静止式锂电池储能系统安全要求之相关制度和职责，锂离子储能大概是什么样的组成和框架,简单介绍一下。目前典型的锂离子储能单元配置基本都是用18650型锂离子电池,圆柱型的,它可能是几十个,甚至几百个组合在一起变成一个电池模块,这个电池模...
锂离子储能大概是什么样的组成和框架,简单介绍一下。目前典型的锂离子储能单元配置基本都是用18650型锂离子电池,圆柱型的,它可能是几十个,甚至几百个组合在一起变成一个电池模块,这个电池模块再加上电池管理单元就作为一个基本的储能单元配置。
关于储能装置的技术方案,我只是简单的来分分类,不是一个非常标准化的分类。从应用规模大小来看,通常情况下有三种类型。
第一种类型,属于小规模的运用,小规模的运用跟系统的配置大概不大于10个千瓦的范围,当然电池储能是按照容量来定,这里我们只是简单的粗略来分一下,按照功率,按照装置和发电功率的大小。
这个上面是一个电池管理系统,下面是有多个电池模块这样组成一个系统。
第二种类型是中规模装置,这个电池模块跟小规模的电池模块结构可能不一样,但是总体来说它的组成还是类似的。
第三种类型是大规模装置,就是把各种各样的模块集成的多一点。
目前的大致应用领域,现在锂离子储能系统在德国也受到了国家政策的鼓励,因为德国目前来说,光伏装机容量已经达到了一定程度,再发展的空间也受到了限制。目前来说,光伏发电毕竟还是一个辅助的能源,还不是主要的能源,这跟能源特点有关系,有光了才能发电,没光了就没有,太阳好了发的就多一点,太阳少了就发的少一点,那么这个时候就要有一个类似水库的东西进行消纳,那这就是储能系统。目前储能系统由于价格和其他因素,它的发展还不是那么的快。
完全从技术的角度来说,储能系统的运用,比如说在整个大电网的角度来说,它主要是针对电网的电力波动可以控制,同样由于负载的变化,发电量的变化,电网频率也有所波动,也可以调整。另外,可以提高电网峰值电力的需求,因为负载的峰值电力很大,配的发电系统容量要跟它对等,但是绝大多数是达不到发电量的要求,并且传统的发电系统,它发多少度电跟负载相关,而太阳能光伏是没有办法被动式的,它完全是靠太阳,靠天气。所以在这种情况下通过一个储能装置可以对电网的性能进行调节和补充。
目前在德国对于小型的储能装置运用有一个增长的势头,跟德国目前光伏应用状况有一定的关系,政府也在大力的鼓励带储能的光伏发电系统。它实际上就是鼓励自发自用,另外一个功能是作为应急电源,大致典型的技术路线或者电路的配置大概是这样子。
关于锂离子电池 <>储能运用系统这样一个装置,它的相关标准制定状况目前还正在进行当中。从这个框图看起来,可能这个标准还是针对自发自用的,小规模运用的储能装置。一个是关于电离电子,另外一个是控制电子,这跟实验室设备安全性密切相关。最主要是电池管理系统和能量储存的装置,这个标准还在制定当中。
另外一个是关于信息和通讯,当然是符合相关产品的要求,IEC有一个60950的标准,其他外部连接器VDE都有成熟的标准。
趁今天这个机会给VDE做一分钟的广告,今天是说太阳能储能,VDE在德国建了一个电池及燃料电池的测试中心,能够对各种各样储能电池,充电电池进行相关安全性进行测量。这个实验室测试中心可以做安全测试、性能测试、环境测试,它是针对目前所有电池,电池总重量可以达到300公斤,电流可以达到800安培,电压可以达到1千伏,并且有10米高的实验装置,可以做10米地漏,目前它是比较先进的关于电池的测试实验室。
接下来我把今天的焦点就集中在VDE关于静止式锂离子电池储能系统的安全要求,因为随着德国市场这些产品的渐渐推出,对这些产品的测试认证需求也在不断地扩大。VDE在2003年就已经推出了关于静止式锂离子电池储能系统的标准。VDE委员会也做过这个决定,这个标准可以用于测试。
这个标准内容比较多,今天时间有限,我只能有选择性的给大家做一个介绍,目的就是为了让大家大致有个概念,因为你通过今天15分钟的时间能够了解很多,这是很困难的。
先看一下这个标准的范围,它涉及的内容是之锂离子电池储能系统的基本安全要求,主要是包括对下列形式的“危害”的防护:1、电击与灼伤2、机械危害3、火焰蔓延。4、过度的高温。
这个标准跟以前熟悉的仅仅针对产品的相关认证标准有所不同,它实际上是针对大型设备的概念来的,所以它对相关风险,首先要有一个审核,也就是说,你作为制造商,安装商,你来制造这个产品,你必须要有一个内部的质量管理体系,这个质量管理体系最最突出的就是要对这个产品的风险审核要有一个明确的规章制度。
