2024年儲(chǔ)能白皮書(shū)

\h2024年儲(chǔ)能白皮書(shū)目錄目錄第一章全球儲(chǔ)能行業(yè)概況2023全球儲(chǔ)能市場(chǎng)新增裝機(jī)規(guī)模2023全球主要儲(chǔ)能市場(chǎng)表現(xiàn)

05 4.2.6消防及防爆 55前車(chē)之鑒-應(yīng)用挑戰(zhàn) 63第五章技術(shù)解決方案 66第二章中國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)概況 08中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模 0910中國(guó)新型儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展預(yù)測(cè) 11第三章儲(chǔ)能行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研 12第四章儲(chǔ)能應(yīng)用的技術(shù)挑戰(zhàn)與安全風(fēng)險(xiǎn) 20儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景及商業(yè)價(jià)值 21儲(chǔ)能安全風(fēng)險(xiǎn)及技術(shù)要求 22儲(chǔ)能系統(tǒng)架構(gòu) 234.2.2電芯 24一站式技術(shù)解決方案 67全球化服務(wù)體系與網(wǎng)絡(luò) 68第六章品質(zhì)堅(jiān)守安全為本“質(zhì)勝之道” 69“一測(cè)定乾坤”突破兆瓦級(jí)儲(chǔ)能安全瓶頸，攻略北美儲(chǔ)能市場(chǎng) 70“縱橫新能源”合縱新能源產(chǎn)業(yè)鏈，連橫儲(chǔ)能全球市場(chǎng) 71“心無(wú)旁騖”押寶戶(hù)用儲(chǔ)能高端市場(chǎng) 72“臥薪嘗膽”行業(yè)先鋒，潛心耕耘 73“十年磨劍”堅(jiān)守品質(zhì)，成就卓越 74“生于憂(yōu)患”產(chǎn)業(yè)升級(jí)陣痛期 75電池系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換裝置儲(chǔ)能系統(tǒng)

31 第七章“質(zhì)勝中國(guó)以質(zhì)取勝” 763947 第八章儲(chǔ)能行業(yè)領(lǐng)袖高瞻 832024年儲(chǔ)能白皮書(shū)第一章全球儲(chǔ)能行業(yè)概況06 書(shū)06 書(shū)2024年儲(chǔ)能白皮1.1全球儲(chǔ)能市場(chǎng)新增裝機(jī)規(guī)模根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)預(yù)測(cè)，全球新型儲(chǔ)能新增儲(chǔ)能裝機(jī)容量有望在2023年創(chuàng)下紀(jì)錄，新增裝機(jī)容量有望達(dá)到42GW/99GWh，同比增長(zhǎng)163%/183%。隨后直至2030年將以27%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，其中2030年年新增裝機(jī)容量達(dá)110GW/372GWh，是2023年預(yù)期數(shù)字的2.6倍。GlobalgrossenergystoragecapacityadditionsbykeymarketUSCAGR27%99GWGWCAGR27%99GWGW1005042GW0

LatinAmericaUK

ChinaOtherEurope

India

AustraliaRestoftheworld

SouthKoreaandJapanBuffer2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 數(shù)據(jù)來(lái)源：BloombergNEF

2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E07 書(shū)07 書(shū)2024年儲(chǔ)能白皮1.2全球主要儲(chǔ)能市場(chǎng)表現(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)源：CNESA中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟數(shù)據(jù)來(lái)源：CNESA中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟從區(qū)域市場(chǎng)來(lái)看，2023年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)依然以中國(guó)、北美和歐洲為主導(dǎo)。中國(guó)市場(chǎng)的儲(chǔ)能電池需求持續(xù)旺盛，占據(jù)了全球市場(chǎng)的顯著份額。與此同時(shí)，北美和歐洲市場(chǎng)也表現(xiàn)出對(duì)儲(chǔ)能電池的強(qiáng)勁需求。這些區(qū)域市場(chǎng)的持續(xù)發(fā)展和對(duì)可再生能源的重視，推動(dòng)了全球儲(chǔ)能市場(chǎng)的增長(zhǎng)。美國(guó)美國(guó)推出了電網(wǎng)彈性和創(chuàng)新伙伴關(guān)系計(jì)劃

歐盟英國(guó)

中國(guó)2024年儲(chǔ)能白皮書(shū)第二章中國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)概況092024年儲(chǔ)能白皮書(shū)2.1092024年儲(chǔ)能白皮書(shū)2.1中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模數(shù)據(jù)來(lái)源：CNESA中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟數(shù)據(jù)來(lái)源：CNESA中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟根據(jù)CNESA全球儲(chǔ)能項(xiàng)目庫(kù)的最新統(tǒng)計(jì)，截至2023年底，中國(guó)已投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到了86.5GW，同比增長(zhǎng)了45%。抽水蓄能項(xiàng)目以51.3GW的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位，但自2015年以來(lái)，其規(guī)模占比持續(xù)下滑，2023年首次跌破60%。與此同時(shí)，新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝在2023年實(shí)現(xiàn)了迅猛增長(zhǎng)，新增裝機(jī)規(guī)模高達(dá)21.5GW/46.6GWh，是2022年的三倍之多，并首次在新增投運(yùn)規(guī)模上超過(guò)了抽水蓄能，近乎其四倍。在新型儲(chǔ)能項(xiàng)目中，鋰電池技術(shù)的占比進(jìn)一步提升至97.3%，僅次于抽水蓄能，在累計(jì)裝機(jī)規(guī)模中占據(jù)重要地位。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在未來(lái)有望成為電力儲(chǔ)能領(lǐng)域的主力軍，推動(dòng)中國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)的持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新。（截至2023年12月底，MW%）

中國(guó)已投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（截至2023年12月底）鉛蓄電池鋰離子電池97.3%鉛蓄電池鋰離子電池97.3%液流電池0.6%壓縮空氣飛輪儲(chǔ)能超級(jí)電容其他150%+74.534.560402002014 2015 2016 2017 2018

2019

2020 2021 2022 2023功率規(guī)模（GW） 能量規(guī)模（GWh）102024年儲(chǔ)能白皮書(shū)2.22023年中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展特點(diǎn)102024年儲(chǔ)能白皮書(shū)2.22023年中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展特點(diǎn)2023年，中國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)經(jīng)歷了波瀾壯闊、跌宕起伏的歷程。這一年，新型儲(chǔ)能裝機(jī)年增幅創(chuàng)下了規(guī)?；l(fā)展以來(lái)的新高，提前兩年完成了國(guó)家十四五規(guī)劃中設(shè)定的3000萬(wàn)千瓦新型儲(chǔ)能裝機(jī)目標(biāo)。儲(chǔ)能技術(shù)成為了各地政府推動(dòng)經(jīng)濟(jì)新動(dòng)能的關(guān)鍵抓手，政策的頻度和力度持續(xù)加大，為行業(yè)注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。然而，隨著以電池為代表的產(chǎn)能擴(kuò)張速度迅速超過(guò)市場(chǎng)需求釋放的速度，原本在藍(lán)海市場(chǎng)中探索技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用市場(chǎng)的儲(chǔ)能企業(yè)，被迅速卷入紅海白刃戰(zhàn)。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，價(jià)格從年初到年尾幾乎腰斬，給行業(yè)帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。盡管面臨諸多困難，但中國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)依然展現(xiàn)出強(qiáng)大的韌性和發(fā)展?jié)摿??？v觀2023年，儲(chǔ)能過(guò)去一年各類(lèi)政策全面加力 儲(chǔ)能商業(yè)模亟待改善縱觀2023年，儲(chǔ)能過(guò)去一年

電芯產(chǎn)能快速擴(kuò)張，供需矛盾愈加突出

入局企業(yè)數(shù)量前所未有，龍頭企業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯來(lái)源：CNESA中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟

儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)價(jià)格全線下跌非鋰技術(shù)多元化應(yīng)用進(jìn)程加快

儲(chǔ)能企業(yè)競(jìng)相征戰(zhàn)海外市場(chǎng)，貿(mào)易保護(hù)主義影響加深長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能戰(zhàn)略布局落后于國(guó)際

儲(chǔ)能企業(yè)上市進(jìn)程放緩智能化平臺(tái)建設(shè)成為企業(yè)布局的熱點(diǎn)

鋰電產(chǎn)品走向“大容量標(biāo)準(zhǔn)體系趨于完善，細(xì)分應(yīng)用有待補(bǔ)充112024年儲(chǔ)能白皮書(shū)2.3中國(guó)新型儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展預(yù)測(cè)112024年儲(chǔ)能白皮書(shū)2.3中國(guó)新型儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展預(yù)測(cè)預(yù)計(jì)2024年：全年新增裝機(jī)將超過(guò)35GW，連續(xù)第三年單年新增裝機(jī)超過(guò)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模，這充分顯示了行業(yè)的高速發(fā)展態(tài)勢(shì)。行業(yè)產(chǎn)能將實(shí)現(xiàn)高速擴(kuò)張，但這也將加劇行業(yè)內(nèi)部的競(jìng)爭(zhēng)，使得部分資金缺乏和技術(shù)積累不足的企業(yè)面臨生存壓力。國(guó)內(nèi)企業(yè)會(huì)加速出海布局，但在貿(mào)易壁壘和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方面面臨挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能需求推動(dòng)政策和市場(chǎng)規(guī)則不斷完善。儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性將有望提升，商業(yè)模式更加成熟和多元。儲(chǔ)能電站運(yùn)營(yíng)愈發(fā)受到重視，運(yùn)營(yíng)水平將不斷提高。中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)趨勢(shì)展望138.4138.4108.980.497.054.734.513.1新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（GW）新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（GW）400 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024(E) 2025(E) 2026(E) 2027(E) 年份數(shù)據(jù)來(lái)源：CNESA中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟2024年儲(chǔ)能白皮書(shū)第三章儲(chǔ)能行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研PAGE132024年儲(chǔ)能白皮書(shū)3.1PAGE132024年儲(chǔ)能白皮書(shū)3.1儲(chǔ)能應(yīng)用現(xiàn)狀

您認(rèn)為目前儲(chǔ)能應(yīng)用發(fā)展處于哪個(gè)階段?（單選）12.2%12.2%19.6%15.6%.0%6.5%8.5%4.9%2.3%儲(chǔ)能安全問(wèn)題 度電成本太高技術(shù) 缺乏清晰的尚未成熟 商業(yè)模沒(méi)有補(bǔ)貼支持行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失0.4%0.2%0.7%缺乏收益性 缺乏應(yīng)用市場(chǎng) 其他11101118.5%0.3%2.2%高速增長(zhǎng)期萌芽期勻速成長(zhǎng)期平穩(wěn)期不確定 衰退期11

儲(chǔ)能電池技術(shù)革新和突破應(yīng)用市場(chǎng)需求增長(zhǎng)儲(chǔ)能電池技術(shù)革新和突破應(yīng)用市場(chǎng)需求增長(zhǎng)建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

政策支持及補(bǔ)貼保證儲(chǔ)能安全和質(zhì)量18.8%度電成本下降政策支持及補(bǔ)貼保證儲(chǔ)能安全和質(zhì)量18.8%度電成本下降18.0%進(jìn)一步大幅度降低電池材料成本提高電池生產(chǎn)制造工藝水平可再生能源發(fā)電配置儲(chǔ)能發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)儲(chǔ)能形成大規(guī)模應(yīng)用38.9%30.3%政策支持及補(bǔ)貼新能源發(fā)電保證儲(chǔ)能安全啟動(dòng)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建立電力交易現(xiàn)貨市場(chǎng)新基建PAGE152024年儲(chǔ)能白皮書(shū)3.2PAGE152024年儲(chǔ)能白皮書(shū)3.2儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景與2020

戶(hù)用儲(chǔ)能商用儲(chǔ)能電力系統(tǒng)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能電力系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能16.6%戶(hù)用儲(chǔ)能商用儲(chǔ)能電力系統(tǒng)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能電力系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能16.6%能源互聯(lián)網(wǎng)3.4%無(wú)電地區(qū)用電需求9.4%微電網(wǎng)太陽(yáng)能氫能新能源汽車(chē)風(fēng)能電力系統(tǒng)充電系統(tǒng)傳統(tǒng)能源PAGE162024年儲(chǔ)能白皮書(shū)3.3PAGE162024年儲(chǔ)能白皮書(shū)3.3儲(chǔ)能應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)您認(rèn)為儲(chǔ)能電池價(jià)格何時(shí)能夠達(dá)到人民幣0.35元/Wh以下?(單選)

