 吊装安全：通过结构设计优化，确保吊装过程安全。
- 抗震安全：满足8级地震烈度要求，保障系统结构安全。
热失控安全验证：模拟热失控场景，验证电池舱的安全性，确保热失控不会扩散引发火灾或爆炸。
消防安全验证：采用多传感器系统、模块级灭火、空间级灭火、防爆排气、泄爆防护等，实现高效、精准的消防安全管理。

五、第三方机构及行业专家观点

TUV NORD等第三方机构对储能系统的安全检测提供了专业支持。
行业专家指出，储能系统的安全需从设计、制造、运行、维护等全生命周期进行管理，确保产品安全可靠。

六、总结

储能系统作为推动能源转型的重要技术，其安全可靠性是行业发展的关键。天合储能通过系统化的安全设计、严格的质量控制、全面的安全验证及多层级的防护体系，有效提升了储能系统的安全性能。从电芯到电池舱，从电气安全到结构安全，从热管理到消防保护，天合储能提供了全方位的安全解决方案，确保储能系统在各种工况下的安全运行。此外，天合储能还建立了完善的质量管理体系，涵盖从设计到交付的全过程，为储能系统的可持续发展奠定了坚实基础。

展开完整摘要