《儲能鋰離子電池液冷熱管理系統(tǒng)安全性能要求和試驗方法》征求意見稿

1T/CASMESXXX—2024儲能鋰離子電池液冷熱管理系統(tǒng)安全性能要求和試驗方法本文件規(guī)定了儲能鋰離子電池液冷熱管理系統(tǒng)的安全保護功能要求、安全性能要求及試驗方法。本文件適用于儲能鋰離子電池液冷熱管理系統(tǒng)的安全設(shè)計與安全試驗。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2408塑料燃燒性能的測定水平法和垂直法GB4208外殼防護等級IP代碼GB/T10870蒸氣壓縮循環(huán)冷水(熱泵)機組性能試驗方法GB/T17758單元式空氣調(diào)節(jié)機JB/T4750制冷裝置用壓力容器JB/T8654容積式和離心式冷水,熱泵,機組安全要求DB32/T4682—2024預制艙式磷酸鐵鋰電池儲能電站消防技術(shù)規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1液冷liquidcooling一種采用液體帶走發(fā)熱器件熱量的冷卻方案，適用于需提高計算能力、能源效率、部署密度等應用場景。3.2儲能系統(tǒng)energystoragesystem由多個鋰離子電池模塊串并聯(lián)組，并含有主控系統(tǒng)的電池儲能系統(tǒng)。3.3電池管理系統(tǒng)batterymanagementsystem（BMS）管理電池系統(tǒng)的電池運行狀態(tài)（包括電池溫度、電壓、電流、荷電狀態(tài)，健康狀態(tài)、安全狀態(tài)等提供通信接口和保護功能的系統(tǒng)。3.4電池熱管理系統(tǒng)batterythermalmanagementsystem（BTMS）根據(jù)溫度對電池性能的影響，結(jié)合電池的電化學特性與產(chǎn)熱機理，維持電池在最佳的工作溫度范圍內(nèi)，保證電池的使用特性和熱安全的系統(tǒng)。3.5荷電狀態(tài)stateofcharge（SOC）當前電池單體、模塊、系統(tǒng)中按照制造商規(guī)定的放電條件可以釋放的容量占可用容量的百分比。3.6熱失控thermalrunaway電池內(nèi)部放熱反應引起不可控溫升的現(xiàn)象。3.7制冷工質(zhì)refrigerant制冷工質(zhì)又稱制冷劑，在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)并通過其本身的狀態(tài)變化以實現(xiàn)制冷的工作物質(zhì)。制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻介質(zhì)（水或空氣等）的熱量而汽化，在冷凝器中將熱量傳遞給周圍空氣或水而冷凝。2T/CASMESXXX—20243.8載冷劑coolant載冷劑（冷卻液）是以間接冷卻方式工作的制冷裝置中，將被冷卻物體的熱量傳給正在蒸發(fā)的制冷劑的物質(zhì)。載冷劑通常為液體，在傳送熱量過程中一般不發(fā)生相變，如:水、鹽水、乙二醇溶液或丙二醇溶液、氟化液等。3.9滅火劑fireextinguishingagent滅火劑是能夠有效地在燃燒區(qū)破壞燃燒條件,達到抑制燃燒或中止燃燒的物質(zhì),常用滅火劑有氣體滅火劑、液體滅火劑、干粉滅火劑等。4安全保護功能要求4.1系統(tǒng)安全系統(tǒng)安全保護功能應符合下列要求：——系統(tǒng)控制器開機自檢，當系統(tǒng)開機時，主控制器開機自檢；——通訊自檢，系統(tǒng)應對通訊端口及信號狀態(tài)進行自檢，故障時，發(fā)出告警并保護；——傳感器自檢，系統(tǒng)應對傳感器狀態(tài)進行自檢，故障時，發(fā)出告警并保護；——關(guān)鍵狀態(tài)自檢，系統(tǒng)應對關(guān)鍵部件狀態(tài)進行自檢，故障時，發(fā)出告警并保護。