文件编号：TP-AR-L6347
There Are Certain Management Mechanisms And Methods In The Management Of Organizations, And The Provisions Are Binding On The Personnel Within The Jurisdiction, Which Should Be Observed By Each Party.
（示范文本）
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静止式锂电池储能系统
安全要求正式样本
静止式锂电池储能系统安全要求正
式样本
使用注意：该操作规程资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的管理机制和管理原则、管理方法以及管理机构设置的规范，条款对管辖范围内人员具有约束力需各自遵守。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。
锂离子储能大概是什么样的组成和框架，简单介
绍一下。目前典型的锂离子储能单元配置基本都是用
18650型锂离子电池，圆柱型的，它可能是几十个，
甚至几百个组合在一起变成一个电池模块，这个电池
模块再加上电池管理单元就作为一个基本的储能单元
配置。
关于储能装置的技术方案，我只是简单的来分分
类，不是一个非常标准化的分类。从应用规模大小来
看，通常情况下有三种类型。
第一种类型，属于小规模的运用，小规模的运用
跟系统的配置大概不大于10个千瓦的范围，当然电池储能是按照容量来定，这里我们只是简单的粗略来分一下，按照功率，按照装置和发电功率的大小。
这个上面是一个电池管理系统，下面是有多个电池模块这样组成一个系统。
第二种类型是中规模装置，这个电池模块跟小规模的电池模块结构可能不一样，但是总体来说它的组成还是类似的。
第三种类型是大规模装置，就是把各种各样的模块集成的多一点。
目前的大致应用领域，现在锂离子储能系统在德国也受到了国家政策的鼓励，因为德国目前来说，光伏装机容量已经达到了一定程度，再发展的空间也受到了限制。目前来说，光伏发电毕竟还是一个辅助的能源，还不是主要的能源，这跟能源特点有关系，有
光了才能发电，没光了就没有，太阳好了发的就多一点，太阳少了就发的少一点，那么这个时候就要有一个类似水库的东西进行消纳，那这就是储能系统。目前储能系统由于价格和其他因素，它的发展还不是那么的快。
完全从技术的角度来说，储能系统的运用，比如说在整个大电网的角度来说，它主要是针对电网的电力波动可以控制，同样由于负载的变化，发电量的变化，电网频率也有所波动，也可以调整。另外，可以提高电网峰值电力的需求，因为负载的峰值电力很大，配的发电系统容量要跟它对等，但是绝大多数是达不到发电量的要求，并且传统的发电系统，它发多少度电跟负载相关，而太阳能光伏是没有办法被动式的，它完全是靠太阳，靠天气。所以在这种情况下通过一个储能装置可以对电网的性能进行调节和补充。
目前在德国对于小型的储能装置运用有一个增长的势头，跟德国目前光伏应用状况有一定的关系，政府也在大力的鼓励带储能的光伏发电系统。它实际上就是鼓励自发自用，另外一个功能是作为应急电源，大致典型的技术路线或者电路的配置大概是这样子。
关于锂离子电池储能运用系统这样一个装置，它的相关标准制定状况目前还正在进行当中。从这个框图看起来，可能这个标准还是针对自发自用的，小规模运用的储能装置。一个是关于电离电子，另外一个是控制电子，这跟实验室设备安全性密切相关。最主要是电池管理系统和能量储存的装置，这个标准还在制定当中。
另外一个是关于信息和通讯，当然是符合相关产品的要求，IEC有一个60950的标准，其他外部连接器VDE都有成熟的标准。
