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Standard di sicurezza per l'accumulo di energia da batterie agli ioni di litio - Parte 2

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Standard di sicurezza per l'accumulo di energia da batterie agli ioni di litio - Parte 2

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1.2 Standard di sicurezza per i sistemi di accumulo di energia UL

UL (Underwriter Laboratories Inc.) The Safety Laboratory è la più autorevole organizzazione professionale indipendente e a scopo di lucro impegnata in test di sicurezza e identificazione negli Stati Uniti, e i suoi principali standard di sicurezza per l'accumulo di energia elettrochimica sono i seguenti:

UL 1973 STANDARD PER LA SICUREZZA ANSI CAN/UL-1973:2018，Batterie di applicazioni stazionarie, di potenza ausiliaria per veicoli e per ferrovie elettriche leggere (LER)

UL 9540 Sistemi di accumulo di energia e standard di prova delle apparecchiature

UL9540A Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systems

La UL1973 copre i sistemi di batterie per l'accumulo di energia in applicazioni stazionarie come il fotovoltaico, l'accumulo eolico o gli UPS, nonché i sistemi di batterie per binari elettrici leggeri e applicazioni ferroviarie stazionarie, come le sottostazioni ferroviarie, e, in modo simile alla IEC62619, copre i requisiti di sicurezza comuni. Tuttavia, a differenza di IEC, UL non prevede di compilare standard di sicurezza per le batterie al litio per i sistemi di accumulo di energia per applicazioni di rete elettrica, e la gamma di batterie nello standard include altri tipi di batterie oltre alle batterie agli ioni di litio, come le batterie al sodio-B e le batterie di flusso. La UL1973, che è stata recentemente rivista nel 2019, specifica i requisiti relativi alla sicurezza o i metodi di prova in dettaglio dagli aspetti dei requisiti strutturali, delle prove elettriche, delle prove meccaniche, delle prove ambientali, delle prove di guasto delle celle e delle prove della linea di produzione.

UL9540 è uno standard di sicurezza per i sistemi di immagazzinamento dell'energia per tre tipi di tecnologie di immagazzinamento dell'energia (immagazzinamento elettrochimico dell'energia, immagazzinamento meccanico dell'energia e immagazzinamento termico dell'energia), che copre i sistemi di carica e scarica, i sistemi di controllo e protezione, i sistemi di conversione dell'energia, le comunicazioni, i sistemi di raffreddamento e gestione del calore, i sistemi di protezione antincendio, le condutture del carburante o dei liquidi, i contenitori, l'installazione del sistema, ecc. La UL9540A è utilizzata principalmente per valutare le caratteristiche di fuga termica dei sistemi di accumulo di energia a batteria, e seleziona il meccanismo di protezione antincendio e antideflagrante appropriato attraverso i dati di prova, che è uno standard per i metodi di prova specifici. Lo scopo è quello di aiutare i fornitori a chiarire i requisiti di separazione del sistema dalla parete, la generazione di calore del sistema, le parti combustibili, il tipo di gas prodotto dalla combustione e la selezione degli estintori.

In sintesi, lo standard UL per la sicurezza dell'accumulo di energia ha le caratteristiche di copertura completa, specificità e forte applicazione, ed è uno standard di sicurezza del prodotto relativamente maturo.

1.3 Standard di sicurezza nazionali per i prodotti del sistema di accumulo dell'energia

A differenza di IEC e UL, lo standard nazionale non separa gli standard di sicurezza dei sistemi di accumulo di energia in norme, ma li stabilisce in capitoli nelle specifiche tecniche o nelle specifiche di gestione operativa. I seguenti sono standard nazionali relativi ai requisiti di sicurezza dei sistemi di accumulo di energia a batteria al litio:

GB/T34131 Specifiche tecniche per i sistemi di gestione delle batterie agli ioni di litio per le centrali elettrochimiche di accumulo di energia

GB/T36276 batteria agli ioni di litio per lo stoccaggio di energia di potenza

GB/T36547 sistema di accumulo di energia elettrochimica accesso alla rete elettrica regolamenti tecnici

GB/T36548 accesso elettrochimico del sistema di immagazzinamento dell'energia alle specifiche di prova della griglia di potere

GB/T36558 condizioni tecniche generali per i sistemi elettrochimici di stoccaggio dell'energia per i sistemi di potenza

GB/T36549 indicatori di funzionamento e valutazione della centrale di accumulo di energia elettrochimica

GB/T51048 specifiche di progettazione della centrale di accumulo di energia elettrochimica

