中國儲能網(wǎng)訊：第十二屆中國國際儲能大會演講速記如下：
劉歡：大家下午好，很高興這次能代表SGS為大家介紹電池儲能系統(tǒng)行業(yè)安全與檢測的演講。今天的內(nèi)容將會從以下幾個方面出發(fā)，首先是簡要介紹一下什么是儲能系統(tǒng)，它的應(yīng)用情況，之后會關(guān)于一些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
首先儲能系統(tǒng)是什么，在座都不陌生，左邊是我們從標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中截取到的儲能系統(tǒng)的案例框圖，可以看到其中給出的（英文）是我們常說的電化學(xué)儲存系統(tǒng)以及電力轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，就是我們更經(jīng)常聽到的電池子系統(tǒng)和PCS子系統(tǒng)，這兩個系統(tǒng)作為我們主要單元模塊，配合它的還有其他的相關(guān)的柜體裝修、空調(diào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，這些部件整合到一起之后才能統(tǒng)一稱為儲能系統(tǒng)。
我們都知道現(xiàn)在的大環(huán)境對儲能系統(tǒng)是非常相好的，包括雙碳目標(biāo)，能源安全的轉(zhuǎn)換情況。它的儲能系統(tǒng)的市場可以說是一片藍(lán)海，另外更要注意的是，我們在電力情況的各個環(huán)節(jié)都有儲能系統(tǒng)的參與，包括我們發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)以及用戶側(cè)，儲能系統(tǒng)可以說在各個環(huán)節(jié)都有獨特的應(yīng)用。
我們在儲能系統(tǒng)的大勢之下也會注意到一個問題，就是安全事故和原因。需要注意的是在2011-2021年十年間，全球一共發(fā)生了大概33起儲能電站起火的事故，韓國占比達(dá)到了77%，這個原因主要是因為韓國本身儲能系統(tǒng)布局就比較早，另外它大部分的電池采用的是三元鋰離子電池，這個電池的特性就有一定的安全事故的影響。但是我們經(jīng)過多方的事后的報告的分析可以看到，很多原因并不單單是說因為電池本身的材料缺陷，更多的是因為儲能系統(tǒng)作為一個整機(jī)的協(xié)調(diào)性出現(xiàn)了問題，比如說內(nèi)部的布線，比如說我們PCS、EMS的協(xié)同性，都沒有達(dá)到一個技術(shù)完全成熟的階段，所以我們這個事故原因必須從整體進(jìn)行考量，我們這種做標(biāo)準(zhǔn)檢測認(rèn)證的環(huán)節(jié)，就是在產(chǎn)品做出真實的出貨之前進(jìn)行一個質(zhì)量把控。
下面就是我們做儲能系統(tǒng)安全設(shè)計與驗證需要考量的一些觀點。
這里是我們的主要的一個標(biāo)準(zhǔn)框圖，大家也可以看到我們是從前面所說的兩個主要子部件出發(fā)，一個是儲能電池，一個是儲能變流器。這兩個部件相對成熟，所以有自己非常多的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，包括我們常說的IEC62619，UL1973，9540A等等，都是基于儲能電池這個環(huán)節(jié)，儲能變流器也有對于安規(guī)、并網(wǎng)效率的認(rèn)證。并網(wǎng)涉及到與電網(wǎng)的交互問題，我們要考量真實的出貨國家的具體情況，包括你并到的電網(wǎng)是低電壓、高電壓還是中電壓，以及我們真實的電網(wǎng)環(huán)境，所以我們的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)可以說是各不相同。
除此之外還有一些我們儲能系統(tǒng)的比較具有代表性的功能需要進(jìn)行驗證。我們常說的功能安全和電磁兼容的內(nèi)容。功能安全主要是因為我們涉及到非常多的安全設(shè)計，可能會和軟件相關(guān)，比如說我們在BMS和PCS當(dāng)中，（英文）設(shè)計的話，我們一般會參考這些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)去進(jìn)行功能安全的驗證。