64%受訪者認(rèn)同高循環(huán)高壽命的儲(chǔ)能電池能更快的推動(dòng)儲(chǔ)能應(yīng)用快速發(fā)展。是的是的不是13.2%占比2025年占比2025年2024年2021年2023年2022年2027 不確定您如何看待電池梯次利用應(yīng)用于儲(chǔ)能?(單選)看好看好31.2%一般9.6%7.5%PAGE172024年儲(chǔ)能白皮書(shū)3.4PAGE172024年儲(chǔ)能白皮書(shū)3.4儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

） ?)磷酸鐵鋰電池三元鋰電池固態(tài)鋰電池鈉鋰電池燃料電池液流電池鋁空電池15.9%10.7%8.7%4.4%6.7%3.6%25.2%16.7%5.3%4.1%2.9%2023隔膜202023.2%負(fù)極材料37.4%正極材料35.6%27.6%電解液PAGE18PAGE182024年儲(chǔ)能白皮書(shū)3.5儲(chǔ)能應(yīng)用市場(chǎng)3.5儲(chǔ)能應(yīng)用市場(chǎng)未來(lái)貴司最看好的儲(chǔ)能應(yīng)用市場(chǎng)是哪些？(多選)PAGE19PAGE192024年儲(chǔ)能白皮書(shū)3.6儲(chǔ)能可持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵3.6儲(chǔ)能可持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵您最關(guān)注儲(chǔ)能系統(tǒng)哪項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)?（單選）

您認(rèn)為儲(chǔ)能行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)健康發(fā)展的最關(guān)鍵因素是？(單選)

您認(rèn)為權(quán)威公正的第三方檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)在推動(dòng)儲(chǔ)能行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展過(guò)程中的作用？(單選)安全性能質(zhì)量安全性能質(zhì)量壽命價(jià)格技術(shù)不斷提升保證安全與質(zhì)量成本持續(xù)下降完善標(biāo)準(zhǔn)體系和行業(yè)規(guī)范發(fā)揮儲(chǔ)能的核心價(jià)值，與更多應(yīng)用相結(jié)合健康有序的上下游供應(yīng)鏈 非常重要重要一般不重要 非常不重要 2024年儲(chǔ)能白皮書(shū)第四章儲(chǔ)能應(yīng)用的技術(shù)挑戰(zhàn)與安全風(fēng)險(xiǎn)212024年儲(chǔ)能白皮書(shū)4.1儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景及商業(yè)價(jià)值212024年儲(chǔ)能白皮書(shū)4.1儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景及商業(yè)價(jià)值發(fā)電側(cè)平抑波動(dòng)平滑輸出黑啟動(dòng)調(diào)頻調(diào)壓發(fā)電預(yù)計(jì)削峰填谷能源互聯(lián)通過(guò)智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)，基于儲(chǔ)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源與可再生能源發(fā)電、輸電、配電、儲(chǔ)電和用電安全可靠的多能互補(bǔ)能源體系

能源管理推進(jìn)可再生能源跨越式發(fā)展，形成可再生能源高比例友好接入電力系統(tǒng)，基于儲(chǔ)能技術(shù)，借助發(fā)電側(cè)預(yù)計(jì)、需求側(cè)響應(yīng)和電網(wǎng)側(cè)智能調(diào)度，實(shí)現(xiàn)安全、高效、穩(wěn)定的源網(wǎng)儲(chǔ)荷一體化智慧能源管理系統(tǒng)和新型電力系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)調(diào)頻調(diào)峰調(diào)壓電壓支撐功率支撐備用容量用電側(cè)虛擬電廠峰谷套利需求響應(yīng)提高供電可靠性備用電源提高電能質(zhì)量

能源交易大力發(fā)展清潔能源，基于儲(chǔ)能技術(shù)和大數(shù)據(jù)云平臺(tái)利用，建立電力現(xiàn)貨市場(chǎng)和綠色能源交易長(zhǎng)效機(jī)制，促進(jìn)碳交易，推動(dòng)零碳未來(lái)222024年儲(chǔ)能白皮書(shū)4.2儲(chǔ)能安全風(fēng)險(xiǎn)及技術(shù)要求222024年儲(chǔ)能白皮書(shū)4.2儲(chǔ)能安全風(fēng)險(xiǎn)及技術(shù)要求4.2.1儲(chǔ)能系統(tǒng)架構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)原理圖2024年儲(chǔ)能白皮書(shū)EMS能源管理系統(tǒng)

電池系統(tǒng)消防及滅火系統(tǒng)

PCE

電源轉(zhuǎn)換裝置電池管理系統(tǒng)BMS電池管理系統(tǒng)電池包BP電池包電池芯4.2.2電芯2024年儲(chǔ)能白皮書(shū)4.2.2電芯

電池循環(huán)圖金屬礦產(chǎn)資源正級(jí)材料金屬礦產(chǎn)資源正級(jí)材料負(fù)極材料電解液隔膜其他材料電芯制造與筆記本子機(jī)等數(shù)碼電子產(chǎn)品電動(dòng)工具輕型電動(dòng)車(chē)新能源汽車(chē)能源存儲(chǔ)系統(tǒng)鋰離子電池回收利用目前，鋰離子電芯應(yīng)用最為廣泛，主要有磷酸鐵鋰和三元鋰。鋰離子電芯主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜和外殼構(gòu)成。鋰電池顧名思義是以鋰金屬或者鋰化合物作為化學(xué)反應(yīng)的正極，由碳或石墨等作為負(fù)極，在電解液的環(huán)境下，通過(guò)鋰離子的脫嵌和電子的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生電流，以及電能的釋放與存儲(chǔ)。鋰電芯的分裝方式主要有鋁殼方型電芯，軟包電芯，圓柱電芯。鋰離子電池回收利用電芯示例圖

電芯結(jié)構(gòu)圖

聚合物鋰離子電池原理正極接線柱正極接線柱排氣孔PTC熱敏電阻保護(hù)閥隔膜（隔絕正負(fù)極）o充電c電解液負(fù)極（碳）聚合物電解質(zhì)膜外殼放電絕緣板正極（鋰）正極LiCoO負(fù)極C氧鈷鋰離子線 電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)路線對(duì)比

2024年儲(chǔ)能白皮書(shū)目前儲(chǔ)能電池主要有鉛酸電池，鋰離子電池，鈉離子電池，液流電池，鈉硫電池等。由于鋰離子電池的能量密度較高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，效率高，響應(yīng)速度快，所以是目前儲(chǔ)能應(yīng)用中最主要的技術(shù)路線。自2015年以來(lái)，鋰離子電池宰著儲(chǔ)能市場(chǎng)，但各種電池種類(lèi)繁多而且地位也不同。磷酸鐵（LFP），鎳錳鈷（NMC）等三元鋰占比75%以上。但是，鋰電的高能量密度和氧化反應(yīng)過(guò)程帶來(lái)的是高溫，存在泄放，起火和爆炸的危險(xiǎn)；NMC電池的能量密度通常比磷酸鐵鋰電池高，但在儲(chǔ)能應(yīng)用中能量密度并不那么重要。磷酸鐵鋰電池一般比三元鋰更耐熱，應(yīng)用磷酸鐵鋰的同時(shí)可以降低其安全性能已有較大突破中，不可過(guò)充電，鈉、安全性能已有較大突破中，不可過(guò)充電，鈉、硫泄露存在安全隱患比較好，存在溴蒸汽泄漏風(fēng)險(xiǎn)好比較好一般，存在過(guò)熱起火，爆炸風(fēng)險(xiǎn)一般，存在過(guò)熱起火，爆炸風(fēng)險(xiǎn)，好，但環(huán)境污染嚴(yán)重安全性

/功率上限十兆瓦級(jí)兆瓦級(jí)功率上限十兆瓦級(jí)兆瓦級(jí)兆瓦級(jí)兆瓦級(jí)百兆瓦級(jí)百兆瓦級(jí)十兆瓦級(jí)循環(huán)壽命（次）自放電(%/月）

鉛酸電池2~5

鋰離子電池（磷酸鐵鋰）130-200工作溫度深度充放電能力不能深度充放電深度充放電能力不能深度充放電深度充放電影響壽命深度充放電影響壽命壽命基本無(wú)影響深度充放電對(duì)壽命無(wú)影響深度充放電對(duì)壽命無(wú)影響 深度充放電嚴(yán)重影響壽命，對(duì)安全性有影響容量衰減后不可恢復(fù)衰減后不可恢復(fù)衰減后不可恢復(fù)衰減后不可恢復(fù)可在線再生可在線再生 衰減后不可恢復(fù)電池一致性良好較差較差較差好好 好

鋰離子電池（三元鋰）0~1適合15-85%SOC,

鈉離子電池0~1

無(wú)自放電

液流電池

鋅溴液流電池?zé)o自放電

鈉硫電池~適合15-85%SOC,因此，磷酸鐵鋰成為儲(chǔ)能應(yīng)用中的主力。

系/ 已有相應(yīng)型號(hào)生產(chǎn)當(dāng)前主流技術(shù)路線之一當(dāng)前主流技術(shù)路線逐漸將被替代市場(chǎng)情況/ 已有相應(yīng)型號(hào)生產(chǎn)當(dāng)前主流技術(shù)路線之一當(dāng)前主流技術(shù)路線逐漸將被替代市場(chǎng)情況/ 技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、優(yōu)勢(shì) 價(jià)格低廉、維護(hù)方便