趁今天这个机会给VDE做一分钟的广告，今天是说太阳能储能，VDE在德国建了一个电池及燃料电池的测试中心，能够对各种各样储能电池，充电电池进行相关安全性进行测量。这个实验室测试中心可以做安全测试、性能测试、环境测试，它是针对目前所有电池，电池总重量可以达到300公斤，电流可以达到800安培，电压可以达到1千伏，并且有10米高的实验装置，可以做10米地漏，目前它是比较先进的关于电池的测试实验室。
接下来我把今天的焦点就集中在VDE关于静止式锂离子电池储能系统的安全要求，因为随着德国市场这些产品的渐渐推出，对这些产品的测试认证需求也在不断地扩大。VDE在20xx年就已经推出了关于静止式锂离子电池储能系统的标准。VDE委员会也做过这个决定，这个标准可以用于测试。
这个标准内容比较多，今天时间有限，我只能有选择性的给大家做一个介绍，目的就是为了让大家大致有个概念，因为你通过今天15分钟的时间能够了解很多，这是很困难的。
先看一下这个标准的范围，它涉及的内容是之锂离子电池储能系统的基本安全要求，主要是包括对下列形式的“危害”的防护：1、电击与灼伤2、机械危害3、火焰蔓延。4、过度的高温。
这个标准跟以前熟悉的仅仅针对产品的相关认证标准有所不同，它实际上是针对大型设备的概念来的，所以它对相关风险，首先要有一个审核，也就是说，你作为制造商，安装商，你来制造这个产品，你必须要有一个内部的质量管理体系，这个质量管理体系最最突出的就是要对这个产品的风险审核要有一个明确的规章制度。
实际上它主要涉及到三点，一个是关于风险分析，一个是风险评估，一个是风险降低。像风险审核这种要求，实际上对于工业界的一些设备都是有相关要求的。最最典型的比如说像SEMI标准都是针对工业设备。像ISO14971这是针对医疗设备，实际上医疗设备它的安全要求是很高的，一旦出现风险的话对人的生命是直接的威胁。
如果你发现这个产品有风险就要采取措施，采取完以后要进行风险评估，不断循环，最终到所有风险都得到了消除或者目前仅仅存有可容忍的风险，也就是说有些风险完全消除在技术上可能特别大，或者由于其他原因会有一定困难，这个时候这个风险本身通过其他简单的方式可以规避，比如说贴一个安全警告标识提醒人家这个地方有可能有风险，你要注意。对于电池房外部应该要有安全警告标识，假如电池电
压大于直流60V，就要在坚持房外部标有“危险电压”。另外还要有相关的禁止明火，禁止吸烟等等，有些地方还要提示出来这是蓄电池房。
关于防触电保护稍微给大家介绍一下。在正常情况和单一故障情况下，可触及的部件与地之间，同一设备的2个相距1.8m以内的可触及部件之间，其电压、电流、电荷或者能量不能达到具有危害性的程度。当然也有一些特殊情况，对于操作者来说，如果把灯泡摘除了，灯座里面有可能有带电的部分露出来或者灯具其他部件是可以接受，这是没办法从技术上回避的。当然有些可更换的部件，仅可通过工具触及，并有相应的警告标识。
我们知道一般的电器设备，如果说不用工具就可一打开，可以卸掉东西，再用测试指测试的时候，首先要把它打开或者卸掉。
在正常状态下如果操作人员的某些行为可能增加“可触及”的部件，则应该在测试指，测试枕试验前完成上述动作。因此我们把储能系统归结为专用设备，不是老百姓可以随随便便接近的，主要的安全防护，除了公众，还有很多地方是针对操作人员的。对于支架的安装或者面板安装的设备，仅考虑其正面的防触电保护。首先能够触及才能可能造成危害，触及之后到底有没有危害有很多判断方式，通过电压、电流、能量等等。基本防护措施、单一故障情况下的额外防护措施，与外部电路的连接，维护效果，乃二耐压试验跟IEC61010-1一样的，就不赘述了。
防止短路和其他的电流效应，就是要加保险丝或者要加一些能够防止短路的一些相关的器件或者控制。
防止机械的危害性，因为大的储能装置可能放再
一个房间里，他各种形状有可能会造成伤害，甚至没有稳定可能会倾倒等等。
机械强度也就省略了，反正这个东西不能做成像豆腐渣一样，要有一定的强度。