另外我們的儲能系統(tǒng)當(dāng)中又有非常多的電子電氣的元器件，這其中會涉及到電磁兼容的問題，電磁兼容EMC的測試驗證一般參考的標(biāo)準(zhǔn)就是IEC61000，這些部件以及主要功能進(jìn)行測試驗證之后，我們需要將它組合成一個整機(jī)進(jìn)行相關(guān)的測試驗證內(nèi)容，也就是之前各位老師說到的9540、2510-50、以及IEC62933-5-2，這三項安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)針對的就是儲能系統(tǒng)整機(jī)的安全驗證環(huán)節(jié)，除此之外還有一些性能參數(shù)，比如說IEC62933-2-1的測試，比如說在當(dāng)?shù)氐囊粋€安裝環(huán)境的要求，就是NFPA855這樣的測試。這樣的整個的一個產(chǎn)品驗證做完之后，我們需要運(yùn)到我們的目標(biāo)市場，在運(yùn)輸過程當(dāng)中，因為考量到電池本身是一個具有危險性的產(chǎn)品，所以我們需要進(jìn)行UN38.3的運(yùn)輸驗證。
后面是我們對標(biāo)準(zhǔn)較為詳細(xì)的介紹。這里是美標(biāo)的框圖，可以看到從NFPA855出發(fā)，和每個標(biāo)準(zhǔn)都有相互連接的關(guān)系。NFPA855是美國當(dāng)?shù)氐膰野踩ㄒ?guī)，專門針對固定式儲能系統(tǒng)的安裝標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)本身是對產(chǎn)品沒有檢測要求的，具體的產(chǎn)品的安全規(guī)范是UL9540，在UL9540當(dāng)中也說所有的安裝方面的要求參照NFPA855，這兩個標(biāo)準(zhǔn)是相互借鑒和參考的關(guān)系。同時NFPA855考量更多是在安裝過程當(dāng)中需要注意的內(nèi)容，以及安裝之前對產(chǎn)品的一些把控。那這其中9540作為它的大前提，也就是說你的產(chǎn)品必須要去做9540的測試認(rèn)證，作為一個整機(jī)來說又會具體的對你的電池進(jìn)行UL1973的要求，對PS進(jìn)行1741的測試要求，同時在某些條件觸發(fā)之后也有對9540A的測試報告的要求。為什么還有有一個單向的從NFPA855到UL9540A的箭頭呢？是因為在NFPA855當(dāng)中有很多具體的數(shù)值的考核，比如儲能系統(tǒng)的出口，距離某些暴露物的距離按常規(guī)是10英尺以上，如果我們有UL9540A的報告，能夠證明我們儲能產(chǎn)品足夠安全的話，這個距離是可以適度的縮短到3英尺的，那么這個縮短的情況由誰來判定呢？就是由AHJ，有管轄權(quán)的權(quán)威機(jī)構(gòu)，在北美一般來說是消防署，根據(jù)你的目標(biāo)市場各個洲的情況有所區(qū)別。我們拿著報告到當(dāng)?shù)氐腁HJ進(jìn)行了解，能夠證明我們的產(chǎn)品安全性之后，這個距離就可以縮短。
除此之外NFPA855還涉及到非常多其他的相關(guān)的要求，包括68、69、70這些相關(guān)的防爆以及電氣安全的設(shè)計，都由其他的NFPA的相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參考的。
這里就是NFPA855的針對儲能系統(tǒng)的范圍，可以看到涉及到非常多儲能系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)是很全面的。甚至現(xiàn)在暫時還不成熟的技術(shù)還挖了坑，寫了其他。然后在這里所標(biāo)出來的總電量，如果我們說儲能系統(tǒng)產(chǎn)品一旦超過了表格中所給定的數(shù)值，就需要符合NFPA855的相關(guān)要求，可以看到鋰離子電池超過20千瓦時，也就是說我們的總裝機(jī)容量只要超過20度電，就需要考量NFPA855的相關(guān)要求。另外戶用儲能是要求1度電以上就要考量這個問題了。同時對于單戶或者兩戶家庭居住單元還有上限的建議值，單機(jī)容量要在20度電以內(nèi)，總裝機(jī)容量在40千瓦時或者80千瓦時以內(nèi)，要具體看我們的安裝環(huán)境。
那么NFPA855在后幾張章節(jié)中是針對不同的儲能技術(shù)，基于一些（英文）的前期的要求做的補(bǔ)充?？梢钥吹竭@里鋰離子電池在通用要求之外，還額外要求我們要考量的是熱擴(kuò)散、爆炸控制以及尺寸和距離等問題，其中這個4.12章節(jié)針對的爆炸控制的問題，其實它專門針對的是非正常條件下出現(xiàn)的爆炸問題，而且它同樣需要注意的是，它針對的僅僅是在房間建筑物或者步入式裝置內(nèi)的使用環(huán)境下的儲能系統(tǒng)需要考量。它這個4.12的設(shè)計有兩個參考，一個是NFPA68，一個是69。68更多的是關(guān)于爆炸倒流管、通風(fēng)管這類結(jié)構(gòu)上的參數(shù)的計算的參考，另外的NFPA69是關(guān)于防爆閥，防爆門、阻火器的系統(tǒng)。當(dāng)然樂老師也說了有兩個例外，需要根據(jù)我們9540A的報告具體去考核，是否可以不按照這兩個情況去進(jìn)行設(shè)計，那這個可能性相對來說，根據(jù)經(jīng)驗看還是小一點，所以我們最好在設(shè)計的時候就考量到這個問題。