4.2電器安全電器安全保護功能應符合下列要求：——相序保護，當電源相序出現(xiàn)錯誤或缺項時，發(fā)出告警并保護；——欠壓保護，當電路電壓低于保護設(shè)定值時，發(fā)出告警并保護；——短路保護，當電路出現(xiàn)短路時，發(fā)出告警并保護；——過流/過載保護，當電路出現(xiàn)過流/過載時，發(fā)出告警并保護。4.3結(jié)構(gòu)安全結(jié)構(gòu)安全保護功能應符合下列要求：——防外力；——防震動；——防沖跌落沖擊；——離傾倒。4.4防護安全防護安全應符合下列要求：a)防雷擊；b)防水；c)防沙塵；d)防鼠蟲害；e)靠海的防腐蝕；f)防老化。4.5液冷熱管理系統(tǒng)安全液冷熱管理系統(tǒng)安全保護功能應符合下列要求：——高壓報警保護，當系統(tǒng)內(nèi)冷凝壓力高，超過最高值，發(fā)出告警并保護；——低壓報警保護，當冷卻蒸發(fā)壓力低，低于最低值，發(fā)出告警并保護；——制冷劑泄漏報警保護，當系統(tǒng)內(nèi)制冷劑發(fā)生泄漏，報警并保護；——儲能熱管理系統(tǒng)冷卻液泄漏報警保護；——熱管理系統(tǒng)中的液冷管道內(nèi)部高低壓報警保護；——冷卻液回水口的高溫報警。3T/CASMESXXX—20244.6泵安全泵安全保護功能應符合下列要求：——超壓保護，當泵內(nèi)液體壓力超過保護設(shè)定值時，發(fā)出告警并保護；——低壓保護，當泵內(nèi)液體壓力低于正常壓力值時，發(fā)出告警并保護；——過溫保護，當泵的工作溫度超過保護設(shè)定值時，發(fā)出告警并保護；——泄漏保護，當系統(tǒng)漏液時，發(fā)出告警并保護；——流量保護，當泵道流量高于或低于保護設(shè)定值時，發(fā)出告警并保護；——電氣故障保護，當泵發(fā)生斷電、電流過大或功率過大等電氣故障時，發(fā)出告警并保護。4.7冷卻液回路安全冷卻液回路安全保護功能應符合下列要求：——超壓保護，當液體回路的冷卻液壓力超過保護設(shè)定值時，發(fā)出告警并保護；——低壓保護，當液體回路的冷卻液壓力低于正常壓力值時，發(fā)出告警并保護；——過溫保護，當液體回路的冷卻液溫度超過保護設(shè)定值時，發(fā)出告警并保護；——低溫保護，當液體回路的冷卻液溫度低于保護設(shè)定值時，發(fā)出告警并保護；——泄漏保護，當液體回路的冷卻液發(fā)生泄漏時，發(fā)出告警并保護；——流量保護，當液體回路的冷卻液流量高于或低于保護設(shè)定值時，發(fā)出告警并保護。4.8換熱器安全換熱器應清潔和可維護，保持內(nèi)部無銹蝕和板片無破損。4.9消防安全——超壓保護，當滅火劑壓力超過保護設(shè)定值時，發(fā)出告警；——低壓保護，當滅火劑壓力低于正常壓力值時，發(fā)出告警；——泄漏保護，當滅火劑發(fā)生泄漏時，發(fā)出告警。4.10安全監(jiān)控及信息實時顯示儲存并上傳系統(tǒng)工作狀態(tài)、各組件的運行數(shù)據(jù)、告警記錄及視頻資料。5安全性能5.1接地性能系統(tǒng)接地應具有明顯標志，外殼以及所有可觸及的金屬零部件與接地螺母之間的電阻≤0.1Ω。5.2絕緣電阻試驗電壓為直流1000V時，電池液冷熱管理系統(tǒng)正負接線端對外殼絕緣電阻均應＞2MΩ。5.3抗電強度5.3.1電池液冷熱管理系統(tǒng)正負輸出端對地應能承受2500V直流電壓（漏電流≤1mA）1min，且無擊穿與無飛弧現(xiàn)象；對外部通訊接口應能承受4525V直流電壓（漏電流≤1mA）1min，且無擊穿與無飛弧現(xiàn)象。