長(zhǎng)壽命、高能量密度、高效率、響應(yīng)速度快、

長(zhǎng)壽命、高能量密度、高效率、響應(yīng)速度快、

鈉元素豐富，低成本，環(huán)境友好

適用范圍廣泛，原材料資料豐富（鋅、鐵）；

適用范圍廣泛，原材料資料豐富（鋅、鐵）；

能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、功率特性好、響應(yīng)速度快資料來(lái)源：部分摘自蔡世超《儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用》（2020年10月，第三屆全國(guó)電源側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用高層研討會(huì)報(bào)告），中信證券研究部環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng) 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng) 15-20年壽命；工作溫度范圍寬資料來(lái)源：部分摘自蔡世超《儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用》（2020年10月，第三屆全國(guó)電源側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用高層研討會(huì)報(bào)告），中信證券研究部陽(yáng)極的金屬鈉是易燃物，高溫運(yùn)行陽(yáng)極的金屬鈉是易燃物，高溫運(yùn)行，充放電倍率低；效率較低 因而存在一定的安全風(fēng)充放電倍率低；效率較低能量密度低、材料成本限制存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)不宜深度充放電荷大功率放電能量密度偏低；能量密度偏低；能量密度低、壽命短，挑戰(zhàn)PAGE262024年儲(chǔ)能白皮書(shū)PAGE262024年儲(chǔ)能白皮書(shū)隨著工藝和技術(shù)創(chuàng)新的提升，鋰離子電池將呈現(xiàn)成隨著工藝和技術(shù)創(chuàng)新的提升，鋰離子電池將呈現(xiàn)成續(xù)提高，安全性顯著提升的趨勢(shì)。綜合技術(shù)和成本，目前鋰離子電池優(yōu)勢(shì)明顯，尤其磷酸鐵鋰廣泛應(yīng)用，占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。固態(tài)電池，顧名思義就是將液態(tài)電池中的可燃液體成分替換為固體成分。因?yàn)檎麄€(gè)電池都由固體成分組成，所以它不具有可燃缺陷，能夠大大提高安全性。與此同時(shí)，對(duì)固態(tài)電解質(zhì)的使用也能導(dǎo)致電池可匹配更高的正極材料和鋰金屬材料，進(jìn)而大大提升能量密度。鈉電池有鋰電池沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)——鈉離子電池較高有充放電倍率，無(wú)過(guò)放電特性，允許放電到零伏，便于運(yùn)輸；鈉離子電池也具有更寬的溫度范圍適應(yīng)性，在-40°C低溫下鈉離子電池容量保持率70%，高溫80°C也可以循環(huán)充放使用；此外，理論上鈉離子電池的安全性能提升，這是由于鈉離子電池內(nèi)阻稍高，短路情況下瞬間發(fā)熱量少、溫升較低。而相較于鉛酸電池，鈉離子電池在能量密度、循環(huán)次數(shù)、成本等方面均具有優(yōu)勢(shì)，有望率先替代鉛酸電池，應(yīng)用于電動(dòng)兩輪車(chē)、儲(chǔ)能、低速電動(dòng)車(chē)等細(xì)分市場(chǎng)。液流電池能夠深度充放電，循隨著能源轉(zhuǎn)型加速,全球電池需求量持續(xù)上升，電池可持續(xù)性、環(huán)保和能效的重要性也更加凸顯。歐盟作為世界上最大的經(jīng)濟(jì)體之一,其電池產(chǎn)業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義。然而,現(xiàn)行的電池指令在監(jiān)管范圍和內(nèi)容上存在局限性,已無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。8月17日，《歐盟電池和廢電池法規(guī)》（EU以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新電池法”）正式落地生效。“新電池法”規(guī)范了電池從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和回收的整個(gè)生命周期，并確保其安全、可持續(xù)和具有競(jìng)爭(zhēng)力。新的規(guī)定將對(duì)歐盟地區(qū)電池產(chǎn)業(yè)鏈全生命周期的各環(huán)節(jié)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。性能磷酸鐵鋰電池三元鋰電池固態(tài)鋰電池鎳鈷錳酸鋰（NCM）鎳鈷鋁酸鋰（NCA）鋰硫電池（Li/S)鈉離子電池電壓3.2-3.3V3.6V3.7V可實(shí)現(xiàn)5V3.0V實(shí)際比容量140mAh/g160mAh/g190mAh/g1675mAh/g248mAh/g理論比容量170mAh/g280mAh/g280mAh/g2500mAh/g372mAh/g可提升空間21%75%47%>49%50%目前能量密度150kW/kg170kW/kg230kW/kg300~400kW/kg100~160Wh/kg預(yù)估最大值~200kW/kg~300kW/kg~330kW/kg~900kW/kg~200Wh/kg電芯是電池系統(tǒng)的重要組成部分，它的可靠性，安全性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有著重要的作用。電芯的能量密度不斷提升，充放電能力的不斷提高，對(duì)電芯的壽命，安全性有著更高的要求。盡職調(diào)查電氣安全過(guò)充過(guò)放短路擠壓燃燒振動(dòng)高溫?zé)崾Э匦阅苎h(huán)壽命容量能量密度充放電倍率截止電壓高低溫性能環(huán)境電芯是電池系統(tǒng)的重要組成部分，它的可靠性，安全性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有著重要的作用。電芯的能量密度不斷提升，充放電能力的不斷提高，對(duì)電芯的壽命，安全性有著更高的要求。盡職調(diào)查電氣安全過(guò)充過(guò)放短路擠壓燃燒振動(dòng)高溫?zé)崾Э匦阅苎h(huán)壽命容量能量密度充放電倍率截止電壓高低溫性能環(huán)境重金屬白色污染電池指令有害物質(zhì)碳足跡再生原材料電化學(xué)性能和耐久性二維碼標(biāo)簽電池護(hù)照電芯的安全風(fēng)險(xiǎn)主要是起火、爆炸、釋放有毒有害氣體。

2024年儲(chǔ)能白皮書(shū)物質(zhì)隔離膜（聚炳烯，聚乙烯等）

危險(xiǎn)現(xiàn)象環(huán)境老化，過(guò)充，過(guò)放，短路

原理由于溫度上升，隔離膜熱氧老化

結(jié)果正負(fù)極短路出現(xiàn)大電流

防護(hù)（效果差）泄放閥，PTC，隔離膜石蠟封閉

熱失控是由副反應(yīng)引發(fā)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，發(fā)熱量可使電池溫度升高400-1000度隔離膜（聚炳烯，聚乙烯等） 跌落，沖擊，振動(dòng)，擠壓，內(nèi)部短路 隔離膜破損，正負(fù)極短路 隔離膜（聚炳烯，聚乙烯等） 跌落，沖擊，振動(dòng)，擠壓，內(nèi)部短路 隔離膜破損，正負(fù)極短路 正負(fù)極短路出現(xiàn)大電流 泄放閥，隔離膜石蠟封閉速率電解液燃燒內(nèi)短路

800

54

過(guò)充，過(guò)放，高緯度環(huán)境，高溫環(huán)境，燃燒，短路

CO;或電解液鋰鹽KCLO4分解釋放氧氣與水反應(yīng)成強(qiáng)酸，腐蝕隔離膜

解液反應(yīng)

質(zhì)分解

發(fā)生熱失控，溫度突升，電壓急劇下降至零溫度(℃)電壓(v)3溫度(℃)電壓(v)2化溫全度過(guò)與程電芯內(nèi)膨脹出易燃?xì)怏w由于溫度上升，其中的C元素與氧反應(yīng)，電芯內(nèi)膨脹出易燃?xì)怏w由于溫度上升，其中的C元素與氧反應(yīng)，。過(guò)充，過(guò)放，高緯度環(huán)境，高溫環(huán)境，燃燒，短路負(fù)極材料（由焦炭（PC），

涂崩層潰 反溫應(yīng)

10正極材料

過(guò)充，過(guò)放，高緯度環(huán)境，高溫環(huán)境，燃燒，短路

由于溫度上升或者電流或者電壓過(guò)大。正極材料在充電過(guò)程中，鋰離子析出后，氧從晶體中脫出的速度隨著溫度而增加

氧含量增加更易燃易爆

I

I 正極出現(xiàn)易燃易爆物質(zhì)單顆電芯容量或電壓不同，在串聯(lián)電池中出現(xiàn)反充電池反接，短路正極材料PAGE292024年儲(chǔ)能白皮書(shū)PAGE292024年儲(chǔ)能白皮書(shū)市場(chǎng)安規(guī)性能法規(guī)/化學(xué)中國(guó)GB/T36276GB/T36276-EN62619EN62620EUBatteryDirective盟 EN62619 EN62620 EUBatteryDirectiveANSI/CAN/UL1973UL1642UL9540A北美JISC8715-2本 SAEJ2464 - -(4.3.3Penetration,4.3.6Crush)--KSC62620SPA-KBIA-10104-03-7312KSC62619韓國(guó)澳大利亞

IEC62619

IEC -62620備注：上述僅為部分市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。磷酸鐵鋰電池是目前儲(chǔ)能應(yīng)用的最佳選擇電芯安全把控：電芯熱失控的測(cè)試與驗(yàn)證磷酸鐵鋰電池是目前儲(chǔ)能應(yīng)用的最佳選擇電芯安全把控：電芯熱失控的測(cè)試與驗(yàn)證也同樣迫切。三元材料電池有更高的能量密度和放電效率，但是材質(zhì)中的鈷，鎳，鋁等價(jià)格一直較高，并且穩(wěn)定性較低，溫度和安全性較好的磷酸鐵鋰電芯在儲(chǔ)能應(yīng)用中越來(lái)越廣泛。實(shí)際的應(yīng)用中，電芯類(lèi)型的選擇至關(guān)重要，在未來(lái)的儲(chǔ)能系統(tǒng)中，磷酸鐵鋰電芯是否是最佳選擇也頗受關(guān)注，尋求安全，性能，成本的平衡，未來(lái)5-10年磷酸鐵鋰仍將是儲(chǔ)能應(yīng)用最好的選擇，也會(huì)在生產(chǎn)工藝更加創(chuàng)新的帶動(dòng)下更加被廣泛應(yīng)用。更遠(yuǎn)的未來(lái)呢？

鋰離子電芯一旦因?yàn)橥獠炕蛘邇?nèi)部的原因觸發(fā)電芯內(nèi)部正負(fù)極物質(zhì)的劇烈反應(yīng)導(dǎo)致的熱失控是難以控制的，尤其眾多的電芯組成的電池系統(tǒng)，熱失控的威力更是巨大。所以，電芯級(jí)別的熱失控的測(cè)試和驗(yàn)證都是后端電池系統(tǒng)的最重要保證，其測(cè)試方法包括:電芯刺穿，電芯加熱，電芯短路，過(guò)充，過(guò)放等，這些都是電池系統(tǒng)級(jí)別的熱失控可選的方法，也是電芯設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的重中之重。單體容量不斷提升，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估難度增加 電池全生命周期價(jià)值鏈可持續(xù)發(fā)展單體容量不斷提升，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估難度增加電池全生命周期價(jià)值鏈可持續(xù)發(fā)展隨著儲(chǔ)能應(yīng)用的需求越來(lái)越廣泛，電芯容量不斷提升，能量密度也同步增大，在熱特性等安全方面帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，除了單體的評(píng)估，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用來(lái)綜合考評(píng)電芯安全性。

隨著歐盟提出了新的《電池法》，電池在整個(gè)生命周期中都應(yīng)該變得可持續(xù)，高性能和安全。這意味著使用完全尊重人權(quán)以及社會(huì)和生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的材料生產(chǎn)的電池，對(duì)環(huán)境的影響盡可能小。電池必須經(jīng)久耐用且安全，在使用壽命結(jié)束時(shí)，應(yīng)重新利用，重新制造或回收電池，將有價(jià)值的材料重新投入經(jīng)濟(jì)。PAGE312024年儲(chǔ)能白皮書(shū)PAGE312024年儲(chǔ)能白皮書(shū)4.2.3電池系統(tǒng)4.2.3電池系統(tǒng)電池系統(tǒng)主要由模組或者Pack（電芯的串并聯(lián)）和電池管理系統(tǒng)（BMS）兩大塊組成。電池系統(tǒng)一般是由電芯串聯(lián)或者并聯(lián)后，安裝在保護(hù)外殼里，再加上電池管理，監(jiān)控系統(tǒng)，作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能零部件使用。

電池模組電池系統(tǒng)框圖EnclosureBatteryBatteryEnclosureBatteryBatteryBatteryBatteryAuxilliaryBatteryEquipmentBMMBMMBMSBMSBMSPAGE322024年儲(chǔ)能白皮書(shū)PAGE322024年儲(chǔ)能白皮書(shū)從應(yīng)用角度，電池系統(tǒng)主要分為戶(hù)用型、工商業(yè)型、電力系統(tǒng)型、便攜式場(chǎng)景 電壓/容量 循環(huán)壽命 功能 電芯類(lèi)型年戶(hù)用型型

