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Normas de seguridad para el almacenamiento de energía en baterías de iones de litio - Parte 2

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Normas de seguridad para el almacenamiento de energía en baterías de iones de litio - Parte 2

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1.2 Normas de seguridad para sistemas de almacenamiento de energía UL

El laboratorio de seguridad de UL (Underwriter Laboratories Inc.) es la organización profesional independiente y con ánimo de lucro más autorizada que se dedica a los ensayos e identificaciones de seguridad en Estados Unidos, y sus principales normas de seguridad para el almacenamiento de energía electroquímica son las siguientes:

NORMA DE SEGURIDAD UL 1973 ANSI CAN/UL-1973:2018，Baterías de aplicaciones estacionarias, de energía auxiliar para vehículos y de ferrocarril eléctrico ligero (LER)

Norma de ensayo de sistemas y equipos de almacenamiento de energía UL 9540

UL9540A Evaluación de la propagación de incendios por fuga térmica en sistemas de almacenamiento de energía en baterías

La norma UL1973 cubre los sistemas de baterías para el almacenamiento de energía en aplicaciones estacionarias, como la fotovoltaica, el almacenamiento eólico o los SAI, así como los sistemas de baterías para vías eléctricas ligeras y aplicaciones ferroviarias estacionarias, como las subestaciones ferroviarias, y, de forma similar a la norma IEC62619, cubre los requisitos de seguridad comunes. Sin embargo, a diferencia de la CEI, UL no tiene previsto recopilar normas de seguridad de baterías de litio para sistemas de almacenamiento de energía para aplicaciones de redes eléctricas, y la gama de baterías de la norma incluye otros tipos de baterías además de las de iones de litio, como las baterías de sodio-B y las de flujo. La norma UL1973, recientemente revisada en 2019, especifica los requisitos o métodos de prueba relacionados con la seguridad en detalle desde los aspectos de los requisitos estructurales, las pruebas eléctricas, las pruebas mecánicas, las pruebas ambientales, las pruebas de fallo de las celdas y las pruebas de la línea de producción.

La UL9540 es una norma de seguridad para sistemas de almacenamiento de energía para tres tipos de tecnologías de almacenamiento de energía (almacenamiento de energía electroquímica, almacenamiento de energía mecánica y almacenamiento de energía térmica), que cubre los sistemas de carga y descarga, los sistemas de control y protección, los sistemas de conversión de energía, las comunicaciones, los sistemas de refrigeración y gestión del calor, los sistemas de protección contra incendios, las tuberías de combustible o líquido, los contenedores, la instalación del sistema, etc., incluyendo el funcionamiento fuera de la red y el funcionamiento conectado a la red de los sistemas de almacenamiento de energía. La norma UL9540A se utiliza principalmente para evaluar las características de embalamiento térmico de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías, y selecciona el mecanismo de protección contra incendios y explosiones adecuado mediante datos de prueba, que es una norma para métodos de prueba específicos. El objetivo es ayudar a los proveedores a aclarar los requisitos de separación del sistema de la pared, la generación de calor del sistema, las partes combustibles, el tipo de gas producido por la combustión y la selección de extintores.

En resumen, la norma de seguridad de almacenamiento de energía de UL tiene las características de cobertura completa, especificidad y fuerte aplicación, y es una norma de seguridad de producto relativamente madura.

1.3 Normas nacionales de seguridad para productos de sistemas de almacenamiento de energía

A diferencia de la CEI y la UL, la norma nacional no separa los estándares de seguridad de los sistemas de almacenamiento de energía en normas, sino que los estipula en capítulos de las especificaciones técnicas o de las especificaciones de gestión operativa. A continuación se indican las normas nacionales relacionadas con los requisitos de seguridad de los sistemas de almacenamiento de energía con baterías de litio:

GB/T34131 Especificaciones técnicas de los sistemas de gestión de baterías de iones de litio para centrales eléctricas de almacenamiento de energía electroquímica

GB/T36276 Batería de iones de litio para el almacenamiento de energía eléctrica

GB/T36547 Normas técnicas de acceso a la red eléctrica de los sistemas de almacenamiento de energía electroquímica

GB/T36548 Especificaciones de las pruebas del sistema de almacenamiento de energía electroquímica de acceso a la red eléctrica

GB/T36558 Condiciones técnicas generales de los sistemas de almacenamiento de energía electroquímica para sistemas de energía eléctrica

GB/T36549 indicadores de funcionamiento y evaluación de las centrales de almacenamiento de energía electroquímica

GB/T51048 Especificaciones de diseño de las centrales de almacenamiento de energía electroquímica

