鋰離子電池儲能電站主動安全預(yù)警技術(shù)要求編制說明

編制說明1術(shù)或?qū)⒊蔀榻鉀Q儲能電站運維安全重要手段》，點明了“范針對儲能電站主動安全技術(shù)的功能、性能等進行具體規(guī)定，因此亟需4月，團體標準《鋰離子電池儲能電站主動安全預(yù)警通用技術(shù)要求》正式立項啟動編寫，本標準由國內(nèi)最早開展儲能電池大數(shù)據(jù)分析預(yù)警研究的團隊北京西清能源科技有限公司牽頭編寫，由中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)護和事故后消防等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其中，本征安全圍繞電站設(shè)計建設(shè)，2由于目前市場和國內(nèi)標準均集中關(guān)注圍繞電池架構(gòu)繞事故后消防的被動安全，市場上的主動安全解決方案良莠不齊，存在模型落后、指標精度低、故障檢出低效等問題，為確立鋰離子電池儲能電站主動安全預(yù)警通用技術(shù)要求，實現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)、功能及有效性測度等方面的標準化，特制定本文件，為今后主動安全管理系統(tǒng)的設(shè)計與效用評估提供指導(dǎo)和依據(jù)，助力電化學(xué)儲能主動安全專業(yè)領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，推有的國內(nèi)外相關(guān)的電池標準和鋰離子電池儲能電站安全評價標準體系；項目調(diào)研主要調(diào)查現(xiàn)有儲能電站和電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)，重點調(diào)查主動安全預(yù)3（2）2022年3月，北京西清能源科技有限公司組織完成標準編制（4）2022年3月，標準工作組調(diào)研鋰離子電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)，完善標（5）2022年4月底，本標準項目通過中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟標下研討會，會上北京西清能源科技有限公司介紹了本標準的編制情況和后續(xù)的進度安排，來自高特電子、國網(wǎng)江蘇電力公司、國網(wǎng)湖南電力公細研討了標準的系統(tǒng)硬件要求、系統(tǒng)功能要求、電池狀態(tài)評估指標等條隨著可再生能源技術(shù)的快速發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的推進，鋰離子電池儲能系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。這一技術(shù)在電力系統(tǒng)中的地位日益提升，成為實現(xiàn)能源管理、調(diào)峰調(diào)頻、以及分布式能源接入的重4要手段。然而，鋰離子電池儲能系統(tǒng)在實際應(yīng)用中也面臨著諸多挑戰(zhàn)，儲能電站的安全防控貫穿于電池制造、電站設(shè)計建設(shè)、電站運行維主要集中在設(shè)計建設(shè)階段和消防階段。在儲能電站設(shè)計建設(shè)的相關(guān)標準中，雖然規(guī)定了接入電網(wǎng)的新電池需要進行相關(guān)檢測，但由于電池在運行過程中會逐漸老化，電池可能會因為其內(nèi)外部的各種原因發(fā)生劣化，進而發(fā)生熱失控，因而電池入網(wǎng)時的檢測并不能保證電站的長久安全運行。儲能電站消防的相關(guān)標準對電站發(fā)生事故之后的消防滅火措施進行了規(guī)定，但事故發(fā)展到消防階段已經(jīng)至少造成了設(shè)備損壞和電站停運損失，消防的目的在于防止電池單體熱失控蔓延進而造成嚴重的燃爆事故是指在儲能電站的運行過程中，根據(jù)實時運行數(shù)據(jù)進行在線狀態(tài)監(jiān)測，對儲能系統(tǒng)的安全隱患和早期故障進行識別和預(yù)警，繼而把可能造成嚴重事故的風(fēng)險因素扼殺在搖籃里。