5.3.2電池液冷熱管理系統(tǒng)正負輸出端對地應能承受2500V直流電壓（漏電流≤1mA）1min，且無擊穿與無飛弧現(xiàn)象；對外部通訊接口應能承受4525V直流電壓（漏電流≤1mA）1min，且無擊穿與無飛弧現(xiàn)象。5.4恒定濕熱按規(guī)定進行試驗，其外觀應無明顯變形、銹蝕、冒煙或爆炸。5.5抗振動按規(guī)定進行試驗，其外觀應無明顯損傷、漏液、冒煙或爆炸，并能正常工作。4T/CASMESXXX—20245.6阻燃性能對于塑料部件、電纜電線、電器件、保溫材料，按規(guī)定進行試驗，應符合GB/T4208-2008中8.3.2FH-1(水平級)和9.3.2FV-0（垂直級）的要求。5.7短路按規(guī)定進行測試，不應有漏液、冒煙、起火、爆炸現(xiàn)象。5.8擠壓按規(guī)定進行測試，不應有漏液、冒煙、起火、爆炸現(xiàn)象。5.9跌落按照規(guī)定進行測試，不應有漏液、冒煙、起火、爆炸現(xiàn)象。5.10鹽霧與高溫高濕5.10.1在靠近海邊條件下應用的電池液冷熱管理系統(tǒng)應滿足鹽霧性能要求，在噴霧-貯存循環(huán)條件下，不應起火、爆炸、漏液，外殼應無破裂現(xiàn)象。5.10.2在非海洋性氣候條件下應用的電池液冷熱管理系統(tǒng)應滿足高溫高濕性能要求，在高溫高濕貯存條件下，不應起火、爆炸、漏液，外殼應無破裂現(xiàn)象。5.11熱失控按規(guī)定進行測試，不應起火、爆炸，不應發(fā)生熱失控擴散。5.12密封對于電池液冷熱管理系統(tǒng)，按規(guī)定進行測試，電池液冷熱管理系統(tǒng)組件的密封性能應符合DB32/T4682-2024中的要求。5.13低溫對于電池液冷熱管理系統(tǒng)，在-50℃條件下，冷卻液不發(fā)生結(jié)凍；液冷熱管理系統(tǒng)應具備加熱功能，使冷卻液不發(fā)生低溫失效。5.14腐蝕和變質(zhì)對于電池液冷熱管理系統(tǒng)，在長期運行條件下，液冷系統(tǒng)管道、外殼不應出現(xiàn)腐蝕、變形現(xiàn)象，冷卻液不應出現(xiàn)變質(zhì)、性能變化現(xiàn)象。6試驗條件6.1一般要求6.1.1除另有規(guī)定，試驗應在溫度為-5℃~45℃、相對濕度25%～85%，大氣壓力為86kPa～106kPa的環(huán)境中進行，試驗場地應具備完善的消防和應急措施。注：低溫啟動測試在-30℃時應正常啟動。6.1.2測試樣品交付時需包括必要的操作文件，以及和測試設(shè)備連接所需的接口部件。6.1.3當測試的目標環(huán)境溫度改變時，測試樣品需要在進行測試前完成環(huán)境適應：——在低溫下靜置不少于24h；——在高溫下靜置不少于16h。6.2試驗裝置測量儀器、儀表準確度應符合下列要求：——電壓測量裝置：不低于0.5級；——電流測量裝置：不低于0.5級；——溫度測量裝置：±0.5℃;5T/CASMESXXX—2024——時間測量裝置：±0.1%；——流量測量裝置：不低于0.5級；——壓力測量裝置：不低于0.5級；——短路試驗裝置：±0.005Ω;——熱沖擊試驗裝置：溫度偏差±2℃,溫度均勻度2℃,溫度波動±0.5℃,升溫速率，(5±2)℃/min。6.3測量誤差試驗過程中控制值和目標值之間的誤差應符合下列要求：——電壓：±1%；——流量：±0.2L/min；6.4數(shù)據(jù)記錄間隔除另有規(guī)定，試驗數(shù)據(jù)的記錄間隔應≤1s。7試驗方法7.1測量儀表準確度和測量規(guī)定7.1.1測量儀表、儀器準確度按本標準附錄A的規(guī)定并經(jīng)校驗或校準合格。7.1.2測量按以下規(guī)定進行：a)測量儀表的安裝和使用按GB/T10870的規(guī)定；b)機組空氣干、濕球溫度的測量采用取樣法測量，取樣器按附錄A的要求。