储能行业:储能系统安全可靠性白皮书-241010-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
储能系统是推动全球能源转型的重要技术,随着可再生能源的快速发展,其应用范围不断扩大,涵盖了发电侧、输配电侧和用户侧。储能系统在提高电网韧性、优化能源使用效率、实现“源网荷储”一体化等方面发挥着关键作用。然而,随着储能系统规模的扩大,其安全可靠性问题也日益凸显,成为行业发展的关键挑战。
主要观点
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市场发展趋势:储能市场正经历快速增长,预计到2030年全球储能装机量将达411GW,是2021年的15倍。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显著潜力。
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应用场景:储能系统主要应用于发电侧、输配电侧和用户侧,包括平滑发电输出、缓解输配电瓶颈、降低用户侧用电成本、提升供电可靠性等。
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安全挑战:储能系统面临多种安全风险,包括热失控、电气危险、机械危险、化学危险等。其中,锂离子电池因其高能量密度和广泛应用,成为引发安全事故的主要原因之一。
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安全风险分类:
- 电池本征安全风险:如制造缺陷、老化、锂枝晶等。
- 外部安全风险:如电气、机械、温度、电磁干扰等。
- 安全设计防护不足:如绝缘检测不足、系统保护配合不佳等。
- 运行管理因素:如系统协调不足、运维管理不到位等。
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风险评估与降低措施:IEC62933-5-1标准提供了系统的风险评估方法,包括风险识别、风险评估和风险降低。天合储能通过产品设计、系统集成、过程控制和运维管理等手段,全面降低安全风险。
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天合安全解决方案:天合储能系统在电芯、电池舱、热管理、消防和数据安全等方面采用了多项创新技术,如电芯本征安全设计、三级电气保护、智能除湿、防爆泄压、离群电芯检测、BMS安全预警算法等,确保系统的高效与安全运行。
关键信息
产品安全
- 电芯安全:天合储能通过材料、结构和制造工艺的优化,确保电芯在各种滥用条件下不起火、不爆炸。电芯通过多项国际标准认证,如UL、IEC、UN38.3等。
- 电池舱安全:
- 电气安全:采用弧闪防护、三级短路保护、接地保护等措施,确保电气系统的安全运行。
- 结构安全:防水、防腐、高强度设计,满足IP55及以上的防护等级。
- 热管理安全:液冷系统具备无泄漏设计,实时监测温度和气体浓度,实现主动降温。
- 消防安全:配备多传感器、靶向灭火、泄爆防护、水消防接口等,实现快速响应和精准防护。
- 数据安全:采用离群检测、BMS安全预警、智能监控、多端融合预警等技术,保障数据和设备安全。
质量体系
- 质量认证:通过ISO9001、ISO17025、ISO45001、ISO14001、ISO27001等多项国际标准认证。
- 系统研发质量管理:采用IPD开发流程,分为概念、计划、开发、验证、发布五个阶段,确保产品开发与制造的质量。
- 供应链质量管理:通过严格的供应商评估、审核和管理,确保供应链的稳定性和可靠性。
- 过程质量管理:从来料到成品,进行多阶段的质量检测与控制,确保产品质量。
- 交付质量管理:通过合同评审、项目导入差异化识别、FAT测试、现场问题解决等措施,确保交付质量。
安全性验证
- 电芯安全验证:通过机械、电气、热安全测试,确保电芯在各种工况下的安全性能。
- 电气安全验证:进行绝缘和耐压测试,确保电气系统的安全运行。
- 结构安全验证:包括IP防护等级测试、运输安全、吊装安全和抗震性能测试,确保结构安全。
- 热失控安全验证:通过模拟热失控场景,验证电池舱的安全防护能力,确保热失控不会引发大规模事故。
- 消防安全验证:通过多传感器监测和靶向灭火系统,确保在热失控初期有效灭火,防止火灾蔓延。
结构总结
储能系统现状
- 市场趋势:储能市场快速增长,预计到2030年装机量达411GW,主要市场包括中国、日本、北美、欧洲。
- 应用场景:包括发电侧(调频、调峰、备用容量)、输配电侧(缓解阻塞、提高效率)、用户侧(峰谷价差套利、提升供电可靠性、光储一体化)。
- 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,各子系统协同工作,确保系统安全运行。
储能系统安全挑战
- 主要安全风险:热失控、电气危险、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。
- 风险识别与评估:采用FMEA、FTA、HAZOP等分析方法,识别潜在风险,进行风险评估和降低措施。
天合储能安全解决方案
- 电芯安全:通过材料优化、结构设计、制造工艺控制、测试验证等实现电芯本征安全。
- 电池舱安全:包括电气、结构、热管理、消防、数据安全等多方面的防护措施。
- 质量体系:涵盖产品开发、制造、交付和客户管理的全流程质量管理,确保产品安全可靠。
安全性验证
- 电芯验证:通过机械、电气、热安全测试,确保电芯性能稳定。
- 电气验证:进行绝缘、耐压、接地测试,保障电气系统安全。
- 结构验证:包括IP防护、运输、吊装、抗震等测试,确保结构安全。
- 热失控验证:通过模拟热失控场景,验证电池舱的热失控防护能力。
- 消防验证:采用多传感器、靶向灭火、泄爆系统等,实现快速响应和精准防护。
第三方机构及行业专家观点
- TUV NORD检测:对储能系统进行严格的安全检测,提升产品安全性。
- 质量控制方案:通过多维度的质量控制措施,确保产品符合国际标准。
总结
储能系统在推动能源转型和提升电网稳定性方面发挥着重要作用,但其安全可靠性问题不容忽视。天合储能通过全面的产品安全设计、严格的质量管理体系和系统的安全性验证,为储能系统的安全运行提供了坚实保障。未来,随着技术的不断进步和市场需求的持续增长,储能系统的安全性和可靠性将成为行业发展的关键指标。
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