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Standard di sicurezza per l'accumulo di energia da batterie agli ioni di litio - Parte 1

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Standard di sicurezza per l'accumulo di energia da batterie agli ioni di litio - Parte 1

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Il sistema di stoccaggio elettrochimico dell'energia ha le caratteristiche di installazione conveniente e flessibile, velocità di risposta veloce e buona controllabilità, che può migliorare significativamente la capacità di consumo della rete elettrica di fonti di energia rinnovabili come il vento e la luce, migliorare la qualità dell'energia, lisciare il flusso della rete elettrica, ridurre l'investimento in beni energetici, e svolgere un ruolo importante nel promuovere la trasformazione e lo sviluppo della trasformazione energetica. Negli ultimi anni, i sistemi di accumulo di energia a batteria agli ioni di litio sono stati in grado di fiorire nell'industria dell'energia nei paesi di tutto il mondo grazie ai loro significativi vantaggi come l'alta densità di energia, il grande tasso di scarica e il costo in calo. Allo stesso tempo, anche la preparazione e il rilascio di standard relativi all'accumulo di energia sono costantemente aggiornati con lo sviluppo dell'industria dell'accumulo di energia. Questi standard e specifiche hanno attivamente guidato e promosso lo sviluppo dell'industria dell'accumulo di energia, ma ci sono ancora alcuni problemi nel processo di applicazione specifica. Tra questi, l'impatto più critico sull'industria delle batterie agli ioni di litio sono le specifiche standard relative alla sicurezza.

Attualmente, gli standard di sicurezza del sistema di accumulo di energia della batteria agli ioni di litio influenti a livello internazionale sono UL1973 e IEC62619, Giappone, Australia, Corea del Sud e altri paesi hanno fatto riferimento o compilato i loro standard nazionali applicabili secondo questi due set di standard, e la Cina ha emesso una serie di standard nazionali relativi ai sistemi di accumulo di energia nel 2017 e 2018. Nonostante questo, la sicurezza delle centrali di accumulo di energia a batteria al litio è ancora relativamente importante, da agosto 2017 a maggio 2019, ci sono stati 23 incendi in centrali di accumulo di energia in Corea del Sud; Nell'aprile 2019, un incendio è scoppiato nel sistema di accumulo di energia in Arizona, negli Stati Uniti; Nell'agosto 2018, una montagna di fuoco si è verificata nel sistema di accumulo di energia di Yangzhong nella provincia di Jiangsu. Questo dimostra che le specifiche standard relative all'accumulo di energia con batterie al litio sono tutt'altro che perfette.

Al contrario, le centrali di accumulo di energia in Nord America e in Europa funzionano meglio, e ci sono meno incidenti di sicurezza di accumulo di energia segnalati. Anche se la sicurezza dello stoccaggio di energia è un problema complesso e completo, che coinvolge molti fattori come il tipo tecnico, il livello tecnico, lo scenario di applicazione, la qualità della batteria, i regolamenti locali e così via del sistema di stoccaggio di energia, standard di sicurezza avanzati e perfetti possono garantire il funzionamento sicuro del sistema di stoccaggio di energia. Attraverso lo studio comparativo degli standard di sicurezza delle batterie agli ioni di litio dei principali sistemi di accumulo di energia di UL e IEC, questo documento analizza e confronta sistematicamente i requisiti specifici di ogni clausola, esplora i vantaggi e gli svantaggi di ogni standard e presenta alcuni suggerimenti per il miglioramento degli standard, in modo da fornire un riferimento per migliorare e aggiornare gli standard di sicurezza del nuovo sistema di accumulo di energia.

1.Caratteristiche degli attuali standard di sicurezza dei sistemi di stoccaggio dell'energia

A livello internazionale, gli standard di sicurezza per i sistemi di stoccaggio dell'energia includono principalmente gli standard IEC e gli standard UL. L'Europa e il Giappone fanno principalmente riferimento agli standard IEC per sviluppare gli standard di sicurezza corrispondenti, come EN62619 in Europa e JISC8715-28 in Giappone, che sono rivisti e compilati secondo IEC62619. Gli standard UL sono ampiamente utilizzati in Nord America, e i loro standard di sicurezza per le batterie sono completi e rigorosi, e hanno una notevole influenza. Gli standard australiani e gli standard IEC sono stati adottati, e l'Australian Standards Institute ha iniziato a redigere DRAS/NZS5139 nel 2017, e non ha ancora visto il rilascio ufficiale. Al fine di cooperare con la nuova politica energetica della Corea del Sud, nel 2015, la Corea del Sud ha emesso una serie di standard relativi all'accumulo di energia, tra cui lo standard di sicurezza KBIA-10104-01, che si riferisce principalmente agli standard correlati IEC, la più grande differenza è che c'è meno test di caduta e test di diffusione del cortocircuito interno /thermal runaway, e più estrusione, immersione, controllo del corto circuito esterno e test di controllo del sovraccarico.