然而，國內(nèi)目前尚未出臺對于主動安全的相關(guān)技術(shù)規(guī)定，在此背景下，制定《鋰離子電池儲能電站主動安全預(yù)警通用技術(shù)要求》團體標準顯得尤為必要。該標準旨在提供科學(xué)、系統(tǒng)的主動安全預(yù)警技術(shù)建設(shè)依據(jù)，出臺鋰離子電池儲能電站的管理系統(tǒng)使其廣泛地適用于新建、改建、擴建的鋰離子電池儲能電站。這一標準的發(fā)布和實施，將進一步推動鋰離子電池儲能系統(tǒng)在安全性方面的技術(shù)5進步，提升行業(yè)整體的安全管理水平，有助于儲能技術(shù)的健康、可持續(xù)發(fā)布。與之較為相關(guān)的有北京市地方標準《DB11/T1893—2021電力儲能系統(tǒng)建設(shè)運行規(guī)范》和中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會團體標準《J/CIAPS-20210002儲能用鋰離子電池系統(tǒng)安全評測技站端配置主動安全系統(tǒng)。小型儲能電站、分散式儲能裝置宜建立狀態(tài)運行及預(yù)警預(yù)測平臺?！盓dition2)中17.2.1節(jié)規(guī)定“500kWh及以上的鋰電池儲能電站應(yīng)配置額外的報警通信系統(tǒng)，對儲能電站中潛在的安全問題提前報警”。6鋰離子電池儲能系統(tǒng)的安全性已成為全球關(guān)注的焦點，儲能電站的安全防控貫穿于電池制造、電站設(shè)計建設(shè)、電站運行維護和事故后消防織已發(fā)布了一系列關(guān)于鋰離子電池及其儲能系統(tǒng)的標準。例如，些標準為全球電池制造商和系統(tǒng)集成商提供了重要的技術(shù)指導(dǎo)。然而，這些國際標準主要針對電池制造的安全性，對一顆新電池的電芯作出了國內(nèi)方面，相關(guān)的標準體系也在逐步完善中。中國電力企業(yè)聯(lián)和國家市場監(jiān)督管理總局等機構(gòu)已發(fā)布了多個與鋰離子電池安全性相關(guān)36672《儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)要求》和GB/T42314-202電站危險源辨識技術(shù)導(dǎo)則》等。這些標準均覆蓋對鋰離子電池儲能的安全性的規(guī)范，但均集中在偏傳統(tǒng)、被動的安全防范領(lǐng)域—提升電池、電站最初設(shè)計和事故后消防的安全性，未涉及對于最關(guān)鍵的電站運行維護階段—電站在事故發(fā)生前采取有效的監(jiān)控防御措施進行主動安全建設(shè)的因此，本標準的制定不僅是對現(xiàn)有國內(nèi)外標準的拓展，更是對鋰離7大型集中式儲能電站中，將主動安全預(yù)警系統(tǒng)的部分數(shù)據(jù)處理與分析任大型儲能電站通常包含數(shù)萬個電池單體，若將所有數(shù)據(jù)傳輸至云端或中央服務(wù)器處理，將可能面臨以帶寬壓力和延遲風(fēng)險。通過將特征提可實現(xiàn)毫秒級本地響應(yīng)，避免因網(wǎng)絡(luò)延遲導(dǎo)致的漏報。該條款通過邊緣計算與集中式分析的協(xié)同設(shè)計，平衡了大規(guī)模儲能系統(tǒng)對實時性、可靠（2）條款5.1.4：該條款明確了分布式儲能電站主動安全預(yù)警系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理和計算分析任務(wù)的執(zhí)行主體及其適用條件。首先，條款建議優(yōu)先由分布式儲能電站內(nèi)的電池管理系統(tǒng)（BMS）或其他本地計完成數(shù)據(jù)處理和計算分析任務(wù)。這種設(shè)計能夠充分利用本地計算資源，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高系統(tǒng)的實時性和可靠性，同時降低對外部通信數(shù)據(jù)處理和計算分析任務(wù)也可以由站外的集中主站系統(tǒng)完成。