V/T/I保護(hù)分布式三層年 理 SOC估計(jì)絕緣電阻檢測(cè)年式

V/T/I保護(hù)年 計(jì) 備注：上述僅為部分市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。可再生能源的大規(guī)模發(fā)展，儲(chǔ)能應(yīng)用持續(xù)增加，應(yīng)用場(chǎng)景隨之多樣化，電池系統(tǒng)未來(lái)將主要體現(xiàn)在：11便電氣安全觸電危害熱危害能量危害火災(zāi)危害機(jī)械危害噪聲危害化學(xué)危害電磁兼容/無(wú)線電電磁干擾度電磁抗擾度發(fā)射性能接收性能電磁場(chǎng)評(píng)估電池安全電壓保護(hù)電流保護(hù)溫度保護(hù)絕緣檢測(cè)電氣安全觸電危害熱危害能量危害火災(zāi)危害機(jī)械危害噪聲危害化學(xué)危害電磁兼容/無(wú)線電電磁干擾度電磁抗擾度發(fā)射性能接收性能電磁場(chǎng)評(píng)估電池安全電壓保護(hù)電流保護(hù)溫度保護(hù)絕緣檢測(cè)功能安全/信息安全功能安全管理系統(tǒng)及硬件軟件信息安全通訊協(xié)議消防/防爆消防監(jiān)測(cè)消防控制滅火泄爆仿真評(píng)估通風(fēng)仿真評(píng)估運(yùn)輸安全海運(yùn)空運(yùn)道路運(yùn)輸性能循環(huán)壽命容量能量密度充放電倍率截止電壓高低溫性能效率環(huán)境溫濕度海拔雨雪風(fēng)沙鹽霧地震電池指令有害物質(zhì)碳足跡再生原材料電化學(xué)性能和耐久性二維碼標(biāo)簽電池護(hù)照盡職調(diào)查電池系統(tǒng)就是電芯的容量、電壓、電流、溫度和能量的集成，同樣也是安全隱患起火、爆炸、高壓電擊和化學(xué)危險(xiǎn)等集成。電池系統(tǒng)的安全性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有著重要的作用，隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)的電壓、電流和容量等級(jí)的不斷提升，其對(duì)應(yīng)的充放電系統(tǒng)和BMS系統(tǒng)的要求也更加嚴(yán)格，尤其是針對(duì)電池?zé)峁芾淼囊蟆Ｓ|電危害工作電壓超過(guò)30Va.c(42.4Vpeak60Vd.c.的回路會(huì)造成觸電危害，因此應(yīng)具有防觸電措施，防止在工作過(guò)程中對(duì)該回路直接或間接接觸。熱危害電池系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，部分元器件，尤其電池會(huì)產(chǎn)生較高的溫度，一旦超過(guò)其能承受的溫度范圍，就會(huì)產(chǎn)生起火的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，可接觸表面也會(huì)產(chǎn)生較高溫度，進(jìn)而會(huì)對(duì)人員造成燙傷危害。應(yīng)通過(guò)合理的元器件選型和警示標(biāo)識(shí)降低熱危害。能量危害以下兩種情況均有可能產(chǎn)生能量危害，應(yīng)采取防護(hù)措施：電壓不低于2V，且能持續(xù)60秒輸出能量超過(guò)240VA的電氣回路；電壓不低于2V，20J器件。火災(zāi)及爆炸危害電池系統(tǒng)的火災(zāi)危害主要由于電芯的熱失控引發(fā)過(guò)熱，進(jìn)而引起火災(zāi)。電池系統(tǒng)的爆炸危害主要由電芯損壞時(shí)產(chǎn)生的危險(xiǎn)可燃?xì)怏w聚集而產(chǎn)生，可通過(guò)泄爆和通風(fēng)措施來(lái)降低爆炸風(fēng)險(xiǎn)機(jī)械危害電池系統(tǒng)中可移動(dòng)的部件、尖銳的表面、強(qiáng)度較弱的安裝支架等因素均有可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)械危害，因此應(yīng)采取合理有效的防護(hù)措施。

化學(xué)危害害化學(xué)物質(zhì)。噪聲危害如果電池系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的噪聲，應(yīng)采取措施進(jìn)行降噪，確保不會(huì)對(duì)人員和環(huán)境造成噪聲危害。電磁兼容及無(wú)線電危害及電子設(shè)備的數(shù)量及種類(lèi)不斷增加，使電磁環(huán)境日益復(fù)雜。在這種復(fù)雜的電磁環(huán)境外，惡劣的電磁環(huán)境還會(huì)對(duì)人類(lèi)及生態(tài)產(chǎn)生不良的影響。功能安全風(fēng)險(xiǎn)電池管理系統(tǒng)是儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件之一，其功能安全（functionsafety）是設(shè)備安全的重要組成部分，主要是從電子電路相關(guān)的控制系統(tǒng)考慮，著重防止由于受控設(shè)備及其相關(guān)系統(tǒng)在故障或者失效的情況下導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)。從系統(tǒng)的危險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)分析、整體安全要求確定和安全功能分配、安全完整性實(shí)現(xiàn)及驗(yàn)證三個(gè)重要分析步驟，參照IEC61508、IEC60730-1等相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)梳理電池系統(tǒng)BMS功能安全的分析與設(shè)計(jì)過(guò)程。安全風(fēng)險(xiǎn)電池系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)程度與電芯數(shù)量，失效原因密切相關(guān)操作失誤系統(tǒng)濫用失控操作失誤系統(tǒng)濫用失控系統(tǒng)外部撞擊高溫高濕失控功能安全失效環(huán)境失控軟件失效絕緣失效BMS失效電池系統(tǒng)起火爆炸電擊事故LevelLevel風(fēng)險(xiǎn)程度電池模組起火爆炸

2017-2023期間，全球至少發(fā)生60起以上儲(chǔ)能電站火災(zāi)事故。20212021嚴(yán)重事故

100Ah 212g電池模組鼓脹，泄放48V(安全低電壓)

100Ah失控后的能量相當(dāng)于212gTNT炸藥噴射高溫有機(jī)物以及可燃或有毒氣體模組連接導(dǎo)線短路模組內(nèi)部熱失控電芯一致性失效模組連接導(dǎo)線短路模組內(nèi)部熱失控電芯一致性失效模組外部短路模組內(nèi)部短路模組外部撞擊機(jī)械沖擊Failure失效原因電芯起火爆炸4.2V

輕微事故

-)-電芯被加熱電芯被撞擊電芯被加熱電芯被撞擊電芯內(nèi)部失效電芯外部短路電芯內(nèi)部短路過(guò)充過(guò)放-) NumberofCells電芯數(shù)量市 場(chǎng) 安規(guī) 功能安全 電磁兼容國(guó) GB/T36276 - GB/T36558IEN62477-12PfG2698VDE-AR-N-2510-50EN62619盟 EN62477-1

IEC60730-1AnnexHIEC60730-1AnnexHUL60730-1AnnexUL991+UL1998IEC61508series

EN61000-6-1EN61000-6-2EN61000-6-3EN61000-6-4EN61000-6-1EN61000-6-2EN61000-6-3EN61000-6-4FCCJISC4411-2(JIS61000-3-2)JISC4411-2(JIS61000-3-2)IEC60730-1AnnexHIEC61508seriesJISC8715-2日本國(guó) SPA-KBIA-10104-03-7312KSC62619

IEC60730-1AnnexH -IEC61508seriesENEN61000-6-1EN61000-6-2EN61000-6-3EN61000-6-4IEC60730-1AnnexHIEC61508seriesIEC62619備注：上述僅為部分市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)體系持續(xù)完善是基石電池系統(tǒng)的熱管理是安全守衛(wèi)標(biāo)準(zhǔn)體系持續(xù)完善是基石電池系統(tǒng)的熱管理是安全守衛(wèi)隨著電池系統(tǒng)的容量和規(guī)模越來(lái)越大，產(chǎn)生的危害：如電池起火，爆炸，有害氣體泄放，高壓電擊等也越來(lái)越大，這對(duì)于產(chǎn)品和廠家都是致命的打擊。隨著低碳環(huán)保和新能源的國(guó)際潮流到來(lái)，全球市場(chǎng)產(chǎn)品的電氣安全，功能安全，電磁兼容，運(yùn)輸安全，性能準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)也日趨完整，目前儲(chǔ)能行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)還稍顯不足，TüV萊茵也將和儲(chǔ)能行業(yè)一起完善標(biāo)準(zhǔn)體系，更好的協(xié)助電池系統(tǒng)的發(fā)展。

電池系統(tǒng)的安全最大考驗(yàn)是電池的安全性，事故的發(fā)生都是電池?zé)崾Э匾鸬倪B鎖反應(yīng)，電池系統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)，熱管理也是整個(gè)安全性的重要一環(huán)。BMS不斷優(yōu)化加強(qiáng)雙重保護(hù) 功能安全重要性凸顯BMS不斷優(yōu)化加強(qiáng)雙重保護(hù)功能安全重要性凸顯BMS作為電池系統(tǒng)的大腦，安全可靠性是重中之重。隨著產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，BMS的功能也在不斷的創(chuàng)新與優(yōu)化，優(yōu)化不僅要經(jīng)過(guò)多重環(huán)境的測(cè)試考驗(yàn)，也要持續(xù)完善保護(hù)功能。BMS的雙重保護(hù)必須要保證，設(shè)計(jì)分?jǐn)嚅_(kāi)關(guān)的冗余等。

電池系統(tǒng)功能安全的全面評(píng)估，對(duì)整個(gè)電池系統(tǒng)性能和使用壽命有很大的提升，評(píng)估包含測(cè)量功能，保護(hù)功能，故障報(bào)警，通信，繼電器控制等其他功能，電池系統(tǒng)的電壓，電流，溫度測(cè)量保護(hù)是主要功能，電壓的保護(hù)裕值要嚴(yán)格根據(jù)電芯的參數(shù)設(shè)定，電流的設(shè)定要嚴(yán)格滿(mǎn)足電池系統(tǒng)電芯的要求。PAGE39PAGE392024年儲(chǔ)能白皮書(shū)4.2.4電源轉(zhuǎn)換裝置4.2.4電源轉(zhuǎn)換裝置其他Others風(fēng)能Wind光伏PV儲(chǔ)能變流器PCS負(fù)載Load電網(wǎng)Grid電池Battery如今，可再生能源的大量接入使PCS成為連接直流電能(光伏、燃料電池)或可變交流電能(風(fēng)能)等能源與電網(wǎng)側(cè)實(shí)現(xiàn)電能雙向變換的核心部件。通過(guò)現(xiàn)代電力電子控制技術(shù)，電源轉(zhuǎn)換裝置可以使電壓、頻率、相數(shù)及其他電氣參數(shù)或特性按需要改變，衍生出的專(zhuān)用電氣設(shè)備眾多。若以電能轉(zhuǎn)換方式分類(lèi)，則有以下幾種常見(jiàn)產(chǎn)品。整流器、逆變器、變頻器、不間斷電源、電動(dòng)汽車(chē)充電裝置、儲(chǔ)能變流器、DCDC變換器等。電源轉(zhuǎn)換裝置電源轉(zhuǎn)換裝置電源轉(zhuǎn)換裝置常見(jiàn)產(chǎn)品電動(dòng)汽車(chē)充電裝置DCDC變換器不間斷電源變頻器逆變器整流器儲(chǔ)能變流器PAGE402024年儲(chǔ)能白皮書(shū)PAGE402024年儲(chǔ)能白皮書(shū)早期變流器功率較小，大多采用隔離型設(shè)計(jì)，輸出交流波形不完美，且大多只具備離網(wǎng)功能，配合技術(shù)類(lèi)別 技術(shù)類(lèi)別 微型 組串式)組串式(中型)集中式(大型)工商業(yè)樓宇屋頂、農(nóng)光應(yīng)用場(chǎng)景 戶(hù)用、陽(yáng)臺(tái) 戶(hù)用、家庭住宅漁光、水面、山地丘陵大型地面電站等電氣隔離 隔離型 非隔離非隔離隔離型直流能源接入 光伏組件及小型儲(chǔ)能電池各類(lèi)光伏陣列、中小型各類(lèi)光伏陣列、中小型大型光伏陣列、集裝箱儲(chǔ)能電池單元儲(chǔ)能電池單元儲(chǔ)能電池單元隨著電力電子變流技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，儲(chǔ)能變流器功率逐漸增大，具有并網(wǎng)和離網(wǎng)以及兩者結(jié)合的多種工作模式，控制電能具備雙向流動(dòng)的能力，使儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性大為提高。同時(shí)出現(xiàn)了光伏和儲(chǔ)能電池同步輸入的儲(chǔ)能變流器，將儲(chǔ)能系統(tǒng)與新能源相結(jié)合，兩者互為補(bǔ)充，應(yīng)用場(chǎng)景更為廣泛。光伏+儲(chǔ)能已成為儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景中的典型模式。光儲(chǔ)電站的增多，對(duì)變流器的電能轉(zhuǎn)換效率要求逐漸提高，為降本增效，出現(xiàn)了高直流電壓輸入，高交流電壓輸出并網(wǎng)的技術(shù)方案。隨著電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展，具備光儲(chǔ)充一體功能的儲(chǔ)能變流器應(yīng)用也逐漸增多。變流器技術(shù)發(fā)展的成熟，從單一的離網(wǎng)備用電源，到光儲(chǔ)一體并/離網(wǎng)變流器，再到光儲(chǔ)充一體，使得儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠在更多的領(lǐng)域發(fā)揮作用，促進(jìn)了新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。微型變流器因其低直流電壓、隔離型設(shè)計(jì)、高安全性的特點(diǎn)，近年來(lái)得到快速發(fā)展。雖然產(chǎn)品功率較小，但應(yīng)用場(chǎng)景靈活，使得傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)電設(shè)備呈現(xiàn)家電化的特征。

交流電網(wǎng)接入 低壓（無(wú)變壓器接入）安裝方式 安裝方式 支架、墻面 支架、墻面 支架、墻面 配電房、集裝箱

低壓(無(wú)變壓器接入)