温度和耐热，表面温度可触及的地方不能很烫手。
液体危害的防护，这个在储能系统当中，电池模块当中会有电解液的稀漏要进行防护。
释放的气体及爆炸防护，我们知道所有电池在充电过程当中都会有微量释放气体，这种气体有可能是有毒的，也可能是有潜在爆炸性的情况。锂离子电池在充电的时候，微微会释放氢气和氧气，实际上对水有电解的作用。因为一个大型触电系统有很多电池在同时充电，一个电池释放一点点，几十万个电池那释放就大了，如果是封闭的环境，那有可能是要爆炸
的。
对于爆炸危害的防护，这里说到氢气在空气当中的体积浓度不能超过4%，如果超过4%就有可能形成爆炸性空间了，那么采取的措施就是通风，所以对通风设计有明确的要求。一个是自然通风，一个是强制通风。
对于自然通风有相关的要求，强制通风也有相关的说法。你在强制通风的时候要知道充电状态，充电的时候强制通风必须要正常工作，所以这里面有一个相关性。
坚持模块的放置场所相关要求，小系统还好，主要是针对大系统，有独立电池房的要求，我现在也只能简单翻一下，让大家看一下相关的内容。
电池管理系统，是一个电池储能系统安全保障很重要的环节，前面那么多相关测试的要求，不让它有
危险性发生，实际上很大程度上除了电池本身，还要依靠电池管理系统来协同工作，当危险产生以后，电池管理系统一定是切换到安全的状态，所以坚持管理系统最起码要对单体电池的电压进行监控，对电池包的过压、欠压、过流等等都要有监测。电池管理系统可以基于系统软件和硬件进行管理功能，当电池模块参数出现异常或者电池管理系统本身出现故障，电池管理系统应该能将电池模块状态切换到安全状态。
随着一个内容是关于安全相关的软件，储能系统安全相关的功能控制软件，被认为是安全相关的软件。制造商应进行风险分析，从而确定是否存在安全相关的软件应用。安全相关的软件研发应遵循风险审核的相关程序。
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储能系统方案设计
商用300KW储能方案 技术要求及参数 电倍率0.5C; 储能系统配置容量：300kWh。 电池系统方案 术语定义 池采集均衡单元：管理一定数量串联电池模块单元，进行电压和温度的采集，对本单元电池模块进行均衡管理。在本方案中管计60支的电池。电池簇管理单元：管理一个串联回路中的全部电池采集均衡单元，同时检测本组电池的电流，在必要时采取本方案中管理17台电池采集均衡单元。电池阵列管理单元：管理PCS下辖全部电池簇管理单元，同时与PCS和后台监控系统池组状态请求PCS调整充放电功率。在本方案中管理2个并联的电池簇。 池模块：由10支5并2串的单体电池组成。 1 电池成组示意图 电池系统集成设计方案 .1电池系统构成 照系统配置300kWh储存能量的技术需求，本储能系统项目方案共使用1台150kW的PCS。储能单元由一台PCS和2个电池簇组台电池阵列管理单元设备。每个电池簇由一台电池簇管理设备和17 个电池组组成。
.2 电池系统计算书项目单体电池模块电池组电池簇电池阵列 体电池数目 1 10 60 1020 2040 称电压(V) 3.2 6.4 38.4 652.8 652.8 量(Ah) 55 275 275 275 -- 定能量(kWh) 0.176 1.76 10.56 179.52 359.04 低工作电压(V) 2.5 5 30 510 510 高充电电压(V) 3.6 7.2 43.2 734.4 734.4 统配置裕量 (359.04kWh -300 kWh)/300 kWh =19.68% 于以上各项分析设计，300kWh 电池系统计算如下。 .3电池柜设计方案 池机柜内部主要安装电池箱和BMS主控管理系统、配套电线电缆、高低压电气保护部件等。机柜采用分组分层设计，机柜外观柜采用免维护技术、模数化组合的装配式结构，保证柜体结构具有良好的机械强度，整体结构能最大程度地满足整个系统的可。其中，三个电池架组成的示意图如图3所示，尺寸为3600mm×700mm×2300mm。
