贺建华：锂离子储能在德受鼓励 光伏装机容量达一定程度

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7日，在2014年国际光伏产业技术与标准发展论坛上，德国电气、电子与信息技术协会(vde)上海办公室项目经理何建华先生作了“静态(非移动)锂电池储能系统的安全要求”的主题演讲。

以下是书面记录:

何建华:大家下午好。我今天演讲的内容是关于锂离子电池储能系统的安全要求。随着可再生能源的蓬勃发展，储能系统变得越来越重要。相对而言，德国在这一领域仍处于世界前列，因此我们的vde专门制定了锂离子电池储能系统认证标准，以满足未来的市场需求。

锂离子储能的组成和框架是什么？目前，锂离子储能单元的典型配置基本上使用18650锂离子电池，它是圆柱形的，可以将几十个甚至几百个锂离子电池组合成一个电池模块。该电池模块加上电池管理单元将用作储能单元的基本配置。

至于储能装置的技术方案，我只是对它们进行了简单的分类，没有一个很规范的分类。就应用规模而言，通常有三种类型。

第一类属于小规模应用。小规模应用和系统的配置可能不超过10千瓦。当然，电池的能量储存是根据容量来决定的。在这里，我们简单地根据功率、设备的大小和发电量来粗略地划分它。

顶部是电池管理系统，底部是由几个电池模块组成的系统。

第二种类型是中型设备。该电池模块的结构可能不同于小型电池模块的结构，但是其组成总体上是相似的。

第三种是大规模设备，它集成了更多的模块。

目前，德国国家政策也鼓励使用锂离子储能系统，因为目前德国光伏装机容量已经达到一定程度，而空机房的发展也有限。目前，光伏发电毕竟还是一种辅助能源，但它无法到达主要能源，这与能源特性有关。当有光的时候，它可以发电，但是当没有光的时候，当太阳好的时候会有更多的头发，当太阳少的时候会有更少的头发，所以在这个时候，像水库这样的东西会被消耗掉，也就是能量储存系统。目前，由于价格等因素，储能系统的发展不是很快。

从技术角度来看，储能系统的应用，例如，从整个大电网的角度来看，主要是为了控制电网的功率波动。同样，由于负载和发电量的变化，电网频率也会波动，并且可以调整。此外，它还可以提高电网的峰值功率需求，因为负荷的峰值功率很大，所分配的发电系统的容量应该与之相等，但大多数都不能满足发电的要求。另外，传统的发电系统，其发电量取决于负载，而太阳能光伏发电不能是被动的，它完全取决于太阳和天气。因此，在这种情况下，储能装置可以调节和补充电网的性能。

目前，德国小型储能装置的应用呈增长趋势，这与德国光伏应用的现状有关。政府也在大力鼓励具有储能功能的光伏发电系统。事实上，它是鼓励自发的自我使用，另一个功能是作为应急电源，这大致类似于典型的技术路线或电路配置。

关于锂离子电池储能应用系统，其相关标准仍在制定中。从该框图可以看出，该标准可能仍然针对自用和小规模应用的储能装置。一个是关于电力电子，另一个是关于控制电子，这与实验室设备的安全密切相关。最重要的是电池管理系统和能量存储设备，这一标准仍在制定中。

另一个是关于信息和沟通，这当然符合相关产品的要求。iec有60950标准，其他外部连接器vde有成熟的标准。

借此机会为vde做一分钟广告。今天是关于太阳能储存。vde在德国建立了电池和燃料电池测试中心，可以测试各种储能电池和充电电池的安全性。该测试中心可以进行安全测试、性能测试和环境测试。它是针对目前所有的电池。电池总量可达300公斤，电流可达800安培，电压可达1000伏，并有一个10米高的实验装置可做10米跌落试验。目前，它是一个先进的电池测试实验室。

接下来，我将重点介绍vde对静态锂离子电池储能系统的安全要求，因为随着这些产品在德国市场的逐步推出，对这些产品的测试和认证要求也在不断扩大。2013年，vde推出了静态锂离子电池储能系统标准。vde委员会也做出了这个决定，这个标准可以用于测试和认证。

这个标准有很多内容，今天的时间有限。我只能给你一个选择性的介绍。目的是给你一个大概的想法，因为通过今天的15分钟很难学到很多东西。

首先，看看本标准的范围，它涵盖了锂离子电池储能系统的基本安全要求，主要包括保护以下形式的“危害”。1.电击和烧伤。机械，3。火焰蔓延，4。温度过高，5。流体和流体压力的影响。释放的气体和爆炸，7。化学危害(如电解质)。

该标准不同于以前仅适用于产品的常见认证标准。事实上，它针对的是大型设备的概念，因此必须首先对相关风险进行审计。也就是说，作为一个制造商和安装商，当你生产这个产品的时候，你必须有一个内部的质量管理体系。这种质量管理体系最突出的一点就是要有一个明确的产品风险审计的规章制度。