低壓(無(wú)變壓器接入)、中、高壓(變壓器接入) 中、高壓(變壓器接入)運(yùn)維要求 極低 低 中 高2戶(hù)用型易安裝、家電化、智能化組串式小功率變流器主要應(yīng)用于戶(hù)用住宅，小型輕量化，便于安裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。2戶(hù)用型易安裝、家電化、智能化組串式小功率變流器主要應(yīng)用于戶(hù)用住宅，小型輕量化，便于安裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。。設(shè)計(jì)更受市場(chǎng)青睞。能源管理正從工業(yè)領(lǐng)域悄然在人們?nèi)粘Ｉ钪醒由?。配合各種傳感設(shè)備、利用無(wú)線通信技術(shù)以及特定通訊協(xié)議，將眾多家用電器互聯(lián)互通，并集成能源管理控制方案于變流器，使其成為家庭能源管理系統(tǒng)(HEMS)的核心。多應(yīng)用、高功率、易運(yùn)維3商用型組串式中功率變流器廣泛應(yīng)用于工商業(yè)屋頂，山地丘陵，農(nóng)光漁光互補(bǔ)等分布式電站項(xiàng)目。近來(lái)，組串式變流器單機(jī)功率50kW至350kW不斷提高。因地制宜，充分考慮安裝的便捷性，減少現(xiàn)場(chǎng)配線施工等。無(wú)內(nèi)部風(fēng)扇設(shè)計(jì)，維護(hù)維修也多趨向免開(kāi)蓋設(shè)計(jì)。直流側(cè)輸入路數(shù)的增加，減少了匯流還提高了可靠性。這些都是主流的設(shè)計(jì)理念。4電站型中高壓、強(qiáng)支撐、一體化大型電廠(風(fēng)光儲(chǔ)電站)為降本增效，要求變流器功率進(jìn)一步提升(1MW以上)。直流側(cè)1500V需求響應(yīng)則要求需具備調(diào)頻、調(diào)壓、調(diào)峰、慣量響應(yīng)、黑啟動(dòng)、電池充放電、并離網(wǎng)運(yùn)行、電網(wǎng)電壓故障穿越功能及有功無(wú)功調(diào)節(jié)等功能。集成變流器、中高壓變壓器一體化的集裝箱式解決方案將系統(tǒng)簡(jiǎn)化，方便安裝施工，提高大型電站的可靠性。低功耗、快運(yùn)算、新拓?fù)浠赟iC、CaN等新材料開(kāi)發(fā)的半導(dǎo)體功率器件損耗小，內(nèi)阻低。基于功能強(qiáng)大，運(yùn)算高速的DSP等控制器件以及多電平新型電路拓?fù)涞膽?yīng)用，將使變流器的電能轉(zhuǎn)換效率，諧波等電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)一步提高，終端產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)、重量體積等也有望更趨于優(yōu)化。電氣安全觸電危害熱危害能量危害火災(zāi)危害機(jī)械危害噪聲危害化學(xué)危害電弧危害電磁兼容/無(wú)線電發(fā)射抗擾度電氣安全觸電危害熱危害能量危害火災(zāi)危害機(jī)械危害噪聲危害化學(xué)危害電弧危害電磁兼容/無(wú)線電發(fā)射抗擾度無(wú)線并網(wǎng)電網(wǎng)適應(yīng)性防孤島效應(yīng)故障穿越有功/無(wú)功控制協(xié)議功能安全/信息安全功能安全管理系統(tǒng)及硬件軟件信息安全通訊協(xié)議性能效率自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)軟啟動(dòng)過(guò)載能力通訊環(huán)境溫濕度海拔雨雪風(fēng)沙鹽霧地震觸電危險(xiǎn)電壓值高于安全電壓的電壓都可能導(dǎo)致觸電危險(xiǎn)。變流器應(yīng)確保可靠接地，若有必要，則應(yīng)增設(shè)第二保護(hù)接地點(diǎn)。電氣間隙與爬電距離應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)。熱危險(xiǎn)合理布局，充分考慮熱設(shè)計(jì)，使大功率發(fā)熱器件在合理的安全溫度范圍內(nèi)工作。并考慮器件在特殊環(huán)境，長(zhǎng)期時(shí)間工作條件下的不利因素。并選擇和使用能夠降低自燃或引燃的材料。能量危險(xiǎn)使用者可接觸區(qū)域不得出現(xiàn)危險(xiǎn)能量，維修者可觸及區(qū)無(wú)法避免的，應(yīng)在相應(yīng)位置施加警示，并且應(yīng)在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中闡述安全的操作方式?；馂?zāi)危險(xiǎn)產(chǎn)品非正常工作或發(fā)生故障而引起的火等部件過(guò)溫而引發(fā)的火災(zāi)。

機(jī)械危險(xiǎn)觸。應(yīng)考慮在正常安裝位置產(chǎn)品的穩(wěn)定構(gòu)的機(jī)械承載能力。噪聲危險(xiǎn)凡是使人感到厭煩或不需要聲音都可以叫噪聲。如果距離逆變器1米外的地方測(cè)得的噪聲大于80率，雖不至于有噪聲危險(xiǎn)，但由于使用環(huán)境是居住的區(qū)域，故應(yīng)該盡可能低的降低噪聲風(fēng)險(xiǎn)，不帶來(lái)任何影響人們生活的噪聲。而對(duì)大功率逆變器，如果存在噪聲風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該標(biāo)識(shí)出風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)給出指導(dǎo)方法來(lái)降低噪聲?；瘜W(xué)危險(xiǎn)產(chǎn)品中的某些部件或者材料在一定條件下產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)的釋放。例如，電容、電池故障情況時(shí)，其中的電解液泄漏，導(dǎo)電部件因電化學(xué)作用而腐蝕等。功能安全產(chǎn)品功能越來(lái)越多的依賴(lài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，軟件在產(chǎn)品安全功能的實(shí)現(xiàn)中發(fā)揮的作用與日俱增，潛在的風(fēng)險(xiǎn)必須要加以識(shí)別和充分評(píng)估。

電磁兼容評(píng)估與測(cè)試。并網(wǎng)保護(hù)分布式電源占比不斷提高對(duì)電網(wǎng)的影響不可忽視。故此，要求變流器能檢測(cè)電網(wǎng)側(cè)和電源側(cè)發(fā)生的故障或各種異常情況，并適時(shí)響應(yīng)電網(wǎng)變化，必要時(shí)斷開(kāi)電網(wǎng)，避免危及電網(wǎng)正常運(yùn)行或損壞供電裝置。環(huán)境影響應(yīng)用場(chǎng)景中的環(huán)境因素，是影響產(chǎn)品安全、性能、可靠性的主要外因。日照輻射、溫濕度、風(fēng)力、污染、雨雪、極端天氣等，對(duì)變流器中各個(gè)部件的持久可靠運(yùn)行帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。市場(chǎng) 安規(guī) 電磁兼容 并網(wǎng)GB/T34120GB/T34133UL1741CSAC22.2No.107.1盟 EN62109-1(有光伏輸入)/EN62477-1(無(wú)光伏輸入

GB/T34120GB/T34133FCCEN61000-6-1EN61000-6-2EN61000-6-3EN61000-6-4

GB/T34120GB/T34133IEEE1547IEEE1547.1UL1741SBEN50549-1EN50549-2VDE-AR-NVDE-AR-N4105VDE-AR-N4110VDE-AR-N4120EN61000-6-1EN61000-6-2EN61000-6-3EN61000-6-4EN62109-1/EN62477-1德國(guó)澳大利亞

<50kW:JISC4412>50kW:62109-1/62477-1IEC62109-1/-2(有光伏、電池輸入)IEC62477-1(其他能源輸入)

61000-6-161000-6-261000-6-361000-6-4國(guó)國(guó) 61000-6-161000-6-261000-6-361000-6-4

<50kW:JETGR0003-1JETGR0003-4/-5/-6>50kW:JEAC9701AS/NZS4777.2備注：上述僅為部分市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。1.識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)安全設(shè)計(jì)1.識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)安全設(shè)計(jì)變流器的安全是最基本的要求。貫穿整個(gè)產(chǎn)品生命周期，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就應(yīng)充分考慮所安全所涉及的防觸電、防火、防機(jī)械危險(xiǎn)、防化學(xué)危險(xiǎn)、電磁兼容等方面的重要問(wèn)題。護(hù) 弧接入可再生能源的電源轉(zhuǎn)換裝置，即使在斷開(kāi)交流電網(wǎng)后，通常輸入端也仍然會(huì)存在危險(xiǎn)電壓。為了確保斷開(kāi)電網(wǎng)后維保人員的安全，在非隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，采用雙CPU分別獨(dú)立控制兩組串聯(lián)斷開(kāi)裝置的冗余設(shè)計(jì)方案，成為PCS安全設(shè)計(jì)的基本要求，這一重要安全防護(hù)要求在IEC62109-2標(biāo)準(zhǔn)中也已明確規(guī)定。例如，使用繼電器作為交流并網(wǎng)斷開(kāi)裝置。即使其中一組繼電器失效，另外一組繼電器仍可動(dòng)作，以此，便可有效保持前級(jí)危險(xiǎn)電壓與電網(wǎng)側(cè)的基本隔離，確保了維保人員的人身安全。隨著多模逆變器廣泛應(yīng)用，該設(shè)計(jì)要求也變得復(fù)雜和多變。

直流接入電壓高壓化是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。特別是商用、戶(hù)用系統(tǒng)的光伏組件大多安裝在住宅、樓宇屋頂，儲(chǔ)能電池部件也就近安裝。故此，防火安全尤其關(guān)鍵。高壓直流電弧是導(dǎo)致系統(tǒng)火災(zāi)的主要原因之一，所以，具備直流拉弧檢測(cè)關(guān)斷裝置或者集成該裝置的變流器，可檢測(cè)出直流拉弧，將有效保障系統(tǒng)直流側(cè)安全。隨著光伏系統(tǒng)直流電弧故障保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)IEC63027的正式發(fā)布，巴西成為第一個(gè)正式應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家，歐洲多個(gè)國(guó)家也在也在醞釀推出相關(guān)法規(guī)要求。與此相比，儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的直流電弧故障保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)亟待推出。a2ControlAa2ControlA ControlBEarthedneutralissafetotouchNeutral b2OpenmainsdisconnectswitchArray1000VTouchpointwithpotentialhazardtoearthorneutralLineb1a1InverterRconductorRbatteryVDC萊茵洞察

中高壓直流產(chǎn)品IEC標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)變流器內(nèi)部器件，例如變壓器，繼電器，風(fēng)扇等工作時(shí)都會(huì)發(fā)出聲音。由于商用、戶(hù)用變流器安裝在相對(duì)人員眾多的場(chǎng)所，當(dāng)聲級(jí)過(guò)高引起人的煩躁時(shí)就成為了噪聲。這將直接妨礙人們的正常生活休息，長(zhǎng)久以往還將對(duì)人的生理心理健康造成損害。另外，除了熟知的防火、防水、防塵、防雷、防觸電等安全問(wèn)題外，變流器工作時(shí)的電磁輻射會(huì)否影響人體健康、會(huì)否對(duì)周邊其他電器設(shè)備造成干擾等問(wèn)題也越來(lái)越受到終端用戶(hù)的關(guān)注。越來(lái)越多產(chǎn)品將無(wú)線功能集成在產(chǎn)品內(nèi)部，使得無(wú)線相關(guān)要求成為必需的考核項(xiàng)。