7.2安裝和試驗規(guī)定7.2.1測試時，應符合以下規(guī)定的條件：——機組的水溫及空氣干、濕球溫度偏差按表1的規(guī)定；——被試機組應在額定頻率、額定電壓下運行，其頻率偏差值不應大于0.5Hz、電壓偏差不應大于7.2.2被測試機組應按生產(chǎn)廠規(guī)定的方法進行安裝，并且不應進行影響制冷量的構(gòu)造改裝。風冷式機組的測試環(huán)境應充分寬敞，機組附近的風速應減小到充分低的值，以免影響機組的性能。7.2.3機組使用的水質(zhì)應符合附錄C的規(guī)定。7.2.4機組測試時，溫度和流量偏差應符合表1規(guī)定。表1風冷式液冷機組測試溫度和流量偏差℃℃7.3試驗要求7.3.1氣密性、真空和壓力試驗6T/CASMESXXX—2024——氣密性試驗：機組制冷劑側(cè)在設(shè)計壓力下，按JB/T4750中氣密性試驗方法進行檢驗，應符合GB/T10870的規(guī)定；——真空試驗：機組制冷劑側(cè)進行氣密性試驗合格后，抽真空至0.3kPa，至少保壓30min，應符合GB/T10870的規(guī)定；中液壓試驗方法進行檢驗，應符合GB/T10870的規(guī)定。7.3.2名義工況性能試驗制冷量和消耗總電功率試驗a)將機組卸載機構(gòu)等能量調(diào)節(jié)置于最大制冷量位置，在GB/T10870規(guī)定的制冷名義工況下，按以下規(guī)定進行試驗測定和計算制冷量與消耗總電功率，并應符合GB/T10870的規(guī)定。同時測量運行電流和功率因數(shù)。b)風冷式液冷機組的制冷量按GB/T10870的規(guī)定，采用液體載冷劑法進行試驗測定和計算。放熱側(cè)采用GB/T17758的空氣焓差法中的室內(nèi)空調(diào)裝置使其達到放熱側(cè)環(huán)境溫度條件。風冷式液冷機組應包括放熱側(cè)冷卻風機消耗的電功率。制熱量和消耗總電功率試驗a)將電加熱器設(shè)置在最大制熱量的位置，在GB/T10870規(guī)定的制熱名義工況下，按以下規(guī)定進行試驗測定和計算制熱量與消耗總電功率，并應符合GB/T10870的規(guī)定。同時測量運行電流和功率因數(shù)。b)制熱量按GB/T10870的規(guī)定，采用液體載冷劑法進行試驗測定和計算。名義工況性能系數(shù)名義工況性能系數(shù)根據(jù)求得的制冷量（制熱量）Qn（kW）和消耗總電功率N0(kW）按公式（1）計算，計算結(jié)果應符合GB/T10870的規(guī)定。式中：COP——名義工況性能系數(shù)；Qn——制冷量（制熱量）；No——消耗總電功率。水側(cè)壓力損失在進行上述試驗時，按附錄B的方法測量冷、熱水和冷卻水的壓力損失，應符合GB/T10870的規(guī)7.3.3運轉(zhuǎn)試驗機組進行運轉(zhuǎn)試驗，檢查機組運行是否正常。7.3.4機組設(shè)計和使用范圍試驗最大負荷試驗在額定電壓和額定頻率以及GB/T10870規(guī)定的最大負荷工況下運行，達到穩(wěn)定狀態(tài)后再運行2h，應符合GB/T10870的規(guī)定。低溫試驗在額定電壓和額定頻率以及GB/T10870規(guī)定的制冷低溫工況下運行6h。7.3.5噪聲和振動噪聲測量7T/CASMESXXX—2024噪聲測量按JB/T4330矩形六面體測量表面的方法，并按JB/T4330表面平均聲壓級的方法計算聲壓級。振動測量機組按如下方法測量振動：a)測量儀器的頻率范圍應為10Hz～500Hz。在此頻率范圍內(nèi)的相對靈敏度以80Hz的相對靈敏度為基準，其他頻率的相對靈敏度應在基準靈敏度的＋10％～-20％的范圍以內(nèi)；b)機組安裝在平臺上。