【政策法规】储能用锂离子电池系统安全通用技术规范（讨论版）_38页_2mb

储能用锂离子电池系统安全通用技术规范总结

核心内容概述

本标准《储能用锂离子电池系统安全通用技术规范》规定了储能用锂离子电池系统在安全测试、电池管理异常保护功能及故障诊断能力测试方法方面的通用技术要求，适用于数据中心储能、通信基站储能、不间断电源、电力储能、分布式微网储能、工商业储能及户用储能等应用场景。

主要观点与关键信息

1. 安全等级划分

电池系统安全等级根据潜在危害程度划分为6个级别（HSL 0-6），并定义了相应的判定条件，包括：

• HSL 0（无危害/本征安全）：无任何危害，功能正常。
• HSL 1（低危害）：可逆功能失效或可逆性保护动作，热失控无扩散。
• HSL 2（中低危害）：不可逆功能失效，热失控无扩散，轻微泄气或漏液。
• HSL 3（中等危害）：热失控模组内扩展，严重漏液或泄气，大量冒烟。
• HSL 4（高危害）：起火、热失控出模组。
• HSL 5（严重危害）：箱体破裂，起火，温度升高。
• HSL 6（灾害）：热失控爆炸，扩散至相邻电池模块。

2. 安全预警等级（WL）

电池管理系统（BMS）热失控预警等级分为4级：

• WL 1（天级预警）：提前告警时间≥12小时。
• WL 2（小时级预警）：0.5小时≤提前告警时间<12小时。
• WL 3（分钟级预警）：5分钟≤提前告警时间<0.5小时。
• WL 4（无有效预警）：提前告警时间<5分钟。

3. 通用安全设计要求

• 电池系统应具备独立的控制和保护策略。
• 电池、模块、电池组的集成需符合安全运行范围。
• 电池系统应具备绝缘和线束的防护能力，以应对合理可预见的滥用情况。
• 电池系统应具备泄气设计，防止电池外壳破裂或爆炸。
• 电池系统应具备防止单电池或模块异常放电的保护电路。

4. BMS功能要求

• BMS应具备采集电池状态数据的功能，包括电压、电流、温度等。
• BMS应具备故障诊断、上报及保护功能，包括过压、欠压、压差过大、过流、过温、过低温、绝缘故障、通信故障等。
• BMS应具备自检功能，对严重功能异常进行告警。
• BMS应具备信息交互功能，与PCS、监控系统、温控系统等进行通信。
• BMS应具备多级均衡功能，确保电池SOC差异不大于3%，电压差异不大于20mV。

5. 状态参数测量精度

• 总电压：±1% FS
• 总电流：±1% FS
• 电池电压：±0.2% FS，最大误差≤5mV
• 温度检测精度：在-20℃~65℃范围内±1℃，在-40℃~65℃或65℃~125℃范围内±3℃
• SOC估算累积误差：≤5%

6. 试验条件

• 测试环境：无腐蚀性、爆炸性和破坏绝缘的气体及导电尘埃，远离高热源。
• 标准温度范围：25℃±5℃
• 标准湿度范围：15%~90%
• 标准大气压力范围：70kPa~106kPa
• 测试仪器精度：需满足相应参数要求，如电压、电流、温度等。

7. 试验方法

7.1 环境及可靠性试验方法

• 耐压性能测试：测试电压应不超过规定值的50%，并在短时间内平稳升至最大值。
• 低气压试验：模拟海拔4000米高度，进行不少于一个标准充放电循环。
• 盐雾试验：适用于海洋性气候条件，进行4次循环测试。
• 高温高湿试验：适用于非海洋性气候条件，测试后观察1小时。
• 温湿度交变试验：执行5次循环测试，观察1小时。

7.2 安全试验方法

• 过充电测试：充电至200% SOC或触发热失控，观察1小时。
• 过放电测试：放电至截止电压，观察1小时。
• 过电流测试：充电至120%最大电流，观察1小时。
• 短路测试：短路持续6小时或温度恢复至室温±10℃，观察1小时。
• 部分短路测试：短路持续6小时或温度恢复至室温±10℃，观察1小时。
• 不均衡充电测试：制造不均衡条件，充电至保护动作或满电态。
• 运输及安装跌落测试：测试电池在运输和安装过程中的抗冲击能力。
• 热失控扩散测试：通过加热、过充、针刺等方式触发热失控，观察扩散情况。

7.3 BMS功能测试

• 故障诊断测试：测试BMS对10类故障的识别能力。
• 安全预警测试：通过低速加热测试热失控预警能力。
• 过压保护测试：测试BMS在电压超过设定值时的切断能力。
• 过流保护测试：测试BMS在电流超过设定值时的切断能力。
• 过热保护测试：测试BMS在温度超过设定值时的切断能力。

8. 抽样及检测规则

• 型式试验：适用于新产品投产、厂址变更、停产复产、结构工艺材料重大改变等情况。
• 测试样品数量：根据测试类型不同，样品数量为1或2，部分测试可共用样品。
• 测试环境：需具备防爆保护和灭火系统，操作人员应接受高压安全培训。

附录内容概要

附录A：安全运行范围

• 电池制造商应规定电池安全运行范围，包括电压、温度、电流等。
• 电池在低温或高温范围内充电时，需调整充电电压和电流，以确保安全。

附录B：发烟量测试方法

• 使用傅里叶变换红外光谱仪测量电池系统在试验前后的透射光强度信号。
• 发烟量计算公式为：
  $$
  \mathrm{SRR} = 2.303 \left(\frac{V}{D}\right) \log_{10} \left(\frac{I_0}{I}\right)
  $$

附录C：BMS故障告警功能测试方法

• 测试告警阈值及回差，确保BMS能准确识别并响应故障。

附录D：电池系统结构形式

• 描述了BMS在电池系统中的不同结构形式，如全部在电池组内、部分在电池组内、部分在储能设备端等。

附录E：电池系统安全评估表

• 通过测试项目得分，评估电池系统的安全等级。测试项目包括环境可靠性、安全测试、BMS功能等。

总结

本标准对储能用锂离子电池系统提出了全面的安全技术要求，涵盖从术语定义、安全等级描述、通用安全设计、BMS功能到具体试验方法和安全评估，旨在确保电池系统在各种使用条件下的安全性。同时，标准还提供了详细的测试条件和方法，以及安全评估机制，为电池系统的设计、制造和测试提供了明确的指导。