Entre ellas, las normas relativas a la seguridad de los sistemas de baterías son principalmente GB/T34131GB/T36276GB/T36558. Estas normas han definido claramente algunos términos, símbolos, elementos de prueba y métodos de prueba comunes en la industria de almacenamiento de energía funcional, y han desempeñado un papel destacado en el desarrollo de la industria nacional de almacenamiento de energía. En la carga inicial y la energía de descarga de la batería o del sistema de baterías, el rendimiento de la tasa de carga y descarga, la capacidad de retención y recuperación de energía, el rendimiento del ciclo y otras pruebas relacionadas con la capacidad de la batería, el uso del modo de carga y descarga de potencia constante para la evaluación, para la aplicación de almacenamiento de energía en la red tiene importancia práctica, para promover el desarrollo saludable de la industria de almacenamiento de energía. Las pruebas directamente relacionadas con la seguridad han sido la prueba de carga, la prueba de sobredescarga, la prueba de cortocircuito externo, la prueba de aplastamiento, la prueba de caída, la prueba de baja presión de aire, la prueba de calentamiento, la prueba de embalamiento térmico, la prueba de niebla salina y la prueba de alta temperatura y alta humedad, la prueba de rendimiento de aislamiento y la prueba de rendimiento de tensión soportada. El sistema de gestión de la batería BMS presenta por separado una especificación técnica, las pruebas de compatibilidad electromagnética pertinentes se especifican en esta norma, cuando las pruebas, BMS no necesita ser conectado con la batería real en el sistema para la prueba. Tal disposición es propicio para la inspección por separado de los productos BMS, pero la inspección del sistema de la batería puede ser sesgada.

Además de la norma nacional, las alianzas de grupos industriales nacionales pertinentes, como la industria energética de la Administración Nacional de la Energía, la CEC del Consejo de la Electricidad de China, la Alianza Tecnológica de la Industria de Almacenamiento de Energía de Zhongguancun CNESA y la Asociación de la Industria Química y de la Energía Física de China CIPAS, también han publicado la norma de línea (de grupo): NB/T42091 especificaciones técnicas de las baterías de iones de litio para centrales eléctricas de almacenamiento de energía electroquímica

TCIAPS0003 Requisitos de seguridad de las baterías secundarias de iones de litio y del sistema de baterías para los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica

T/CEC172 Requisitos de seguridad y métodos de ensayo para baterías de iones de litio para el almacenamiento de energía eléctrica

T/CNESA1000 Especificación para la evaluación de sistemas electroquímicos de almacenamiento de energía

T/CNESA1001 Requisitos técnicos generales de los conectores de corriente continua para el almacenamiento de energía eléctrica

T/CNESA1002 Especificación técnica para sistemas de gestión de baterías para sistemas de almacenamiento de energía electroquímica

Entre ellas, la NB/T42091 se publicó antes que la norma nacional, la TCIAPS0003 se modifica principalmente con referencia a la IEC62619, y la T/CEC172 se basa en la norma nacional, las especificaciones relacionadas con la seguridad de las baterías y los métodos de prueba se integran en un documento estándar, excepto los artículos individuales y los métodos de prueba, no hay mucha diferencia en general. La norma T/CNESA1000, publicada por la Alianza de Almacenamiento de Energía de Zhongguancun, combina la norma nacional y las normas de la CEI y propone un conjunto completo de métodos de puntuación. La T/CNESA1001 normaliza los requisitos técnicos generales de las máquinas de conexión de corriente continua para los sistemas de almacenamiento de energía, y lleva a cabo requisitos detallados de adaptabilidad estructural, eléctrica y medioambiental para los conectores, terminales, juntas y cables utilizados en el sistema. T/CNESA1002 se basa en GB/T34131 las especificaciones técnicas del sistema de gestión de la batería se han mejorado y complementado.

2 Análisis comparativo de estas normas de seguridad

Además de la seguridad del sistema de baterías, la seguridad del sistema integrado externo, incluido el inversor de almacenamiento de energía (PCS), es también una parte indispensable. Sin embargo, debido a la diferencia en los requisitos de acceso a la red eléctrica de varios países y regiones, esta parte no es adecuada para la comparación directa, el alcance de este estudio no incluye la parte de acceso del almacenamiento de energía y la red eléctrica, es decir, el PCS a la parte de la red eléctrica, principalmente para estudiar las normas de seguridad de los sistemas comunes de baterías de iones de litio. Por lo tanto, las normas implicadas en este sentido son principalmente UL1973, IEC62619, GB/T36276 y GB/T34131. Para facilitar la comparación de los distintos aspectos de los requisitos de la norma, tomando como referencia la norma UL, las cláusulas de la norma se dividen en cuatro categorías: seguridad estructural, seguridad del cuerpo de la batería, seguridad del sistema y seguridad medioambiental.