5 张书博-二次锂电池储能系统的风险缓解.pdf

TÜV 南 德 意 志 集 团 电 池 测 试 实 验 室张 书 博 （ Harry Zhang）2019年 04月 24日二 次 锂 电 池 储 能 系 统 的 风 险 缓 解 Risk mitigation of secondary lithium battery energy storage systems 储 能 电 池 事 故 频 发 Slide 215.04.2019ESS battery 2018年 12月 17日 ， 位 于 韩 国 忠 清 北 道 一 个 水 泥 厂 的 储能 项 目 发 生 着 火 ， 造 成 41亿 韩 元 （ 363万 美 元 ） 损 失2018年 7月 2日 ， 韩 国 全 罗 南 道 灵 岩 郡 金 井 面 火 城 山灵 岩 风 力 发 电 园 区 内 ESS储 能 设 备 发 生 重 大 火 灾 事 故2018年 ， 韩 国 共 计 有 16座 电 池 储 能 电 站 发 生 火 灾 ， 引 发 了 全 球 能 源 领 域 对 储 能 安 全 问 题 的 担 忧 。 储 能 电 池 标 准 Slide 34/27/2019ESS battery 标 准 标 准 名 称 组 织IEC 62619 碱 性 和 非 酸 性 电 解 液 电 池 ——工 业 用 二 次 锂 离 子 电 池 安 全 要 求 IECEEIEC 62620 碱 性 或 非 酸 性 电 解 液 二 次 电 池 ——工 业 用 大 容 量 二 次 锂 离 子 电芯 和 电 池 IECEEJIS 8715-1 工 业 用 锂 离 子 二 次 充 电 电 池 的 性 能 试 验 （ 单 电 池 及 电 池 系 统 ） 日 本 工 业 标 准JIS 8715-2SBA S 1101 工 业 用 锂 离 子 二 次 充 电 电 池 的 安 全 性 试 验 （ 单 电 池 及 电 池 系统 ） 日 本 工 业 标 准日 本 电 池 工 业 协 会KBIA-10104-01 二 次 锂 电 芯 和 电 池 系 统 — — 电 池 储 能 系 统 — — 第 一 部 分 ： 安全 测 试 方 法 韩 国 电 池 工 业 协 会KBIA-10104-02 二 次 锂 电 芯 和 电 池 系 统 — — 电 池 储 能 系 统 — — 第 一 部 分 ： 性能 测 试 方 法 韩 国 电 池 工 业 协 会 储 能 电 池 标 准 Slide 44/27/2019ESS battery 标 准 标 准 名 称 组 织VDE-AR-E 2510-50 锂 电 池 固 定 式 储 能 系 统 — — 安 全 要 求 DKEUL 1973 轻 型 电 动 轨 道 车 辆 和 固 定 式 储 能 应 用 电 池 安 全 美 国 国 家 标 准EN 50272-2 二 次 电 池 和 电 池 装 置 的 安 全 要 求 ——固 定 电 池 CENELECIEC 62485-5草 稿 版 二 次 电 池 和 电 池 装 置 的 安 全 要 求 ——固 定 装 置 的 锂 离 子 电 池 IECEEIEC 63056草 稿 版 碱 性 和 非 酸 性 电 解 液 二 次 单 体 电 池 和 电 池 系 统 ——电 气 储 能 系统 用 二 次 锂 离 子 单 体 电 池 和 电 池 系 统 安 全 要 求 IECEEIEC 61427-1 新 能 源 储 能 用 二 次 锂 离 子 单 体 电 池 和 电 池 系 统 ——通 用 要 求 和测 试 方 法 ——第 一 部 分 光 伏 离 网 应 用 IECEEIEC 61427-2 新 能 源 储 能 用 二 次 锂 离 子 单 体 电 池 和 电 池 系 统 ——通 用 要 求 和测 试 方 法 ——第 二 部 分 并 网 应 用 IECEEAS/NZS 5139草 稿 版 电 气 装 置 ——与 功 率 转 换 设 备 共 同 使 用 的 电 池 系 统 的 安 全 澳 大 利 亚 标 准 储 能 电 池 风 险 Slide 54/27/2019ESS battery 储 能 电 池 的 危 害 归 类 Slide 615.04.2019ESS battery 电 气 危 害机 械 危 害 热 危 害化 学 危 害 电 气 危 害 Slide 715.04.2019ESS battery • 最 大 电 压 大 于 直 流 60V， 且 小 于 120V需 要 防 止 直 接 触 电• 防 止 直 接 触 电 的 方 法 ：1. 通 过 带 电 体 的 绝 缘 保 护 ；2. 通 过 盖 板 或 外 壳 保 护 ；3. 通 过 障 碍 保 护 ；4. 通 过 无 法 接 近 保 护 。