我們考量完這個相關(guān)的安裝設(shè)計之后，這個是對于我們現(xiàn)有的一個市場情況來說，最合適的一個產(chǎn)品的安規(guī)要求。9540針對的范圍可以說非常廣，和前面的NFPA855一樣是互相參考的關(guān)系，所以本身涉及到的儲能技術(shù)也是非常多，包括現(xiàn)在市面上所有的電化學(xué)儲能、化學(xué)儲能、機(jī)械儲能和熱儲能，環(huán)境包括戶內(nèi)、戶外、離網(wǎng)、并網(wǎng)的參考，也有裝機(jī)容量的限制，戶用情況是20度電以內(nèi)，非戶用是50度電限制。如果我們的9540A的報告，里面unit層級能夠證明我們在報告當(dāng)中聲明的總裝機(jī)容量足夠安全，那你總裝機(jī)容量可以從50千瓦時擴(kuò)展到報告當(dāng)中所聲明的容量。如果你的安裝環(huán)境是在NFPA855的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，界定為超遠(yuǎn)距離的戶外安裝環(huán)境，就是距離某些暴露物100英尺以上也是沒有上限的要求，
這個是我們UL9540報告和證書當(dāng)中給出的我們公司的mark，可以看到它有一個C和US的標(biāo)志，就是加拿大和美國的代表，如果取得我們這種最右邊的C和US同步存在的這樣的一個mark的話，在北美相對來說認(rèn)可度都是比較高的。我們的UL9540的內(nèi)容是結(jié)構(gòu)要求的審核和測試要求的測試認(rèn)證，結(jié)構(gòu)要求其實就是關(guān)于我們的材料、選型、部件、里面的設(shè)計，這樣一系列的關(guān)于我們的文件以及具體的現(xiàn)場的察看驗證。另外測試內(nèi)容則是基于之前各個元器件以及現(xiàn)在整機(jī)的測試驗證環(huán)節(jié)，其中這個機(jī)械測試，大部分都是關(guān)于我們機(jī)械儲能的一系列的要求，比如說飛輪儲能，掛墻測試，考慮到戶用的儲能機(jī)是掛墻的情況，我們需要進(jìn)行三倍重力的掛墻測試。另外的環(huán)境測試我們有一個IP的技術(shù)考察，除此之外還會考量到一些特殊的使用情況，比如我們海邊要增加鹽霧，比如地震帶要增加地震測試，我們要根據(jù)環(huán)境進(jìn)行變化的。
聊完北美的市場之后，我們了解一下IEC方面的要求，我這里不多做展示了。這里是IEC62933是電存儲系統(tǒng)的系列標(biāo)準(zhǔn)。第五章則是針對我們并網(wǎng)電儲能系統(tǒng)的安規(guī)要求，-2則是在通用要求的基礎(chǔ)上，主要針對電池子系統(tǒng)的存在而展開的一些附加的內(nèi)容，所以我們62933-5-2整體來說就是針對并網(wǎng)電化學(xué)儲能系統(tǒng)的一個安規(guī)要求，這個標(biāo)準(zhǔn)的亮點其實就是它的邏輯是非常的嚴(yán)密的，它在標(biāo)準(zhǔn)的前面幾章非常詳盡的介紹了標(biāo)準(zhǔn)的邏輯問題，最重要的就是在前期進(jìn)行一個嚴(yán)密的分類界定，我們在62933-5-2最開始要做的第一步就是針對我們的儲能系統(tǒng)進(jìn)行一個分類確認(rèn)，在62933-5-2當(dāng)中有四個分類，包括我們的電化學(xué)儲存的技術(shù)，是否是（英文）環(huán)境，包括在POC端口的電壓的大小，以及整個裝機(jī)容量是大是小，四個分類導(dǎo)致后面的每一步都有不同。比如（英文），就是會基于我們不同的儲能系統(tǒng)進(jìn)行不同的危害上的考量。
在整個危險評估結(jié)果達(dá)到之后，要看它是否在tolerable的范圍之內(nèi)，如果不可接受要進(jìn)行重新的整改，第一步還是存在產(chǎn)品設(shè)計階段，這個肯定是最安全的。我們后續(xù)的可能說是補(bǔ)充，在說明書當(dāng)中的注明，肯定安全性是沒有我們在設(shè)計階段的整改來的合理的，只有我們最后危險評估的結(jié)果在我們可接受范圍之內(nèi)，我們再進(jìn)行下一步的測試驗證，拿到我們的報告證書，這才是我們標(biāo)準(zhǔn)比較完整的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫛?