在大規(guī)模光儲(chǔ)電站場(chǎng)景中，提升直流側(cè)電壓成為大功率PCS提高效率、降低成本的設(shè)計(jì)措施之一。但在IEC標(biāo)準(zhǔn)如IEC62109光伏PCE標(biāo)準(zhǔn)中，DC1500V是區(qū)分低壓和中壓的分界線，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)僅覆蓋低壓產(chǎn)品。目前在北美地區(qū)UL1741已加入中壓產(chǎn)品要求，但相應(yīng)IEC中壓標(biāo)準(zhǔn)未見(jiàn)起草或發(fā)布。超越DC1500V的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一方面在元器件選型時(shí)捉襟見(jiàn)肘，另一方面缺少標(biāo)準(zhǔn)支撐，成為掣肘產(chǎn)品往中高壓技術(shù)路線發(fā)展的關(guān)鍵因素。并網(wǎng)接入要求提高與此同時(shí)，變流器(PCS)隨之帶來(lái)的并網(wǎng)接入風(fēng)險(xiǎn)也同樣值得關(guān)注。全球主流市場(chǎng)對(duì)變流器并網(wǎng)準(zhǔn)入要求逐年提高，一些新興市場(chǎng)也在逐步規(guī)范與完善并網(wǎng)準(zhǔn)入要求。例如，2020年3月，在第一版IEEE1547-2018發(fā)布2年后，其測(cè)試方法IEEE1547.1-2020正式發(fā)布，標(biāo)志著北美并網(wǎng)準(zhǔn)入要求的更新工作正式開(kāi)始。加州正在修訂當(dāng)?shù)販?zhǔn)入法規(guī)，以符合IEEE1547.1-2020的要求。夏威夷已率先制定了相應(yīng)法規(guī)，認(rèn)可最新IEEE1547的技術(shù)要求。2020年12月AS4777.2-2020發(fā)布，澳洲進(jìn)一步提高了其并網(wǎng)和安規(guī)準(zhǔn)入要求，使儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)入澳洲市場(chǎng)的門(mén)檻再次升高。標(biāo)準(zhǔn)新版本也已在修訂中，預(yù)計(jì)即將在不久的未來(lái)就會(huì)發(fā)布。同年，歐洲國(guó)家在RfG法規(guī)的要求下，紛紛制定或更新了各國(guó)并網(wǎng)要求。英國(guó)，法國(guó)，意大利等主要?dú)W洲市場(chǎng)均更新了各自的并網(wǎng)要求。德國(guó)作為新能源應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家也推出了中高壓并網(wǎng)要求如VDE4110，VDE4120.

2.提升可靠性2.提升可靠性PAGE47PAGE472024年儲(chǔ)能白皮書(shū)4.2.5儲(chǔ)能系統(tǒng)4.2.5儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能儲(chǔ)能是指通過(guò)能量介質(zhì)或設(shè)備，把一種能量通過(guò)某種形式存儲(chǔ)起來(lái)，然后基于具體應(yīng)用或需求，以一種特定能量形式釋放出來(lái)的能量循環(huán)過(guò)程。目前廣泛使用的儲(chǔ)能系統(tǒng)是指電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，即將太陽(yáng)能、熱能、動(dòng)能、電能、化學(xué)能等多種形式的能量轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ)起來(lái)，然后根據(jù)需求進(jìn)行釋放的系統(tǒng)。

電化學(xué)儲(chǔ)能基于鋰離子電池的儲(chǔ)能技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅猛，并得到廣泛應(yīng)用。不管是分布式發(fā)電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)，還是微網(wǎng)系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)的引入，都可以有效提升電力供應(yīng)的穩(wěn)定性、連續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性。電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)及控制策略?xún)?chǔ)能類(lèi)型

典型額定功率

額定能量

特點(diǎn) 應(yīng)用場(chǎng)合機(jī)械儲(chǔ)能

抽水儲(chǔ)能

100~2000MW

4~10hrs

規(guī)模大，技術(shù)成熟調(diào)峰，系統(tǒng)備用，電網(wǎng)穩(wěn)定控制規(guī)模大，技術(shù)成熟調(diào)峰，系統(tǒng)備用，電網(wǎng)穩(wěn)定控制規(guī)模大，技術(shù)成熟響應(yīng)慢，需要地理資源1MW~300MW1~20hrs壓縮空氣

負(fù)荷調(diào)節(jié)，頻率控制和系統(tǒng)備用，電網(wǎng)穩(wěn)定控制

控制信息能量管理系統(tǒng)(EMS）電源轉(zhuǎn)換裝置(能量管理系統(tǒng)(EMS）電源轉(zhuǎn)換裝置(PCS)狀 控態(tài) 制信 信息 息狀 控態(tài) 制信狀 控態(tài) 制信 信息 息狀 控態(tài) 制信 信息 息 控制信息 狀態(tài)信息 儲(chǔ)能電池系統(tǒng) 電池管理系統(tǒng)(BMS)電池組電壓控制，UPS電磁儲(chǔ)能超導(dǎo)儲(chǔ)能kW~1MW2s~5mins響應(yīng)快，比功率高成本高，維護(hù)困難暫態(tài)/動(dòng)態(tài)控制，電能質(zhì)量控制，UPS和電能質(zhì)量成本高，儲(chǔ)能低超級(jí)電容 kW~1MW 1~30s成本高，儲(chǔ)能低

響應(yīng)快，比功率高 電能質(zhì)量控制，UPS和電能質(zhì)量鉛酸電池kW~50MW1min~3hrs技術(shù)成熟，成本較小壽命低，環(huán)保問(wèn)題電站備用，黑啟動(dòng)，UPS，能量平衡電化學(xué)儲(chǔ)能

液流電池 kW~100MW 1~20hrs

電池循環(huán)次數(shù)長(zhǎng)，可深充深放，適于組合；儲(chǔ)能密度低

電能質(zhì)量，備用電源，調(diào)峰填谷，能量管理，可再生儲(chǔ)能鈉硫電池 1kW~100MW 數(shù)小時(shí)比能量較高，成本高，運(yùn)行安全問(wèn)題有待改進(jìn)電能質(zhì)量，備用電源，調(diào)峰填谷，能量管理，可再生儲(chǔ)能安全問(wèn)題有待改進(jìn)鋰離子電池 kW~鈉硫電池 1kW~100MW 數(shù)小時(shí)比能量較高，成本高，運(yùn)行安全問(wèn)題有待改進(jìn)電能質(zhì)量，備用電源，調(diào)峰填谷，能量管理，可再生儲(chǔ)能安全問(wèn)題有待改進(jìn)

暫態(tài)/動(dòng)態(tài)控制，頻率控制，電壓控制，UPS和電能質(zhì)量PAGE482024年儲(chǔ)能白皮書(shū)PAGE482024年儲(chǔ)能白皮書(shū)

從能源輸入角度：直流耦合系統(tǒng) “光伏充電”交流耦合系統(tǒng)直流耦合系統(tǒng)“混合輸入”直流耦合系統(tǒng) “光伏充電”交流耦合系統(tǒng)直流耦合系統(tǒng)“混合輸入”

電網(wǎng)接入：：側(cè) ：

光伏接入：

風(fēng)能接入：

混合接入：風(fēng)、光、電網(wǎng)混合輸入 PAGE552024年儲(chǔ)能白皮書(shū)PAGE552024年儲(chǔ)能白皮書(shū)1高能量密度、大功率、多模式輸入1高能量密度、大功率、多模式輸入高能量密度：通過(guò)提升能量密度來(lái)降低產(chǎn)品體積和重量大功率：輸出功率和輸入側(cè)充電功率進(jìn)一步提升，可達(dá)500W~3kW，滿(mǎn)足用戶(hù)大功率負(fù)載需求，同時(shí)降低充時(shí)間多模式輸入：支持市電、光伏、風(fēng)電等輸入源一體化、智能化、高壽命、免維護(hù)一體化：將PCS和電池系統(tǒng)集成為一體，方便安裝，占地面積小智能化：與用電負(fù)荷、峰谷時(shí)段、電網(wǎng)調(diào)度等相結(jié)合，同時(shí)利用無(wú)線通訊，實(shí)現(xiàn)智能控制和調(diào)節(jié)高壽命：電池循環(huán)壽命進(jìn)一步提升，質(zhì)保周期可達(dá)10~15年免維護(hù)：提升產(chǎn)品可靠性陽(yáng)臺(tái)儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用逐漸增多：一體化，智能化，安裝便捷，使用方便模塊化、集成化，并離網(wǎng)應(yīng)用兼容模塊化：可靈活配置，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模，集成化：光儲(chǔ)充一體化系統(tǒng)的應(yīng)用將解決三個(gè)方面的問(wèn)題：增加新能源的消納利用峰谷價(jià)差和V2G技術(shù)，提升經(jīng)濟(jì)效益并離網(wǎng)切換兼容：便于多場(chǎng)景應(yīng)用，滿(mǎn)足并離網(wǎng)切換需求規(guī)?；?、系統(tǒng)化、一體化，高能量密度規(guī)?；嚎伸`活配置，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模，高能量密度：系統(tǒng)能量提升，高性能，高性?xún)r(jià)比電氣安全觸電危害熱危害能量危害火災(zāi)危害機(jī)械危害噪聲危害化學(xué)危害電磁兼容/無(wú)線電電磁干擾度電磁抗擾度發(fā)射性能接收性能電磁場(chǎng)評(píng)估電池安全電壓保護(hù)電流保護(hù)溫度保護(hù)電氣安全觸電危害熱危害能量危害火災(zāi)危害機(jī)械危害噪聲危害化學(xué)危害電磁兼容/無(wú)線電電磁干擾度電磁抗擾度發(fā)射性能接收性能電磁場(chǎng)評(píng)估電池安全電壓保護(hù)電流保護(hù)溫度保護(hù)絕緣檢測(cè)功能安全/信息安全功能安全管理系統(tǒng)及硬件軟件信息安全通訊協(xié)議并網(wǎng)電網(wǎng)適應(yīng)性防孤島效應(yīng)故障穿越電能質(zhì)量有功/無(wú)功控制并離網(wǎng)切換消防/防爆消防監(jiān)測(cè)消防控制滅火泄爆仿真評(píng)估通風(fēng)仿真評(píng)估運(yùn)輸安全海運(yùn)空運(yùn)道路運(yùn)輸性能循環(huán)壽命容量能量密度充放電倍率截止電壓高低溫性能效率環(huán)境溫濕度海拔雨雪風(fēng)沙鹽霧地震安裝法規(guī)要求安裝法規(guī)要求電氣安全隨著儲(chǔ)能技術(shù)的不斷進(jìn)步，單個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量不斷提升，與此同時(shí)，系統(tǒng)電壓也由過(guò)去的安全低壓系統(tǒng)（≤60Vd.c.）逐步提升，系統(tǒng)電壓達(dá)到1000Va.c.和1500Vd.c.系統(tǒng)電壓的提升為儲(chǔ)能系統(tǒng)在成本、效率等方面帶了諸多優(yōu)勢(shì)，但是也使得電氣安全的問(wèn)題日益凸顯。電池安全鋰離子的活躍性很高，導(dǎo)致鋰離子電池易燃易爆。而儲(chǔ)能系統(tǒng)具有容量大、電壓高等特點(diǎn)，使得儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池安全特性尤為突出。為了保障儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池安全性，應(yīng)在電芯及電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和品控等方面加以控制，并結(jié)合大量的測(cè)試來(lái)驗(yàn)證其安全性。

運(yùn)輸安全儲(chǔ)能電池在運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)受到振動(dòng)、沖擊等機(jī)械特性的影響，進(jìn)而會(huì)影響其電化學(xué)特性，增加其安全隱患。隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)容量的不斷增加，這種安全隱患同樣日益突出。降低儲(chǔ)能電池運(yùn)輸安全隱患的措施涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，諸如產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸規(guī)范以及相應(yīng)的測(cè)試驗(yàn)證。電磁兼容/無(wú)線電由于儲(chǔ)能系統(tǒng)包含大量的電子元器件，因此在工作過(guò)程中會(huì)存在電磁兼容的問(wèn)題。儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)具有在一定電磁環(huán)境中能夠正常工作（抗擾度）并且不對(duì)該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾（發(fā)射）的能力。因此對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)的電磁兼容性測(cè)試應(yīng)包含兩個(gè)方面：電磁干擾（EMI）測(cè)試和電磁抗擾度（EMS）測(cè)試。其中電磁干擾測(cè)試包括傳導(dǎo)干擾測(cè)試和輻射干擾測(cè)試，電磁抗擾度測(cè)試包括傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試、輻射抗擾度測(cè)試和靜電放電測(cè)試。無(wú)線通訊功能日趨融入儲(chǔ)能產(chǎn)品，藍(lán)牙、WIFI、4G等技術(shù)廣泛應(yīng)用，射頻風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估也日趨重要。功能安全由于儲(chǔ)能產(chǎn)品的特殊性，其安全性需要結(jié)合多項(xiàng)安全功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括電壓保護(hù)功

