編制說明-電力儲能用鋰離子電池（極化電阻）檢測技術

目錄TOC\o"1-1"\h\u22640一、項目背景 26491二、工作簡況 321493三、主要起草過程 429251四、標準編制原則 66772五、主要條款的說明 64163六、技術經(jīng)濟論證及預期的社會經(jīng)濟效果 715521七、重大意見分歧的處理依據(jù)和結果 817235八、標準性質的建議說明（推薦性標準還是強制性標準） 811334九、貫徹標準的要求、措施和建議 822791十、廢止現(xiàn)行相關地方標準的建議 816362十一、其他應予以說明的事項 8

一、項目背景相對于抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能和超導儲能，電化學儲能是目前發(fā)展最為迅速的儲能技術。常用的大規(guī)模電力儲能電池有鈉硫電池、液流電池和鋰離子電池（鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰電池），其中鋰離子電池憑借其能量轉化效率高、儲能密度大、循環(huán)壽命長、自放電率低及單體電壓高等突出優(yōu)點，在新能源體系中最受青睞，據(jù)GTMResearch預測，直到2022年，全球鋰離子電池儲能裝機量都將以55%的復合年增長率擴張。電力儲能用鋰離子電池組是由成百上千個電池單體串并聯(lián)組成的，由于制作工藝的差異，即使同一批次出廠的同一型號電池的容量、內(nèi)阻等參數(shù)值也不可能完全一致。在使用中，由于電池組中各個電池的溫度、通風條件、自放電程度、電解液密度等差別的影響，在一定程度上增加了電池電壓、內(nèi)阻及容量等參數(shù)的不一致性，容易引起模塊內(nèi)單體電池過充或過放，極大地減小了電池組的可用容量和循環(huán)壽命，造成電池組的實際壽命遠低于電池單體的理論壽命，耐久性變差，甚至會引起安全性事故的發(fā)生，同時鋰離子電池的內(nèi)部組成結構非常獨特和體系復雜，涉及到了熱力學、動力學、微觀結構、組元間相互作用與反應、表界面反應等方面，致使其在移動及高溫的環(huán)境下容易發(fā)生電池脹氣甚至氣體泄漏、冒煙，以至于起火等嚴重的熱失控現(xiàn)象，電池的熱失控所引發(fā)的冒煙、著火、爆炸等安全事故一直是困擾電力儲能鋰電池發(fā)展的一大問題。基于鋰離子電池的電力儲能裝置雖然在智能電網(wǎng)領域具有廣闊的應用前景，但電力儲能通常具有容量大，環(huán)境溫度多變的特點，必須采取相應措施對電力儲能裝置中鋰離子電池進行安全特性分析和有效管理，刻畫電力儲能鋰離子電池化學機理與電池內(nèi)部動態(tài)的關系，建立體現(xiàn)容量衰減和安全特性關系的模型，探索電池友好充電機制實現(xiàn)快速無損充電，以提高鋰離子電池及儲能裝置的安全特性和使用經(jīng)濟性。極化電阻作為電化學儲能鋰離子電池的內(nèi)特性表征參數(shù)能準確反映鋰離子電池受外界環(huán)境因素的影響和自身的老化進程，在儲能電站的正常運行過程中，若能準確測試極化電阻的大小勢必能為電池安全運行的估計提高準確性。標準是電化學儲能技術發(fā)展和應用的重要支撐。但現(xiàn)有標準體系缺乏整體規(guī)劃，存在技術不統(tǒng)一、方法不統(tǒng)一、標準不統(tǒng)一等問題，對反映電池老化的內(nèi)特性表征參數(shù)極化電容的測試暫無規(guī)范，致使儲能電池系統(tǒng)容量不達標、循環(huán)壽命、健康狀態(tài)等關鍵性能參數(shù)無法準確監(jiān)測，國內(nèi)外儲能電站到電動汽車，起火事故頻繁發(fā)生；同時，所提出的儲能標準體系框架仍無法滿足儲能行業(yè)發(fā)展的新需求，對于消防安全、儲能系統(tǒng)典型設計等重要環(huán)節(jié)沒有涵蓋。