中国储能网讯:储能技术标准随着市场需求的不断变化,也在不断调整、更新。
截止7月1日,已有14个储能新国标开始实施,包含锂电池、储能变流器、储能系统、电池管理系统、铅炭电池、储能电站、全钒液流电池、用户侧并网、电池管理通信技术、黑启动等多个方面。
从起草单位来看,涵盖了储能产业上下游的头部企业以及各省电科院、电力公司、电网公司。
包含电芯企业宁德时代、中创新航、比亚迪、亿纬锂能、蜂巢能源、力神电池、海辰储能、兰钧新能源等;PCS企业阳光电源、科陆电子、南继瑞保、许继等;BMS企业高特电子、协能科技、科工电子等;集成企业海博思创、新源智储等。
根据计划,10月-12月至明年1月还将陆续实施13新国标。新旧国标的更迭,有助于进一步提升储能技术的安全性与效率,促进储能行业健康发展。
从另外一个角度来看,新国标对于要求不达标的企业来说是一场淘汰赛。
本文将重点围绕储能电池、系统、PCS、BMS四大领域,探讨其中的技术变化与未来趋势。
一、 储能锂电池:
《GB/T 36276-2023 电力储能用锂离子电池》
新国标中,对储能锂电池新增了功率特性、高温适应性、低温适应性等技术要求。尤其是在第二次征求意见的修改中,新增了对高海拔性能的要求,包括高海拔绝缘、高海拔耐压性能等。
值得关注的是,新国标对于单体、模块、簇等不同层级的电池效率进行了更高的要求。
具体来看,2018年版国标中规定的电池单体效率不低于90%,新国标要求在25℃的环境下不低于93%,而电池模块、电池簇的初始充放电能量效率依次不小于94%、95%。
从电池单体到模块、再到簇,新国标的充放电效率是递增的,不同环节需要考虑的因素更多。
首先,电池单体的充放电效率是基础,电池企业需要确保每块电池效率最大化。
其次,从单体组合成模块时,需要考虑到电池的匹配性、均衡性以及热管理等因素。
最后集成到电池簇,还需要考虑整个簇的热管理和电气连接,以确保簇的充放电效率。
因此,不低于95%的簇级充放电效率将提高热管理技术的要求,液冷技术有望进一步渗透。
安全性能方面,新国标新增了6项内容,包括过载性能、振动性能、液冷管路耐压性能、高海拔绝缘性能、高海拔耐压性能、安全保护性能要求及试验方法。
其中,液冷管路耐压性能要求针对的是当下热度较高液冷技术。其要求电池模块液冷管路内压强达到最大工作压强的1.2倍时静置1min,管路不应破裂,且气压降应不大于最大工作压强的0.1%。
二、储能系统:
《GB/T 36558-2023 电力系统电化学储能系统通用技术条件、《GB/T 44026-2024 预制舱式锂离子电池储能系统技术规范》。
GB/T 44026-2024是业内的首个预制舱国标,其可根据不同场景需求,以及输入输出端口电压类型可分为直流舱、交流舱储能系统。
不仅如此,GB/T 44026-2024中详细分类了直流舱、交流舱的报警保护、通信、信息采集、充放电性能、过载能力、绝缘电阻等要求。
尤其是充放电性能方面,直流舱要求-20℃、25℃、40℃时的充放电能量效率分别不小于80%、88%、87%,交流舱在相同条件下的充放电能量效率分别不小于75%、83%、81%。
与此同时,新国标首次纳入了钠电储能系统、水电解制氢/燃料电池储能系统,其要求钠电储能系统的能量转换效率规定不低于80%,铅炭电池储能系统要求宜不低于78%。
其中,钠电储能系统不低于80%的能量转换效率与锂电储能系统不低于83%的规定差距并不是很大,一定程度上反应了钠电技术在储能领域还具有一定的上升空间。
对此,融和元储相关负责人表示,钠电储能系统整体转换效率相比于成熟的锂电储能系统仍有差距。
其背后的主要原因为钠电储能系统配套技术,以及供应链的不成熟。尤其是PCS,为了配合钠电电压范围过低的问题,需要选择高功率PCS降频使用,但目前可选择的产品并不多,仍需要大量研究。
随着更多钠电示范项目投入使用,更多的钠电储能系统实测数据也将出炉,对于钠电储能系统各环节的配套研究有更大的帮助。
三、储能变流器:
《GB/T 34120-2023 电化学储能系统储能变流器技术要求》、《GB/T 34133-2023 储能变流器检测技术规程》
储能变流器新国标主要突出了两大技术趋势:高压化与液冷。
相较于旧国标适用于交流侧低压(<1kV),直流侧电压不超过1000V的要求,GB/T 34120-2023将输出交流电压上限确定为 35 kV,适用于交流端口电压在35kV及以下的产品,涵盖了高压级联型储能变流器。
与此同时,新国标对直流侧电压未作规定,未来可能会切换到1500V、2000V以上的储能变流器。
新国标对液冷储能变流器的要去有:冷却液与储存和运行期间的预期环境温度相适应,在温升测试时不超出冷却液的最高温度,且冷却液不足时要发出警报。
在液冷冷却系统上,新国标要求液冷系统的管道、接头和密封件不在设备使用寿命或维护周期期间发生泄漏,整个冷却系统要满足压力试验等。
其他方面,GB/T 34120-2023增加了交流端口、直流端口、故障穿越、低电压穿越、高电压穿越、一次调频、惯量响应、接触电流、启停机、报警和保护、绝缘电阻检测、运行信息监测、统计、数据显示和存储等要求。
此外,在GB/T 34133-2023新国标中,增加了间谐波电压、电压波动和闪变限值、高电压故障发生装置、连续故障发生装置、交流负载、温度检测设备、信号发生及采集装置、温度/湿度试验箱、盐雾检测设备、可调电阻、其他检测设备等要求。
四、BMS:
《GB/T 34131-2023电力储能用电池管理系统》
对于储能系统而言,BMS的核心作用在于监控电池的充放电状态,而状态的呈现主要依靠数据采集的结果。新国标规定,BMS采集的主要数据包含电池单体电压、温度;电池模块正负极端子温度;电池簇电压、电流等参数。
不仅如此,新国标在锂电的基础上增加了钠电、铅酸(炭)、液流电池要求,更改了通信、报警和保护的技术要求。
通信方面,电池管理系统应具有与监控系统、储能变流器、其他管理层级电池管理系统等设备进行信息交瓦的功能,并宜具有与消防系统、供暖通风与空气调节系统等设备进行信息交互的功能。
报警内容应包含:电压越限、电压极差超限、簇电流越限、温度越限、簇内电池单体温度极差越限、绝缘电阻越限、电压采集线异常、温度采集线异常、电池簇充放电回路异常、通信异常等。