在VDE2510-50這個標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，其實和IEC62933-5-2是非常相似的一個邏輯，但是這個標(biāo)準(zhǔn)它更多的關(guān)注到的是BMS對于整體系統(tǒng)的一個安全性的影響，所以它會在標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中注明我們這個測試驗證必須是全生命周期，全系統(tǒng)層級的測試驗證，同時對于我們的功能安全測試，也列明了所有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，你要參考的標(biāo)準(zhǔn)，給出功能安全的驗證報告，才足夠報名它的功能安全的可行性。
介紹一下VDE2510-50，因為它本身是德國的標(biāo)準(zhǔn)，大前提是需要進(jìn)行（英文）的認(rèn)證，包括低電壓指令、電磁兼容的EMC指令，以及RED指令等等，同時我們對于并網(wǎng)的PCS也有相應(yīng)的安規(guī)和并網(wǎng)指令的要求，可以看到這里的并網(wǎng)可能是沒有高電壓的部分，這是為什么呢？因為VDE2510-50這個標(biāo)準(zhǔn)不像UL9540的范圍這么廣，這個標(biāo)準(zhǔn)針對的儲能系統(tǒng)的類型，只有鋰離子電池這種固定式電池儲能系統(tǒng)，它的應(yīng)用環(huán)境也僅僅限于私人戶用儲能和小型工商業(yè)儲能，并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也可以看到?jīng)]有高壓部分的內(nèi)容的。
這個標(biāo)準(zhǔn)更多是關(guān)于BMS的詳細(xì)的要求，所以它的第七章可以看到和其他的標(biāo)準(zhǔn)有比較大的區(qū)別，它專門針對功能安全要求做了一整章的測試要求，比如說降額功能測試，我們正常運(yùn)行是0.5C，等它到50攝氏度的時候，降額運(yùn)行到0.2、0.3，這種情況我們要設(shè)置一個測試的環(huán)境溫度，看是否按照真實的設(shè)計去進(jìn)行運(yùn)行測試，看它的結(jié)果是否符合它所聲明的樣子，這個就是關(guān)于我們BMS設(shè)計上的一些安全驗證的環(huán)節(jié)，它是區(qū)別于其他的所有的安規(guī)體系的，所以它是VDE2510-50比較特別的一點。
下面是關(guān)于我們公司的一些介紹。我們公司SGS，是國際公認(rèn)的測試檢驗和驗證機(jī)構(gòu)，在全球有非常多的分支和員工，這里是我們現(xiàn)在的一些能力，可以說也是比較全面的，包括電池、變流器，功能安全和現(xiàn)場的性能和安全驗證，我們現(xiàn)在都有非常多的相關(guān)資質(zhì)和認(rèn)證能力，如果有需求可以隨時溝通交流。
這是我們現(xiàn)在的一些相關(guān)資質(zhì)的框圖，包括我們常說的CB、CE、北美以及德國的（英文）的GS的標(biāo)志。
這里是我們的公司的相關(guān)的微信號，如果有需求的話也可以掃碼了解。謝謝！