綜上分析，正在制定的國標、行標及企業(yè)標準存在以下問題：①部分標準缺乏科學性：如正在制定的行業(yè)標準《大容量電池儲能站監(jiān)控單元與電池管理系統(tǒng)通信協(xié)議》，對于4種電池類型、2種常用通訊接口、2種常用通信協(xié)議，存在多種具體通信協(xié)議，該標準的制定不可能將全部通信協(xié)議列舉和細化；②部分標準缺乏系統(tǒng)性：如正在制定的《大容量電池儲能站電池管理系統(tǒng)技術規(guī)范》、《大容量電池儲能站蓄電池技術規(guī)范》等標準，均將電池儲能電站的范圍僅限于鋰離子電池，而其它類電池都沒有包含，如鉛酸電池、液流電池、鈉硫電池等，以偏概全；③標準之間邏輯性缺乏：如正在制定的國家標準《電網(wǎng)配置儲能系統(tǒng)通用技術條件》包含各種設備的技術指標與測試方法，與其它分類設備的技術條件、測試方法等標準重疊。同時，儲能系統(tǒng)中各分設備的系列標準仍在補充完善，系統(tǒng)評估、運行與維護和調度控制系列標準處于研討過程中，缺乏對儲能電站在線集成監(jiān)測方法的規(guī)范性標準。鑒于此，長沙理工大學、國網(wǎng)湖南電力公司經(jīng)濟技術研究院和湖南省計量檢測研究院等單位，聯(lián)合開展電力儲能用鋰離子電池（極化電容）監(jiān)測技術標準的申請與制定工作，以滿足現(xiàn)今電化學儲能的發(fā)展建設與運行要求。二、工作簡況1任務來源2021年，由長沙理工大學申請地方標準立項，湖南省市場監(jiān)督管理局批準《電力儲能用鋰離子電池（極化電阻）檢測技術》地方標準的制定。2起草單位、協(xié)作單位起草單位：長沙理工大學。協(xié)作單位：國網(wǎng)湖南省電力有限公司經(jīng)濟技術研究院、湖南經(jīng)研電力設計有限公司、湖南省計量檢測研究院、湖南省工商大學、中天儲能科技有限公司、浙江南都電源動力股份有限公司。3主要起草人序號姓名性別職務從事專業(yè)項目任務分工1夏向陽男教授儲能電站電池安全運行標準策劃2柏文琦男正高級工程師計量測試標準策劃3周鮮成男教授儲能電站安全運行控制標準撰寫4劉文軍男高級工程師電力系統(tǒng)自動化5徐志強男教授級高工儲能與新能源6譚建國男高級工程師/總經(jīng)理助理電力儲能系統(tǒng)集成研發(fā)7范宏軍男中級工程師電力儲能系統(tǒng)集成研發(fā)8賀懿冰女碩士研究生儲能電站安全運行控制9陳貴全男碩士研究生儲能電站安全運行控制10岳家輝男碩士研究生儲能電站安全運行控制11吳雙雙男高級工程師計量測試 12曾小勇男講師儲能電站安全運行控制13劉代飛男副教授儲能電站安全運行控制14劉雄男碩士研究生儲能與新能源15陳凱平男碩士研究生儲能與新能源16賀燁丹女碩士研究生儲能與新能源17易海淦女碩士研究生儲能與新能源18夏天男碩士研究生儲能電站安全運行控制三、主要起草過程立項與撰寫階段：序號時間段內(nèi)容2021.09（1）分析最新有關電池儲能安全研究發(fā)展的國內(nèi)外文獻，研究鋰離子電池極化電阻變化對大規(guī)模鋰離子電池儲能電站健康狀態(tài)的相關影響原理和影響程度；（2）準備電力儲能用鋰離子電池（極化電阻）檢測技術標準的申報與立項工作。2021.10-2021.12根據(jù)參數(shù)指標，對鋰離子電池極化電阻在線檢測方法標準進行初步擬定。2022.01-2022.03（1）提取相關參數(shù)作為鋰離子電池極化電阻計算的判斷依據(jù)，并對相關信號檢測和參數(shù)辨識方案進行研究和確定；（2）對初步擬定標準進行完善。2022.04-2022.07完成鋰離子電池極化電阻在線檢測方法標準的撰寫。研討階段：2022年6月8日，長沙理工大學牽頭組織召開了標準編寫工作座談會。