In termini di sicurezza del trasporto di batterie al litio, UN38.3 è lo standard più comune nel mondo, che richiede batterie al litio per il trasporto, deve passare alta simulazione, test termico, vibrazioni, shock, 55 ° C corto circuito esterno, test di impatto, test di sovraccarico, test di scarico forzato, al fine di garantire la sicurezza del trasporto di batterie al litio. La maggior parte dei paesi del mondo adotta questo standard. Rispetto allo standard UN38.3, la differenza principale tra IEC62281 e lo standard UN38.3 è che il numero di campioni di prova e i requisiti dello stato vivo sono diversi, e gli elementi di prova sono fondamentalmente gli stessi.

1.1 Standard di sicurezza IEC per i sistemi di stoccaggio dell'energia

Gli standard di sicurezza IEC per i prodotti dei sistemi di accumulo dell'energia sono principalmente formulati e promulgati dal gruppo di lavoro IEC Standards TC21/SC21A e TC120 della Commissione Elettrotecnica Internazionale, TC21/SC21A si concentra sugli standard di sicurezza di tutte le batterie secondarie, mentre TC120 si concentra sugli standard relativi al sistema di accumulo elettrochimico dell'energia (EES) per le applicazioni della rete elettrica. I principali standard di sicurezza per i sistemi di accumulo di energia IEC sono i seguenti: IEC 62619, IEC 62485-5, IEC 62933-5-1, IEC 62933-5-2, IEC 63056, IEC 62281.

IEC62619 regola gli elementi di prova comuni e i requisiti minimi di sicurezza delle batterie al litio secondarie per uso industriale, e IEC lo posiziona come "standard ombrello" per un'ampia gamma di applicazioni di prodotti industriali, tra cui stazioni base di comunicazione, sistemi di alimentazione ininterrotta (UPS), sistemi di stoccaggio dell'energia, prodotti per l'installazione fissa di lampade di emergenza, nonché impilatori, golf cart, veicoli senza equipaggio (AGV), ferrovie, trasporto marittimo, escluso il trasporto terrestre per applicazioni di alimentazione. Per varie applicazioni di prodotti, IEC sviluppa ulteriormente standard di sicurezza dedicati per le batterie al litio, come la IEC63056 per i sistemi di accumulo di energia.

La IEC62619 sottolinea che i sistemi di batterie devono essere valutati in modo sicuro in condizioni di abuso ragionevolmente prevedibili, tra cui prove di cortocircuito esterno, prove di impatto, prove di caduta, prove di abuso termico, prove di sovraccarico e prove di scarica forzata. Inoltre, nella valutazione della sicurezza dei cortocircuiti nella batteria, sono previsti due test opzionali: il test di cortocircuito nella cella della batteria o il test di diffusione termica della rete del sistema della batteria, che è un approccio più di compromesso.

La IEC63056 specifica i requisiti di sicurezza per le batterie secondarie al litio e i pacchi batterie per sistemi di accumulo di energia con una tensione nominale inferiore a 1500V (DC). IEC62485-5 regola i requisiti di sicurezza per l'installazione, l'uso, l'ispezione, la manutenzione e lo smaltimento delle batterie al litio in applicazioni fisse, concentrandosi sulla sicurezza di funzionamento delle batterie al litio fisse 7: IEC62933-5-2 regola i requisiti di sicurezza del sistema per i sistemi elettrochimici di stoccaggio dell'energia, comprese le applicazioni con batterie al litio quando sono integrate nella rete elettrica. La IEC62281 regola i requisiti di sicurezza per le batterie al litio primarie e secondarie e per i pacchi batterie in transito.

In sintesi, il livello degli standard di sicurezza IEC per l'accumulo di energia è relativamente chiaro e copre un contenuto completo. Tuttavia, a causa del suo essere uno standard internazionale, l'organizzazione e il rapporto dei membri coinvolti nella preparazione sono complessi, coinvolgendo più controversie di interesse nazionale, il progresso lento, e in ritardo rispetto allo sviluppo del settore, oltre a IEC62619, IEC62281 è stato rilasciato.