事实上，它主要涉及三个方面:风险分析、风险评估和风险降低。事实上，风险审计等要求对行业中的一些设备有相关要求。最典型的标准，如semi，是针对工业设备的。像iso 14971一样，它是针对医疗设备的。事实上，医疗设备的安全要求非常高，一旦有危险，就直接威胁到人类的生命。

如果您发现该产品存在风险，您应该采取措施，然后进行风险评估，并持续循环，直到所有风险都消除或只有可承受的风险，也就是说，从技术上来说，完全消除一些风险可能非常困难，或者由于其他原因会有一些困难。这时，这种风险本身可以通过其他简单的方法来避免，比如贴一个安全警告标志来提醒人们这个地方可能有风险，所以你要注意。

第四章是风险审计。对于认证机构，本产品提供给vde进行测试。首先，工厂应提供一套风险审核文件，vde将通过您提供的相关文件进行审核。

第五章是关于型式试验的描述，这里没有列出，但主要参考iec 61010-1标准。此外，铭牌和标志中的一些字符应符合iec 60027，技术文件中使用的符号应作相应解释，以避免误解。警示标志的字体大小、高低色背景有相关要求。

电池室的外面应该有一个安全警告标志。如果蓄电池电压高于60v DC，应在蓄电池室外部标记“危险电压”。此外，应该有相关的禁止明火，吸烟等。

给我们讲一点关于电击防护的知识。在正常条件下和单一故障条件下，同一设备的可接近部分和地面之间以及1.8m范围内的两个可接近部分之间的电压、电流、电荷或能量不能达到危险水平。当然，也有一些特殊情况。对于操作人员来说，如果灯泡被拆下，可能会有带电部分暴露在灯座中，或者灯的其他部分是可以接受的，这在技术上是无法避免的。当然，有些可更换零件只能用工具触摸，并有相应的警告标志。

可接触到的零件由标准测试手指和标准测试针来判断。让我们看看这些照片。

我们知道一般的电气设备不用工具就可以打开或拆除，所以当用测试手指测试时，必须先打开或拆除。

在正常情况下，如果操作员的某些动作可能会增加“可接近”的零件，则上述动作应在试验涉及试验之前完成。我们把能量储存系统归因于特殊设备，这是普通人无法达到的。除了公众，还有很多地方给经营者。对于通过支架或面板安装的设备，只需考虑防电击的正面保护。只有先触摸它，它才会造成伤害。触摸后判断是否有伤害的方法有很多，如电压、电流、能量等。基本保护措施、单一故障条件下的额外保护措施、与外部电路的连接、绝缘要求、维护效果、耐压试验的结构要求和电击防护与iec 61010-1中的相同，因此不再重复。

为了防止短路和其他电流效应，有必要添加保险丝或一些相关的装置或控制装置来防止短路。

为了防止机械的危害性，因为大的储能装置可能被放置在一个房间里，并且各种形状都可能造成伤害，甚至不稳定，倾倒等等。

机械强度被省略了，反正这东西不能像豆腐渣一样制作，而且它必须有一定的机械强度。

温度和耐热性，表面温度可以达到的地方，不应该很热。

液体危险的保护，在能量存储系统中，将有电解液泄漏在电池模块被保护。

释放气体和防爆，我们知道所有的电池在充电时都会释放微量气体，这可能是有毒的或潜在的爆炸。当锂离子电池充电时，氢和氧会轻微释放，这实际上是电解水。因为一个大规模的能量存储系统有许多电池同时充电，一个电池释放一点，几十万个电池会释放很多。如果是封闭环境，它可能会爆炸。

关于防爆保护，这里说空气体中氢气的体积浓度不能超过4%，如果超过4%，可能会形成爆炸性的空室，所以采取的措施是通风，所以通风设计有明确的要求。一种是自然通风，另一种是强制通风。

自然通风有相关要求，强制通风有相关说明。当你被强制通风时，你应该知道充电状态，并且强制通风在充电时必须正常工作，所以这是有关联的。

电池模块放置位置的相关要求对小型系统来说并不差，但主要针对大型系统，并且有独立电池室的要求。现在我只能简单的看一下，让大家看看相关的内容。

电池管理系统是电池储能系统安全保障的重要环节。前面有这么多相关的测试要求，不允许有危险。事实上，除了电池本身，它还依赖于电池管理系统来协同工作。当危险发生时，电池管理系统必须切换到安全状态，因此电池管理系统至少应监控单体电池的电压以及电池模块的过压、欠压和过流。电池管理系统可以基于系统软件和硬件执行管理功能。当电池模块参数异常或电池管理系统本身出现故障时，电池管理系统应该能够将电池模块状态切换到安全状态。

最后一个内容是关于安全相关软件，它被认为是安全相关软件。制造商应进行风险分析，以确定是否存在安全相关的软件应用。安全相关软件的研发应遵循风险审计的相关程序。

谢谢大家！

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