這種設(shè)計適用于通信條件較好、數(shù)據(jù)傳輸延遲較低的場景，能夠?qū)崿F(xiàn)更大范圍的該條款的制定充分考慮了分布式儲能電站的多樣性和復(fù)雜性，兼顧8的擴展性和綜合性，強調(diào)了系統(tǒng)可通過站內(nèi)其他測量單元采集多種與電池安全相關(guān)的運行數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括但不限于電池?zé)崾Э靥卣鳉怏w濃度、電池表面形變特征量、電池單體安全閥狀態(tài)等，均為電池安全狀態(tài)的重要指標。通過采集這些多維度的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠更全面、更精準地監(jiān)測電池的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)熱失控發(fā)生的征兆，為預(yù)警和應(yīng)急處置該條款的制定體現(xiàn)了對電池安全監(jiān)測的全面性和前瞻性，通過多維度數(shù)據(jù)的采集和分析，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更早、更精準的預(yù)警，從而最大限（4）條款6.1.3：該條款明確了主動安全預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)預(yù)處理能力，能夠?qū)σ驍?shù)據(jù)采集異常或通信異常等原因?qū)е碌腻e誤數(shù)據(jù)進行有效辨識和過濾。這一要求旨在提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，降低在實際運行中，數(shù)據(jù)采集和通信過程可能受到多種因素的干擾，例如傳感器故障、通信鏈路中斷或外部環(huán)境干擾等，這些情況可能導(dǎo)致異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。如果不對這些錯誤數(shù)據(jù)進行處理，可能會引發(fā)誤報警，不僅影響系統(tǒng)的正常運行，還可能增加運維人員的工作負擔(dān)，甚至導(dǎo)致不必要的應(yīng)急響應(yīng)。通過數(shù)據(jù)預(yù)處理功能，系統(tǒng)能夠?qū)Σ杉降脑紨?shù)據(jù)進行實時分析和校驗，識別并剔除異常數(shù)據(jù)，確保后續(xù)分析和預(yù)警所重要參數(shù)，其準確性直接影響儲能系統(tǒng)的充放電策略、壽命管理及安全邊界控制。然而，受電池老化、溫度波動、工況復(fù)雜性等因素影響，電9范圍，可能導(dǎo)致過充、過放、熱失控等風(fēng)險。本條款通過要求主動安全而提前識別潛在異常，避免因SOE誤判引發(fā)的連鎖故障。（6）條款7.1.3：鋰離子電池組在長期運行中，受制造工藝、溫度分布、充放電循環(huán)等因素影響，單體電池的容量、內(nèi)阻等參數(shù)會逐漸分），在實際工程的運行中，其均衡策略可能因算法缺陷或硬件失效導(dǎo)致均衡衡功能的實時狀態(tài)，形成對BMS均衡功能的雙重校驗，彌補了BMS在復(fù)雜工況下可能出現(xiàn)均衡能力不足的缺陷，為運維人員及時進行預(yù)防性電池管理系統(tǒng)能量狀態(tài)估算最大允許誤差為±5%，本標準中的規(guī)定與計算更新周期應(yīng)不大于1個充放電循環(huán)?！睏l款說明：本條款要求主動安全預(yù)警系統(tǒng)對電池健規(guī)定“誤差應(yīng)不超過±5%”的技術(shù)依據(jù)：首先，考慮安全預(yù)警的敏感75%，分別對應(yīng)漏檢臨界失效風(fēng)險或過早退役電池的后果。此外，考慮個循環(huán)的更新周期（通常為2-8小時）可確保至少捕獲一次完整工況下條款：“應(yīng)能對電池單體的直流內(nèi)阻進行評估，估算誤差應(yīng)不超過±10%，計算更新周期應(yīng)不大于1個充放電循環(huán)?！