Tra questi, gli standard che coinvolgono la sicurezza del sistema di batterie sono principalmente GB/T34131GB/T36276GB/T36558. Queste norme hanno fatto una chiara definizione di alcuni termini comuni, simboli, elementi di prova e metodi di prova nell'industria dell'immagazzinamento dell'energia funzionale, e hanno svolto un ruolo di primo piano nello sviluppo dell'industria nazionale dell'immagazzinamento dell'energia. Nella carica iniziale della batteria o del sistema della batteria e l'energia di scarico, il tasso di carica e la prestazione di scarico, la ritenzione di energia e la capacità di recupero, la prestazione del ciclo e altre prove relative alla capacità della batteria, l'uso della carica di potenza costante e la modalità di scarico per la valutazione, per l'applicazione di stoccaggio di energia della griglia ha un significato pratico, per promuovere lo sviluppo sano dell'industria di stoccaggio di energia. I test direttamente legati alla sicurezza sono stati la prova di carica, la prova di sovrascarica, la prova di cortocircuito esterno, la prova di schiacciamento, la prova di caduta, la prova di bassa pressione dell'aria, la prova di riscaldamento, la prova di fuga termica, la prova di nebbia salina e di alta temperatura e alta umidità, la prova di prestazione di isolamento e la prova di prestazione di resistenza alla tensione. Sistema di gestione della batteria BMS presenta separatamente una specifica tecnica, le prove di compatibilità elettromagnetica pertinenti sono specificati in questo standard, quando il test, BMS non ha bisogno di essere collegato con la batteria reale nel sistema per il test. Tale disposizione è favorevole al controllo separato di prodotti BMS, ma l'ispezione del sistema di batterie può essere distorto.

Oltre allo standard nazionale, le alleanze pertinenti del gruppo industriale nazionale come l'industria dell'energia della National Energy Administration, il CEC del China Electricity Council, la Zhongguancun Energy Storage Industry Technology Alliance CNESA, e la China Chemical and Physical Power Industry Association CIPAS hanno anche emesso la linea (gruppo) standard: NB/T42091 specifiche tecniche per le batterie agli ioni di litio per le centrali elettrochimiche di stoccaggio di energia

TCIAPS0003 batterie secondarie agli ioni di litio monomero e requisiti di sicurezza del sistema di batterie per i sistemi di accumulo di energia elettrica

T/CEC172 Requisiti di sicurezza e metodi di prova per batterie agli ioni di litio per lo stoccaggio di energia

T/CNESA1000 Specifica per la valutazione dei sistemi elettrochimici di stoccaggio dell'energia

T/CNESA1001 Requisiti tecnici generali per connettori di potenza DC per l'accumulo di energia

T/CNESA1002 Specifica tecnica per i sistemi di gestione della batteria per i sistemi di accumulo di energia elettrochimici

Tra questi, NB/T42091 è stato rilasciato prima dello standard nazionale, TCIAPS0003 è principalmente modificato con riferimento a IEC62619, e T/CEC172 è basato sullo standard nazionale, le specifiche relative alla sicurezza della batteria e i metodi di prova sono integrati in un documento standard, tranne che per i singoli articoli e metodi di prova, non c'è molta differenza in generale. Il T/CNESA1000 rilasciato dalla Zhongguancun Energy Storage Alliance combina lo standard nazionale e gli standard IEC e propone una serie completa di metodi di punteggio. T/CNESA1001 standardizza i requisiti tecnici generali per le macchine di connessione all'alimentazione DC per i sistemi di stoccaggio dell'energia, ed esegue requisiti dettagliati di adattabilità strutturale, elettrica e ambientale per connettori, terminali, guarnizioni e cavi usati nel sistema. T/CNESA1002 si basa su GB/T34131 le specifiche tecniche del sistema di gestione della batteria sono state migliorate e integrate.

2 Analisi comparativa di questi standard di sicurezza

Oltre alla sicurezza del sistema di batterie, anche la sicurezza del sistema integrato esterno, compreso l'inverter di accumulo dell'energia (PCS), è una parte indispensabile. Tuttavia, a causa della differenza nei requisiti di accesso alla rete elettrica di vari paesi e regioni, questa parte non è adatta per il confronto diretto, la portata di questo studio non include la parte di accesso di accumulo di energia e la rete elettrica, cioè, PCS alla parte di rete elettrica, principalmente per studiare gli standard di sicurezza dei comuni sistemi di batterie agli ioni di litio. Pertanto, gli standard coinvolti a questo proposito sono principalmente UL1973, IEC62619, GB/T36276 e GB/T34131. Per facilitare il confronto dei vari aspetti dei requisiti nello standard, prendendo lo standard UL come riferimento, le clausole dello standard sono divise in quattro categorie: sicurezza strutturale, sicurezza del corpo della batteria, sicurezza del sistema e sicurezza ambientale.