实际上它主要涉及到三点,一个是关于风险分析,一个是风险评估,一个是风险降低。像风险审核这种要求,实际上对于工业界的一些设备都是有相关要求的。最最典型的比如说像SEMI标准都是针对工业设备。像ISO14971这是针对医疗设备,实际上医疗设备它的安全要求是很高的,一旦出现风险的话对人的生命是直接的威胁。
如果你发现这个产品有风险就要采取措施,采取完以后要进行风险评估,不断循环,最终到所有风险都得到了消除或者目前仅仅存有可容忍的风险,也就是说有些风险完全消除在技术上可能特别大,或者由于其他原因会有一定困难,这个时候这个风险本身通过其他简单的方式可以规避,比如说贴一个安全警告标识提醒人家这个地方有可能有风险,你要注意。
对于电池房外部应该要有安全警告标识,假如电池电压大于直流60V,就要在坚持房外部标有“危险电压”。另外还要有相关的禁止明火,禁止吸烟等等,有些地方还要提示出来这是蓄电池房。
关于防触电保护稍微给大家介绍一下。在正常情况和单一故障情况下,可触及的部件与地之间,同一设备的2个相距1.8m以内的可触及部件之间,其电压、电流、电荷或者能量不能达到具有危害性的程度。当然也有一些特殊情况,对于操作者来说,如果把灯泡摘除了,灯座里面有可能有带电的部分露出来或者灯具其他部件是可以接受,这是没办法从技术上回避的。当然有些可更换的部件,仅可通过工具触及,并有相应的警告标识。
我们知道一般的电器设备,如果说不用工具就可一打开,可以卸掉东西,再用测试指测试的时候,首先要把它打开或者卸掉。
在正常状态下如果操作人员的某些行为可能增加“可触及”的部件,则应该在测试指,测试枕试验前完成上述动作。因此我们把储能系统归结为专用设备,不是老百姓可以随随便便接近的,主要的安全防护,除了公众,还有很多地方是针对操作人员的。对于支架的安装或者面板安装的设备,仅考虑其正面的防触电保护。首先能够触及才能可能造成危害,触及之后到底有没有危害有很多判断方式,通过电压、电流、能量等等。基本防护措施、单一故障情况下的额外防护措施,与外部电路的连接,维护效果,乃二耐压试验跟IEC61010-1一样的,就不赘述了。
防止短路和其他的电流效应,就是要加保险丝或者要加一些能够防止短路的一些相关的器件或者控制。
防止机械的危害性,因为大的储能装置可能放再一个房间里,他各种形状有可能会造成伤害,甚至没有稳定可能会倾倒等等。
机械强度也就省略了,反正这个东西不能做成像豆腐渣一样,要有一定的强度。
温度和耐热,表面温度可触及的地方不能很烫手。
液体危害的防护,这个在储能系统当中,电池模块当中会有电解液的稀漏要进行防护。
释放的气体及爆炸防护,我们知道所有电池在充电过程当中都会有微量释放气体,这种气体有可能是有毒的,也可能是有潜在爆炸性的情况。锂离子电池在充电的时候,微微会释放氢气和氧气,实际上对水有电解的作用。因为一个大型触电系统有很多电池在同时充电,一个电池释放一点点,几十万个电池那释放就大了,如果是封闭的环境,那有可能是要爆炸的。
对于爆炸危害的防护,这里说到氢气在空气当中的体积浓度不能超过4%,如果超过4%就有可能形成爆炸性空间了,那么采取的措施就是通风,所以对通风设计有明确的要求。一个是自然通风,一个是强制通风。
对于自然通风有相关的要求,强制通风也有相关的说法。你在强制通风的时候要知道充电状态,充电的时候强制通风必须要正常工作,所以这里面有一个相关性。
坚持模块的放置场所相关要求,小系统还好,主要是针对大系统,有独立电池房的要求,我现在也只能简单翻一下,让大家看一下相关的内容。
电池管理系统,是一个电池储能系统安全保障很重要的环节,前面那么多相关测试的要求,不让它有危险性发生,实际上很大程度上除了电池本身,还要依靠电池管理系统来协同工作,当危险产生以后,电池管理系统一定是切换到安全的状态,所以坚持管理系统最起码要对单体电池的电压进行监控,对电池包的过压、欠压、过流等等都要有监测。电池管理系统可以基于系统软件和硬件进行管理功能,当电池模块参数出现异常或者电池管理系统本身出现故障,电池管理系统应该能将电池模块状态切换到安全状态。
随着一个内容是关于安全相关的软件,储能系统安全相关的功能控制软件,被认为是安全相关的软件。制造商应进行风险分析,从而确定是否存在安全相关的软件应用。安全相关的软件研发应遵循风险审核的相关程序。
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