System

Software

IEC60730-1AnnexHV- Model Validation Validated能、電流保護(hù)功能、溫度保護(hù)功能、通信檢測(cè)功能、并網(wǎng)接口保護(hù)功能，并離網(wǎng)切換

SafetyrequirementsspeciTcation

SWsafetyrequirementsspeciTcation Testconcept:SSWsystemS

Validationtesting

software

tests,integrationtestsSW

TIntegration和風(fēng)險(xiǎn)降低三個(gè)方面，具體步驟如下：確定在儲(chǔ)能系統(tǒng)的預(yù)期使用壽命內(nèi)與儲(chǔ)能系統(tǒng)相關(guān)的所有可預(yù)見(jiàn)的危險(xiǎn)和事故；對(duì)于上述危險(xiǎn)的發(fā)生概率及其嚴(yán)重性進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；在設(shè)計(jì)過(guò)程中消除或減少所評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率和嚴(yán)重性；告知用戶(hù)需要采用的附件安全防護(hù)措施。

ArchitecturespeciTcation

architecturespeciTcationSModuletestingS

ModuleconceptCoding

Moduletesting

testing TTLegendOutputVeriLegendOutputVeriTcationTTestdocumensDesigndocument;speciTcation目前儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用中，包含了大量的并網(wǎng)應(yīng)用。即儲(chǔ)能系統(tǒng)除了從電網(wǎng)輸入電能來(lái)充電之外，還需要向電網(wǎng)反饋電能，與電網(wǎng)產(chǎn)生能量的交互。這個(gè)過(guò)程就需要儲(chǔ)能系統(tǒng)滿(mǎn)足并網(wǎng)相關(guān)要求，主要包括電網(wǎng)接口保護(hù)、電能質(zhì)量、電網(wǎng)支撐三大方面。戶(hù)用及工商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)兼容并離網(wǎng)功能目前已經(jīng)成為一個(gè)趨勢(shì)，以滿(mǎn)足更多更復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景。但是并離網(wǎng)切換的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、器件選型，切換時(shí)間等方面還存在很多技術(shù)問(wèn)題以及應(yīng)用問(wèn)題亟待解決。安裝法規(guī)要求隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，涉及戶(hù)用，工商業(yè)，大型電力，各國(guó)各地區(qū)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的電氣安裝要求不斷規(guī)范化，陸續(xù)出臺(tái)針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝法規(guī)。從電氣安全，設(shè)備及器件選型，接地，布線規(guī)則，安裝環(huán)境，消防及防爆等多方面對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝和設(shè)計(jì)加以要求。市場(chǎng) 安規(guī)

功能安全 電磁兼容 并

安裝法規(guī)GB/TGB/T36547GB/T36548GB/T36558GB/T36558中國(guó)盟 62933series2PfG2698國(guó) VDE-AR-NIEC62933series

IEC61508seriesIEC60730-1AnnexHIEC61508seriesISO13849-1/-2IEC60730-1Annex

EN61000-6-1EN61000-6-2EN61000-6-3EN61000-6-4EN61000-6-1EN61000-6-2EN61000-6-3EN61000-6-4IEC

EN50549seriesVDE-AR-N4105VDE-AR-N4110VDE-AR-N4120

IEC60364seriesIEC60364series美 UL9540UL9540A

UL60730-1AnnexHUL991+UL1998

UL9540

NFPA70NFPA855 61508series <50kW:JISC4412-1/JISC4412-2本 >50kW:62109-1(有光伏輸入) -/IEC62477-1(無(wú)光伏輸入)國(guó) -

JISC4411-2(JIS61000-6-161000-6-261000-6-361000-6-4<10kW:KSC8564>10kW:KSC8565

<50kW:JETGR0003-4/-5/-6>50kW:JEAC9701<10kW:KSC8564>10kW:KSC8565ASNZSASNZS3000ASNES5139AS/NZS4777.2IEC61000-6-1IEC61000-6-2IEC61000-6-3IEC61000-6-4-62109-162040-1備注：上述僅為部分市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)展儲(chǔ)能安全為本系統(tǒng)能量密度顯著提高發(fā)展儲(chǔ)能安全為本系統(tǒng)能量密度顯著提高隨著行業(yè)的發(fā)展，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)認(rèn)知的深入，全球各地區(qū)對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)的市場(chǎng)準(zhǔn)入要求也逐漸趨于一致。即從電池安全、電氣安全、功能安全、電磁兼容/無(wú)線、并網(wǎng)，安裝要求等多個(gè)維度全方位提出要求，確保儲(chǔ)能 系統(tǒng)的安全性。雖然一定程度上加大了儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展有著非常積極的促進(jìn)作用。

隨著電芯容量的持續(xù)提升，電力儲(chǔ)能集裝箱的容量持續(xù)提升，有利于企業(yè)降低成本。但是風(fēng)險(xiǎn)也在持續(xù)增加。對(duì)于企業(yè)的熱管理，防火防爆設(shè)計(jì)，消防管理提出了更高的要求。功能安全愈加重視 安裝法規(guī)一致性功能安全愈加重視安裝法規(guī)一致性基于儲(chǔ)能系統(tǒng)的高風(fēng)險(xiǎn)性，功能安全的完整性和可靠性是儲(chǔ)能系統(tǒng)安全特性的核心。無(wú)視功能安全評(píng)估，或者僅僅采用文檔評(píng)估等流于形式的功能安全評(píng)估會(huì)導(dǎo)致安全功能的缺陷，進(jìn)而放大儲(chǔ)能系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)性。因此，必須從開(kāi)發(fā)流程、系統(tǒng)架構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等方面深入全面評(píng)估，同時(shí)結(jié)合軟硬件的故障插入測(cè)試，確保產(chǎn)品安全。

由于儲(chǔ)能系統(tǒng)的復(fù)雜性和危險(xiǎn)性，各國(guó)各地區(qū)對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)品的安裝要求日趨細(xì)致和嚴(yán)格，制造商在設(shè)計(jì)儲(chǔ)能產(chǎn)品時(shí)應(yīng)參考并遵循目標(biāo)市場(chǎng)的安裝法規(guī)，設(shè)計(jì)出符合當(dāng)?shù)匕惭b法規(guī)的合格產(chǎn)品。儲(chǔ)能熱管理趨勢(shì)：液冷全面化 并離網(wǎng)切換應(yīng)用儲(chǔ)能熱管理趨勢(shì)：液冷全面化并離網(wǎng)切換應(yīng)用液冷方案在冷卻效果和溫度一致性方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)，采用液冷方案的儲(chǔ)能系統(tǒng)不管是在溫度特性、效率和壽命方面均有顯著提升。

為適應(yīng)多應(yīng)用場(chǎng)景的需求，并離網(wǎng)切換功能被廣泛應(yīng)用，應(yīng)根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)配置和應(yīng)用，選擇合適的切換裝置及控制邏輯，避免由于切換裝置應(yīng)用導(dǎo)致新的安全風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)。4.2.6消防及防爆4.2.6消防及防爆從電化學(xué)的角度看，鋰離子電池本質(zhì)上是不安全的。一旦有設(shè)計(jì)、制程方面的缺陷，或者使用、運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)短路、撞擊、加熱等濫用狀態(tài)，很容易導(dǎo)致熱失控。而熱失控時(shí)排除的氣體是易燃的，容易引起起火和爆炸。因此，儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮消防安全。一方面從設(shè)計(jì)、制程和使用等多個(gè)方面降低熱失控概率，另一方面從系統(tǒng)層面增加消防措施。當(dāng)電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生的可燃性氣體聚集在密閉空間內(nèi)極易產(chǎn)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)，因此儲(chǔ)能系統(tǒng)的防爆措施已經(jīng)成為必不可少的一部分。圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)PAGE632024年儲(chǔ)能白皮書(shū)PAGE632024年儲(chǔ)能白皮書(shū)消防通風(fēng)系統(tǒng)：通風(fēng)系統(tǒng)仿真示意圖通過(guò)防爆系統(tǒng)來(lái)預(yù)防儲(chǔ)能系統(tǒng)因失效所產(chǎn)生的爆燃及爆炸風(fēng)險(xiǎn)可分為減小氧化劑濃度，減小可燃?xì)怏w濃度及利用惰性氣體防止爆燃爆炸等相關(guān)措施。其中最主要的措施為減小可燃?xì)怏w濃度，暨將鋰電出儲(chǔ)能系統(tǒng)因電池失效所產(chǎn)生的可燃?xì)怏w通過(guò)強(qiáng)制排風(fēng)的方式排出箱體，以達(dá)到預(yù)防可燃?xì)怏w爆燃及爆炸的目的。滅火劑種類(lèi) 常用滅火劑名稱(chēng) 通風(fēng)系統(tǒng)：通風(fēng)系統(tǒng)仿真示意圖通過(guò)防爆系統(tǒng)來(lái)預(yù)防儲(chǔ)能系統(tǒng)因失效所產(chǎn)生的爆燃及爆炸風(fēng)險(xiǎn)可分為減小氧化劑濃度，減小可燃?xì)怏w濃度及利用惰性氣體防止爆燃爆炸等相關(guān)措施。其中最主要的措施為減小可燃?xì)怏w濃度，暨將鋰電出儲(chǔ)能系統(tǒng)因電池失效所產(chǎn)生的可燃?xì)怏w通過(guò)強(qiáng)制排風(fēng)的方式排出箱體，以達(dá)到預(yù)防可燃?xì)怏w爆燃及爆炸的目的。氣體滅火劑鹵代烷1301、哈龍1211銷(xiāo)毀燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的游離基，形成穩(wěn)定分子或低活性游離基CO2、IG-541、IG-100稀釋燃燒區(qū)外的空氣，窒息滅火潔凈氣體滅火劑如：HFC-227ea/FM-200(七氟丙烷)HFC-236fa(六氟丙烷)、Novec1230、ZF2088分子汽化迅速冷卻火焰溫度，窒息并化學(xué)抑制水基滅火劑

水、AF-31、AF-32、A-B-D滅火劑水成膜泡沫滅火劑

瞬間蒸發(fā)火場(chǎng)大量熱量，表面形成水膜，隔氧降溫，雙重作用泄爆系統(tǒng)：泄爆系統(tǒng)仿真示意圖泄爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)是為當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生爆燃時(shí)將壓力卸放至指定區(qū)域，減小爆燃對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)損害以及避免對(duì)周邊財(cái)產(chǎn)及人身安全產(chǎn)生危害。泄爆系統(tǒng)：泄爆系統(tǒng)仿真示意圖泄爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)是為當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生爆燃時(shí)將壓力卸放至指定區(qū)域，減小爆燃對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)損害以及避免對(duì)周邊財(cái)產(chǎn)及人身安全產(chǎn)生危害。氣溶膠滅火劑

固體或液體小質(zhì)點(diǎn)分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的干粉滅火劑 干粉滅火劑 (磷酸銨鹽、氯化鈉、硫酸銨) 化學(xué)抑制或隔離窒息滅火