眽核矔r變化的比值，反映電池內(nèi)部歐姆阻抗和極化阻抗的總和。其數(shù)值規(guī)定“誤差限值±10%”的技術(shù)依據(jù)：首先，考慮安全預(yù)警的敏感性需求。研究表明，當(dāng)電池老化至容量衰減20%時，DCIR通常增加15%-25%。若允許誤差超過±10%，可能掩蓋早期臨界失效風(fēng)險。其次，考慮直流內(nèi)阻在線估計技術(shù)的可實現(xiàn)性。實驗證估算誤差應(yīng)不超過±15%?！蹦て茡p、枝晶穿透或金屬雜質(zhì)接觸）形成的等效電阻值，其大小直接影和末期（ISCR<10Ω)?？紤]在內(nèi)短路中期和末期的臨界點上（ISCR限值既考慮了安全預(yù)警的有效性，又考慮了當(dāng)其老化速率可能發(fā)生階躍式變化。例如，過充（SOC>105%）會加速電解液分解，導(dǎo)致容量驟降；低溫（<-20℃)充電易引發(fā)鋰枝晶生長，造對電力儲能用電池管理系統(tǒng)的檢測環(huán)境條件要求一致，便于相互協(xié)調(diào)；其次，本條款規(guī)定的溫度和濕度范圍能夠較好地模擬主動安全預(yù)警系統(tǒng)在不同的地理環(huán)境和氣候條件下運行的正常工作環(huán)境，在此范圍內(nèi)，系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性能夠得到較為準確的檢測和評估，確保其在實際運行中能夠正常工作，結(jié)果也具有代表性；再次，本條款規(guī)定的環(huán)境條件范圍不會因溫度、濕度過度等原因?qū)е聶z測設(shè)備或試驗樣品性能下降，從全面考慮了電池在實際運行中的大部分工況和安全性，且同時衡量了充果，有效保障了評估結(jié)果的可靠性，確保在最不利情況下，評估結(jié)果仍變大的行為，為了避免出現(xiàn)因電池直流內(nèi)阻急劇變化導(dǎo)致的評估誤差偏（12）條款8.11：電池內(nèi)短路電阻評估采取了類似于直流內(nèi)阻評估的方式，通過評估電池直流內(nèi)阻來計算內(nèi)短路電阻。計算公式基于含內(nèi)本標準首次提出了針對鋰離子電池儲能電站主動安全預(yù)警技術(shù)的通用技術(shù)要求，對主動安全系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)功能、評估方法等多方面進行定性和定量化的規(guī)范，從而為鋰離子電池儲能電站主動安全預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)，幫助儲能安全領(lǐng)域制造商提供更規(guī)范、有效的產(chǎn)品，幫助電站業(yè)主、電池廠商和運維方等更便捷地衡量主動安全預(yù)警系統(tǒng)的效用效率，具有重要的技術(shù)價值和應(yīng)用意義。本標準結(jié)合了中國儲能安全的實際發(fā)展進程，對主動安全領(lǐng)域的技術(shù)規(guī)范缺口作出了補充，該標準的實施將有力推動鋰離子電池儲能系統(tǒng)的安全《鋰離子電池儲能電站主動安全預(yù)警通用技術(shù)要求》標準的實施，將對我國鋰離子電池儲能行業(yè)的發(fā)展帶來顯著的經(jīng)濟和社會效益。具體經(jīng)濟效益：明確鋰離子電池儲能電站主動安全預(yù)警的技術(shù)標準，能夠有效指導(dǎo)儲能電站在功能實現(xiàn)和指標精度上有所進益，通過延長電池使用壽命、避免安全事故損失和減少電站運維成本，給電站項目帶來扎檢測，協(xié)助電站形成壽命可持續(xù)的運營策略，實現(xiàn)電池壽命的（2）火災(zāi)損失減免：通過全面的安全防控實現(xiàn)事故的減免，規(guī)避火（3）運維成本減免：通過完善的監(jiān)控和準確的故障識別定位與運維社會效益：本標準的實施能夠?qū)δ馨踩I(lǐng)域尚存在理論與實踐缺口的主動安全技術(shù)規(guī)范作出補充，使儲能電站在運行維護階段的安全防控工作有據(jù)可依，增強其防患于未“燃”的站的熱失控扼殺在搖籃里，這不僅能夠保護人民群眾的生命財產(chǎn)安全，還能減少公共資源的損耗。