• 即 使 60V以 下 的 电 池 不 需 要 考 虑 防 止 直 接 触 电 ， 但 仍然 需 要 防 止 短 路——IEC 62485-5 电 气 危 害 Slide 815.04.2019ESS battery • 最 大 电 压 大 于 直 流 120V需 要 防 止 间 接 触 电• 防 止 间 接 触 电 的 方 法 ：1. 通 过 自 动 断 开 电 源 保 护 ；2. 通 过 二 类 结 构 或 等 效 绝 缘 保 护 ；3. 通 过 不 导 电 场 所 保 护 ；4. 通 过 等 电 位 连 接 保 护 ；5. 通 过 电 气 隔 离 保 护 。——IEC 62485-5 Slide 94/27/2019ESS battery 电 气 危 害 FI VE SAFETY RULES五 项 安 全 原 则Before starti ng work开 始 工 作 前- De-energize断 电- Secure against switching on防 止 开 关 闭 合- Determine de-energized status确 认 断 电- Grounding and short-circuiting接 地 与 短 路- Cover or fence off live parts in the vicinity 与 周 围 带 电 体 隔 开应 避 免 带 电 操 作 ， 如 无 法 停 电 ， 应 该 评 估 风 险 并 使 用 合 适 的 PPE 热 危 害 Slide 104/27/2019ESS battery 1. 操 作 窗 口 ， 安 全 操 作 范 围2. 阳 极 分 解3. a) 过 充 析 锂 b) 低 温 充 电 析 锂4. 石 墨 .阳 极 SEI膜 破 坏 ， 气 压 增 加 ， 可能 缓 慢 热 失 控5. 电 芯 温 度 上 升 ， 释 放 气 体6. 隔 膜 熔 解 ， 起 火7. 热 失 控 ， 起 火 ， 氧 气 从 氧 化 物 中 释放 后 起 助 燃 作 用 热 危 害 Slide 114/27/2019ESS battery 安 全 Copy from FCBAT 最 大 操作 温 度 热 失 控热 分 解 开 始电 池 管 理 系 统 （ BMS） 是 避 免 热 危 害的 最 关 键 的 零 部 件 电 池 管 理 系 统 Slide 124/27/2019ESS battery • BMS保 证 电 池 的 操 作 窗 口 ；• 软 件 的 可 靠 性 ；• 电 压 测 量 的 可 靠 性• 不 分 断 开 关 的 检 测 ；• 传 感 器 断 线 检 测 ；• 联 锁 功 能 检 测 ；• 降 额 功 能 测 试 ；• 超 出 操 作 窗 口 的 功 能 检 查• 检 查 BMS测 量 准 确 性 ；• 零 部 件 或 通 讯 故 障 下 的 表 现 化 学 危 害 Slide 134/27/2019ESS battery • 电 池 发 生 泄 漏 后 ， 可 以 对 健 康 和和 环 境 产 生 危 害 ；• 也 可 以 对 设 施 造 成 腐 蚀 ， 加 速 结构 失 效 ；q 保 证 电 解 液 不 会 流 到 电 池 外 部 ；q 电 池 泄 压 后 ， 提 供 ：v 声 音 警 告 : 电 池 系 统 3m远 处85dB-110dBv 视 觉 警 告 : 红 色 化 学 危 害 Slide 144/27/2019ESS battery 安 全 数 据 表• 确 认 危 险 种 类 • 第 一 救 助 方 法• 灭 火 方 法• 消 除 事 故 方 法• 处 置 和 储 存 • 曝 露 控 制• 物 理 和 化 学 特 性• 稳 定 性 ， 反 应 性 ， 毒 性 和 环 境 信 息 http://www.farnell.com/datasheets/1935761.pdf 机 械 危 害 Slide 154/27/2019ESS battery • 落 地 安 装 的 电 池 系 统 需 要 地 基 具有 足 够 的 强 度 ；• 挂 墙 安 装 的 电 池 系 统 承 重 结 构 要具 有 足 够 的 强 度 （ 至 少 能 承 受 三倍 电 池 系 统 重 量 ） ；• 地 震 ：q 单 体 电 池 参 照 SAE J2464的 针 刺 和挤 压 测 试 ；q 系 统 50kN， 10分 钟 挤 压 变 形 不 超过 1% Contact us today. www.tuv-sud.cnharry.zhang@tuv-sud.cn 18664735140 4/27/2019ESS battery Thanks for your attention