氧化還原反應(yīng)大量產(chǎn)生煙霧窒息

3基于UL9540A對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)熱失控及熱蔓延的評(píng)估方法衍生出對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)大規(guī)?；馃囼?yàn)的評(píng)估，目的在于探究系統(tǒng)大規(guī)模火災(zāi)對(duì)于相鄰系統(tǒng)以及周?chē)ㄖ霸O(shè)施的影響，評(píng)估火災(zāi)蔓延的可能性，為儲(chǔ)能項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)安裝及消防評(píng)估提供指導(dǎo)。1隨著儲(chǔ)能產(chǎn)品能量密度的不斷提升，應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，為提升消防措有效性的同時(shí)兼顧環(huán)境友好性，高效和環(huán)保已逐步為滅火介質(zhì)的基礎(chǔ)要求措施的必備條件之一。同時(shí)，外殼、防火墻等設(shè)施的耐火能力也在同步提升，為儲(chǔ)能產(chǎn)品安全增加保障。通過(guò)建模仿真的評(píng)估手段對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)不同失效方式及危害程度的測(cè)試情況及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行失效場(chǎng)景的假定，同時(shí)以?xún)?chǔ)能系統(tǒng)失效所排放可燃?xì)怏w的性質(zhì)確定安全濃度范圍，最后將結(jié)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及通風(fēng)能力設(shè)計(jì)來(lái)模擬相關(guān)假定情況下系統(tǒng)的通風(fēng)能力及系統(tǒng)觸發(fā)邏輯。以此驗(yàn)證系統(tǒng)消防設(shè)計(jì)能力并展示系統(tǒng)在失效及消防系統(tǒng)動(dòng)作內(nèi)部的細(xì)節(jié)，識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)。相較于計(jì)算和實(shí)測(cè)的評(píng)估方法，建模仿真兼顧有效性和經(jīng)濟(jì)性，并可對(duì)多種失效場(chǎng)景進(jìn)行探究，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供更全面的支撐。泄爆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于系統(tǒng)失效是所產(chǎn)生的可燃?xì)怏w性質(zhì)，如燃燒速率，最大爆炸壓力及混合氣體熱容比等，對(duì)箱體因失效所產(chǎn)生的最大風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)時(shí)所產(chǎn)生的爆燃危害進(jìn)行建模仿真。最終驗(yàn)證系統(tǒng)泄爆設(shè)計(jì)有效性，同時(shí)也可對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)與，更可以為后續(xù)爆炸試驗(yàn)提供有力的場(chǎng)景設(shè)置依據(jù)。相較于計(jì)算和實(shí)測(cè)的評(píng)估方法，建模仿真兼顧有效性和經(jīng)濟(jì)性，并可對(duì)多種失效場(chǎng)景進(jìn)行探究，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供更全面的支撐。選擇優(yōu)質(zhì)電芯 非金屬材料選型選擇優(yōu)質(zhì)電芯非金屬材料選型安全性高，一致性好的電芯，從根本上降低熱失控發(fā)生概率。

根據(jù)各部位非金屬材料的最高工作溫度，確定非金屬材料溫度范圍的選型根據(jù)非金屬材料的作用、應(yīng)用位置、與帶電體接觸情況，確定非金屬材料的阻燃等級(jí)。?防火外殼，阻燃需要滿(mǎn)足5VA?與帶電體直接接觸的非金屬材料，阻燃等級(jí)不低于V1合理電氣設(shè)計(jì)各電氣回路設(shè)計(jì)合理的過(guò)流保護(hù)機(jī)制和器件，以應(yīng)對(duì)過(guò)載和短路故障合理電氣設(shè)計(jì)元器件選型方面增加溫度范圍的考量，確保工作過(guò)程中不超過(guò)器件的溫度上限適宜的散熱方式消防設(shè)計(jì)在布線和配電方面，避免發(fā)熱部件直接或間接影響電芯消防設(shè)計(jì)電池管理系統(tǒng)消防設(shè)計(jì)需按照“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的原則。即消防系統(tǒng)應(yīng)包括火災(zāi)檢測(cè)和預(yù)警裝置、自動(dòng)滅火裝置兩大部分。電池管理系統(tǒng)正常工作和單一故障下，BMS均應(yīng)正常執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，確保電芯工作在安全操作范圍內(nèi)功能安全功能安全基于電芯的安全操作范圍，確定BMS的保護(hù)閾值，包括電壓、電流、溫度等正常工作和單一故障下，BMS均應(yīng)正常執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，確保電芯工作在安全操作范圍內(nèi)

火災(zāi)檢測(cè)和預(yù)警裝置鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在發(fā)生熱失控進(jìn)而發(fā)生自燃的過(guò)程中，會(huì)伴有氣體、煙霧及能量的釋放，甚至還會(huì)有明火燃燒?；馂?zāi)檢測(cè)和預(yù)警裝置應(yīng)包含煙感、溫感和光感等探測(cè)裝置，同時(shí)可根據(jù)不同電池特性，有針對(duì)性的增加氣體探測(cè)器。動(dòng)自動(dòng)滅火裝置。

自動(dòng)滅火裝置由于鋰離子電池?zé)崾Э貦C(jī)理和燃燒過(guò)程的特殊性，對(duì)于滅火裝置尤其是滅火介質(zhì)提出了新的要求。通風(fēng)設(shè)計(jì)通風(fēng)設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)是控制爆燃的風(fēng)險(xiǎn)主動(dòng)措施，通過(guò)一系列的檢測(cè)，控制和排風(fēng)的安全聯(lián)動(dòng)控制來(lái)降低箱體內(nèi)可燃?xì)怏w的濃度，避免爆燃危害的發(fā)生。通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由以下幾點(diǎn)要求：通風(fēng)系統(tǒng)仿真示意圖可燃?xì)怏w傳感器的種類(lèi)，數(shù)量，位置需要配置合理以便檢測(cè)箱體內(nèi)氣體濃度通風(fēng)系統(tǒng)仿真示意圖氣體傳感器觸發(fā)濃度閾值需要設(shè)置合理以有效觸發(fā)安全聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)出風(fēng)口位置及箱體內(nèi)部流場(chǎng)需設(shè)計(jì)合理，達(dá)到最佳的換氣效果，避免產(chǎn)生死角導(dǎo)致氣體聚集進(jìn)排風(fēng)風(fēng)機(jī)需要預(yù)留足夠的排風(fēng)量來(lái)有效降低箱體內(nèi)可燃?xì)怏w濃度通過(guò)主動(dòng)排風(fēng)的系統(tǒng)將箱體內(nèi)的可燃?xì)怏w平均濃度維持在25%LFL限值以下，以預(yù)防爆燃及爆炸風(fēng)險(xiǎn)。泄爆設(shè)計(jì)泄爆設(shè)計(jì)泄爆系統(tǒng)是減緩爆燃風(fēng)險(xiǎn)的被動(dòng)措施，通過(guò)在箱體上布置泄爆板等泄壓裝置，在爆燃發(fā)生時(shí)通過(guò)定向泄爆的方式將爆燃產(chǎn)生的壓力及火焰卸放至外部環(huán)境，達(dá)到控制爆燃風(fēng)險(xiǎn)的目的。泄爆設(shè)計(jì)主要由以下幾點(diǎn)要求：泄爆系統(tǒng)仿真示意圖泄爆板等泄壓裝置的開(kāi)啟壓力與面積大小需要滿(mǎn)足泄爆需求泄爆系統(tǒng)仿真示意圖泄壓出口位置選擇及排布需要考慮爆燃發(fā)生位置及壓力傳播路徑泄壓出口需要保證無(wú)遮擋，以避免泄爆板無(wú)法完全打開(kāi)，影響泄爆效果必要時(shí)可使用導(dǎo)流裝置或滅炎裝置來(lái)輔助泄爆泄爆系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要將箱體內(nèi)的受控爆炸壓力減緩至箱體設(shè)計(jì)強(qiáng)度以下，讓箱體結(jié)構(gòu)保持完整的同時(shí)最大程度上減小對(duì)周?chē)h(huán)境的危害。電芯電芯設(shè)計(jì)或制程中存在缺陷，容易發(fā)生熱失控消防設(shè)計(jì)消防設(shè)計(jì)缺失或不充分，在系統(tǒng)產(chǎn)生起火等現(xiàn)象時(shí)，不能及時(shí)預(yù)警或不能提供有效滅火措施，同時(shí)外殼或建筑外墻需要具有一定時(shí)間的耐火能力。電芯電芯設(shè)計(jì)或制程中存在缺陷，容易發(fā)生熱失控消防設(shè)計(jì)消防設(shè)計(jì)缺失或不充分，在系統(tǒng)產(chǎn)生起火等現(xiàn)象時(shí)，不能及時(shí)預(yù)警或不能提供有效滅火措施，同時(shí)外殼或建筑外墻需要具有一定時(shí)間的耐火能力。儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)特點(diǎn)：電氣設(shè)計(jì)電氣設(shè)計(jì)不合理，系統(tǒng)易發(fā)生短路、過(guò)流等異?，F(xiàn)象電氣設(shè)計(jì)電氣設(shè)計(jì)不合理，系統(tǒng)易發(fā)生短路、過(guò)流等異常現(xiàn)象2、火焰形狀為噴射狀，燃燒速度快，溫度高，噴射距離遠(yuǎn)，同時(shí)伴有熔融物飛出3、逸出的氣體成分復(fù)雜且有強(qiáng)烈毒性功能安全安全功能不完整，BMS缺少足夠的能力將電芯有效控制在安全范圍內(nèi)，EMS缺少統(tǒng)籌協(xié)調(diào)主回路系統(tǒng)和輔助控制系統(tǒng)的能力。功能安全安全功能不完整，BMS缺少足夠的能力將電芯有效控制在安全范圍內(nèi)，EMS缺少統(tǒng)籌協(xié)調(diào)主回路系統(tǒng)和輔助控制系統(tǒng)的能力。非金屬材料選項(xiàng)非金屬材料選項(xiàng)不當(dāng)，工作溫度、阻燃等級(jí)不滿(mǎn)足要求，不能起到隔熱阻燃等作用助燃劑鋰離子電池?zé)崾Э睾笳龢O材料分解產(chǎn)生氧分子引火源非金屬材料選項(xiàng)非金屬材料選項(xiàng)不當(dāng)，工作溫度、阻燃等級(jí)不滿(mǎn)足要求，不能起到隔熱阻燃等作用助燃劑鋰離子電池?zé)崾Э睾笳龢O材料分解產(chǎn)生氧分子引火源正負(fù)極的反應(yīng)熱，電極與電解液的反應(yīng)熱，電解液分解的反應(yīng)熱,系統(tǒng)過(guò)流產(chǎn)生的熱量FireFuel可燃物鋰離子電池的自身構(gòu)造和材料特性提供了可燃物，包括釋放可燃?xì)怏w，氫氣及其他碳?xì)浠衔锵到y(tǒng)中的非金屬材料也提供了可燃物和助燃物防爆設(shè)計(jì)防爆設(shè)計(jì)若可燃性氣體在箱體或建筑內(nèi)累積達(dá)到一定濃度無(wú)法及時(shí)排出，則有極大爆燃或爆炸風(fēng)險(xiǎn)，需要特定設(shè)計(jì)有效排出可燃?xì)怏w或減小爆燃或爆炸產(chǎn)生的危害。市 場(chǎng) 標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)國(guó) GB4715,GB4716,GB4717,GB50898,GB50370,GB51048,GB/T36547盟 EN54-7,EN54-5,EN54-2/A1,62933國(guó) 2PfG2698,VDE-AR-N2510-50,美 UL9540A,UL9540,NFPA855,NFPA1,日本國(guó) -亞 AS/NZS5139備注：上述僅為部分市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。儲(chǔ)能系統(tǒng)熱失控及蔓延測(cè)試評(píng)估消防設(shè)計(jì)必不可少儲(chǔ)能系統(tǒng)熱失控及蔓延測(cè)試評(píng)估消防設(shè)計(jì)必不可少在電芯發(fā)生熱失控時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部是否發(fā)生顯著著火，火焰是否會(huì)蔓延到附近的電池，釋放的氣體成分，熱釋放率現(xiàn)象和指標(biāo)成為評(píng)判儲(chǔ)能系統(tǒng)燃燒特性及對(duì)應(yīng)消防措施制定的主要依據(jù)。UL9540A針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的大規(guī)模燃燒測(cè)試提供了四個(gè)層面的測(cè)試方法，分別包括電芯、模組、電池系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)裝置。

為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的起火事件，并啟動(dòng)滅火措施，儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)該考慮配備完善的消防設(shè)施。消防設(shè)施的配置和選型可以基于UL9540A的測(cè)試結(jié)果。滅火劑的選項(xiàng)應(yīng)考慮吸熱降溫能力高、安全無(wú)毒、穩(wěn)定性好等特征。大規(guī)?；馃郎y(cè)試評(píng)估大規(guī)?；馃郎y(cè)試評(píng)估功能安全不容忽視基于儲(chǔ)能系統(tǒng)的高風(fēng)險(xiǎn)性，安全功能的完整性和可靠性是儲(chǔ)能系統(tǒng)安全特性的核心。無(wú)視功能安全評(píng)估，或者僅僅采用文檔評(píng)估等流于形式的功能安全評(píng)估會(huì)導(dǎo)致安全功能的缺陷，進(jìn)