安裝平臺和基礎(chǔ)應不產(chǎn)生附加振動或機組共振，機組運行時安裝平臺的振動值應小于被測機組最大振動值的10%;c)機組在測定時的運行狀態(tài)：機組應在輸入電源的額定頻率和額定電壓的名義工況運行狀態(tài)下進行測定；d)測點的配置：測點數(shù)一般為一點，該測點應在機架下部壓縮機正下方分別按軸向、垂直軸向和水平面垂直軸向配置；e)測量的要求：測量時，測量儀器的傳感器與測點的接觸應良好，并應保證具有可靠的連接。機組的振動值系以各測點測得的最大數(shù)據(jù)為準；f)試驗報告：試驗報告中應寫明機組型號、測定的工況、機組制造廠名及產(chǎn)品編號。試驗報告中應注明最大振動值的測點位置。7.3.6電氣安全試驗電壓變化試驗機組分別在表1中制冷和熱泵制熱名義工況下，使電源電壓在額定電壓值±5％的范圍內(nèi)變化運行1h，應符合GB/T10870的規(guī)定。電動機繞組溫度試驗機組按或做制冷量或熱泵制熱試驗的同時，利用電阻法測定電動機繞組溫度，應符合JB/T8654的規(guī)定；對具有調(diào)速設(shè)備的機組，應分別進行最高和最低轉(zhuǎn)速的試驗。絕緣電阻試驗按表2規(guī)定，用絕緣電阻計測量機組帶電部位與可能接地的非帶電部位之間的絕緣電阻，并符合GB/T10870的規(guī)定。表2絕緣電阻計額定電壓耐電壓試驗機組經(jīng)絕緣電阻試驗后，或耐濕試驗、淋水試驗后，按以下方法進行耐電壓試驗：a)在機組帶電部位和非帶電金屬部位之間加上一個頻率為50Hz的基本正弦波電壓，試驗電壓值為1000V＋2倍額定電壓值，試驗時間為1min；試驗時間也可采用1s，但試驗電壓值應為1.2倍的（1000V＋2倍額定電壓值）。b)電機已由生產(chǎn)商進行耐電壓試驗并出具檢測報告的，可不再進行該項目測試。c)已進行耐電壓試驗的部件可不再進行試驗。d)在控制電路的電壓范圍內(nèi)，在對地電壓為直流30V以下的控制回路中應用的電子器件；可免去該項耐電壓試驗。8T/CASMESXXX—2024啟動試驗啟動試驗包括啟動電流試驗和啟動電壓試驗：a)啟動電流試驗：在電機轉(zhuǎn)子停止狀態(tài)時，施加額定頻率的某一電壓值，該值應是電流達到與在制冷消耗總電功率試驗時測得的電動機電流值相似測得的電壓值。由公式（2）算出啟動電流值，并應符合GB/T10870的規(guī)定。式中：IQ一一啟動電流，單位為安（AID一一額定電壓下的堵轉(zhuǎn)電流，單位為安（AI’D一一在額定電壓下制冷消耗總電功率試驗時測得的電動機電流值相近的堵轉(zhuǎn)電流，單位為安V一一額定電壓，單位為伏（VV'D一一與電流I'D相對應的阻抗電壓，單位為伏（V）。和。對分別啟動電動機的機組，是指在表5制冷名義工況下，直到最后一臺電動b)啟動電壓試驗：機組在表1規(guī)定的制冷名義工況下運轉(zhuǎn)后，使電動機停止運行，按制造廠規(guī)定的停止間歇時間后，再施以額定頻率下的90%額定電壓進行啟動，應符合GB/T10870的規(guī)耐濕試驗機組在低溫試驗后，立即進行絕緣電阻試驗和耐電壓試驗，應符合GB/T10870的規(guī)定。淋水絕緣試驗淋水絕緣試驗應按GB4208中IPX4等級進行淋水試驗，結(jié)束后立即進行絕緣電阻試驗和耐電壓試驗，測試結(jié)果應分別符合GB/T10870的規(guī)定。接地電阻值測試檢查機組是否安裝具有符合規(guī)定的接地裝置。在接地端子和保護接地電路部件之間，通過保安特低電壓電源的50Hz、至少10A電流和至少10s時間，測量接地端子和各測試點間的電壓降，由電流和該電壓降計算出電阻。7.3.7外觀目測機組外觀，應符合GB/T10870的規(guī)定。7.3.8試驗報告根據(jù)各項試驗內(nèi)容，記錄測試參數(shù)和結(jié)果，并根據(jù)相應標準的規(guī)定進行計算。試驗操作人員、審核人員簽字。9T/CASMESXXX—2024附錄A機組空氣干、濕球溫度的測量（取樣法）A.1適用范圍本附錄規(guī)定了風冷冷水(熱泵)機組空氣干、濕球溫度的測量(取樣法)。