此外，鋰離子電池儲能系統(tǒng)是新能源發(fā)展的重要組成部分。本標準通過提高儲能系統(tǒng)的安全性，將推動新能源的廣九、采用國際標準和國外先進標準情況，與國際、國外同類標準水平的對比情況，國內(nèi)外關(guān)鍵指標對比分析或與測試的國外樣品、樣我們對國內(nèi)外標準進行了全面的研究和分析，并與國內(nèi)現(xiàn)行權(quán)威標準進而未對電池出現(xiàn)事故前的監(jiān)控預(yù)防進程做出規(guī)范。本標準在參考這些國內(nèi)外標準的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)主動安全領(lǐng)域的技術(shù)規(guī)范缺口進行了創(chuàng)新性的補充，通過對鋰離子電池事故防范的各個技術(shù)環(huán)節(jié)進行詳細的定性定量規(guī)范，確保鋰離子電池儲能安全預(yù)警技術(shù)的設(shè)計、實現(xiàn)和效用測試本標準與國內(nèi)現(xiàn)有儲能電站安全規(guī)范的適配性，本標準仍參考并吸收了統(tǒng)》，它對電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、通信、報警和保護、控制、能量狀態(tài)估算等進行了詳細規(guī)定。本標準在數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)功能要求、評估池儲能電池管理規(guī)范的適配，確保了本標準不僅具備國際先進水平，還十、與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標準，特別是強制性標準在編制《鋰離子電池儲能電站主動安全預(yù)警通用技術(shù)要求》時，充分考慮了現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標準，特別是強制性標準的協(xié)調(diào)性，以確保本標準的科學(xué)性、適用性和可操作性。本標準的制定基于現(xiàn)有的國家法律法規(guī)以及行業(yè)標準，力求與現(xiàn)行法規(guī)和標準體系相一《電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護導(dǎo)則》（GB/T36572）、《電力儲能基本綜上所述，本標準與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標準，特別是強制性標準之間具有良好的協(xié)調(diào)性，確保了標準的合法性、科學(xué)性和在《鋰離子電池儲能電站主動安全預(yù)警通用技術(shù)要求》標準的編制過程中，各相關(guān)單位和專家對標準內(nèi)容進行了廣泛討論和深入研究。盡管編制組在起草過程中力求科學(xué)嚴謹，并廣泛征求了各方意見，但在某些關(guān)鍵技術(shù)問題上仍存在一定的分歧。為確保標準的科學(xué)性、合理性和可操作性，編制組對這些重大分歧意見進行了系統(tǒng)處理，以下是具體的分歧意見的主要內(nèi)容：在電池狀態(tài)評估指標范疇的劃定上，），面性，而另一些專家則認為相應(yīng)指標目前僅處于理論研究領(lǐng)域，未在實分歧處理經(jīng)過和依據(jù)：針對以上分歧，編制組多次組織相關(guān)專家、企業(yè)代表和標準化研究人員召開專題討論會，對各方意見進行深在處理分歧意見時，編制組主要依據(jù)科學(xué)性與可操作性及行業(yè)實際需求最終處理結(jié)果：經(jīng)過反復(fù)討論和綜合考慮，編制組從電池狀態(tài)評估的合理性與可操作性出發(fā)，決定刪去僅處于理論場景的電池狀態(tài)評估指確保了《鋰離子電池儲能電站主動安全預(yù)警通用技術(shù)要求》標準的科學(xué)性、合理性和廣泛適用性。這一處理過程也為未來標準的修訂和優(yōu)化奠《鋰離子電池儲能電站主動安全預(yù)警通用技術(shù)要求