座談會邀請國網(wǎng)湖南電力公司經(jīng)濟技術研究院、湖南省計量檢測研究院等單位、省市場監(jiān)管局對討論稿進行了研討，標準起草組根據(jù)專家意見對討論稿進行了集體修改，形成征求意見稿，并編制標準編制說明。四、標準編制原則本標準按照《中華人民共和國標準化法》、《中華人民共和國標準化法實施條例》的要求，按照GB/T1.1-2009《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》的規(guī)定，立足我省儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，重點圍繞儲能電站電池管系統(tǒng)檢測技術，以相關科研成果為依據(jù)，通過查閱文獻資料和標準，組織專家論證而制定。主要條款的說明鋰離子電池電路模型伴隨模型參數(shù)的增加，運算更加困難，直接影響計算速度和存儲量，不適合在線辨識。本標準采用Thevenin模型，通過一個串聯(lián)電阻和RC網(wǎng)絡來模擬電池特性，此模型需要辨識的參數(shù)有歐姆內(nèi)阻、極化電阻、極化電容，在恒流放電狀態(tài)下，電壓波形如下所示：本標準通過如下公式對極化電阻進行辨識：該方法具備非常強的針對性、準確性和實時性，提高了電池狀態(tài)估算精度，具有良好的工程應用價值。本標準共分6節(jié)，主要包括范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、測試條件與要求、檢測步驟與結果和檢測內(nèi)容報告。標準的第1章“范圍”明確給出了全部規(guī)定內(nèi)容和適用范圍。標準的第2章“規(guī)范性引用文件”匯集了標準編寫所引用的主要國家標準和行業(yè)標準，是引用標準的清單。這些國家標準和行業(yè)標準為標準的編寫提供了依據(jù)和準則。標準的第3章“術語和定義”對標準中的重要名稱進行了解釋。標準的第4章明確了測試條件與要求。標準的第5章是標準的重要部分。對檢測步驟、檢測結果及分析進行了描述和規(guī)定，該章主要規(guī)范性內(nèi)容均參考或直接引用了國家標準和地方標準的相關規(guī)定。標準的第6章明確了檢測報告的內(nèi)容。六、技術經(jīng)濟論證及預期的社會經(jīng)濟效果極化電阻作為一種十分有效的鋰離子電池健康狀態(tài)檢測參數(shù)，通過對它進行檢測可更深層次的對鋰離子電池安全特性的動態(tài)進行分析與評估，現(xiàn)有國標、行標及企業(yè)標準中都有所提及，對電池壽命預測、健康狀態(tài)評估等方面有著積極作用。因此開展對該參數(shù)規(guī)范檢測方法的標準化，解決所存在的科學性、系統(tǒng)性與邏輯性問題，對于大規(guī)模儲能電站的規(guī)范化發(fā)展著積極推動作用。七、重大意見分歧的處理依據(jù)和結果標準制定過程中未出現(xiàn)重大分歧意見。八、標準性質的建議說明（推薦性標準還是強制性標準）建議《電力儲能用鋰離子電池（極化電容）檢測技術》作為推薦性地方標準發(fā)布實施。九、貫徹標準的要求、措施和建議1、在實施前保證標準文本的充足供應，讓每個使用對象都能及時得到標準文本，這是保證新標準貫徹實施的基礎。2、發(fā)布后、實施前應將信息在網(wǎng)上公開發(fā)布，進行廣泛而有效的宣傳。十、廢止現(xiàn)行相關地方標準的建議本標準為首次發(fā)布。十一、其他應予以說明的事項主要參考資料：GB/T8897.4-2008原電池第4部分：鋰電池的安全提示GB/T34131—2017電化學儲能電站用鋰離子電池管理系統(tǒng)技術規(guī)范GB/T36549-2018電化學儲能電站運行指標及評價GB/T36276-2018電力儲能用鋰離子電池

GB/T36558