户用储能系统中的电池如何配置 一、电池类型的选择 随着电池技术发展和成本的快速下降，目前在户用储能项目中，锂电池已成为主流选择，新增化学电池市场占有率达95%以上。 【解读】相比铅酸电池，锂电池具有效率高、循环寿命长、电池数据精确，一致性高等优势。 二、电池容量设计常见四大误区 1、只根据负载功率和用电量选择电池容量 电池容量设计中，负载情况是最重要的参考因素。但电池充放电能力、储能机的最大功率、负载的用电时段等同样不容忽视。 2、电池的理论容量和实际容量
通常，电池手册上面标注的是电池的理论容量，也就是在理想状态下，电池从SOC100%到SOC0%时电池能够释放的最大电量。 而在实际的应用中，考虑到电池寿命，不允许放电到SOC0%，会设置保护电量。 3、电池容量选择越大越好 在实际应用中，要考虑电池使用率。如果光伏系统容量较小，或负载用电量较大，电池无法充满即造成浪费。 4、电池容量设计完美契合 由于过程损耗的原因，电池放电量小于电池存电量，负载耗电量小于电池放电量。忽视效率损耗很可能造成电池供电不足的现象。
三、不同应用场景下的电池容量设计 本文主要介绍三种常见应用场景下的电池容量设计思路：自发自用（电费较高或没有补贴）、峰谷电价、备用电源（电网不稳定或有重要负载）。 1、“自发自用” 由于电价较高或者光伏并网补贴较低（无补贴），安装光伏储能系统以降低电费支出。 ·假设电网稳定，不考虑离网运行 ·光伏只是为了降低电网用电量 ·一般白天光照比较充足 最理想状态是，光伏+储能系统能够完全覆盖家庭用电。但是这种情况很难实现。所以我们综合考虑投入成本和用电情况，可以选择根据家庭平均日用电量（kWh）来选择电池的容量（默认光伏系统能量充足）。设计逻辑如下：
一、风光储能系统的智能能量管理控制技术研究 风光互补储能系统，就是按照一定的配置关系，将风力机和光伏组件和蓄电池进行组合，综合考虑系统配置的性能和储能成本，得出最佳的系统配置。在风光储能系统的容量配比中，需要从所在地区自然资源条件、负载情况以及综合成本几个方面考虑，以下是基本的配置原则： 1）在用电负荷相同时，由于太阳能电池板的费用较高。为降低系统投资，在保证用电安全和自然资源条件允许时，应尽量降低太阳能在发电系统 中的能源比率； 2）水平轴风机的启动风速高、需较高风速才能发电、能量转化效率低；垂直轴风机在较低的风速时即可发电。在同样的用电需求时，所用水平轴 风机功率一般要大于垂直轴风机，导致水平轴风机费用较高；但对于同 样功率的风力发电机，垂直轴风机费用高于水平轴风机，但其体积、重 量和所需运行空间均小于水平轴风机，且具有运行稳定、噪音低、无对 风要求等优点； 3）储能系统中，蓄电池的费用较高且寿命较短（一般5～10年），设计时应认真分析所在区域的资源条件和用电设备情况，合理地确定储能时间， 以减少蓄电池用量、降低系统投资； 虽然风能的成本低于风光互补，但风光互补系统利用了两种自然资源，能较好地避免蓄电池过放电，延长电池寿命，虽一次性投资稍高，但供电的安全性、稳定性高于风能系统。 风光互补储能系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、智能能量控制与管理、电池管理与蓄电池、安全控制与远程维护、逆变器、交流直流负载等部分组成。
(1)风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电； (2)光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电； 智能能量控制管理部分是保证电源系统正常运行的重要核心设备。一方面根据日照强度、风力大小以及瞬态储能系统和储能电池组的状态，实时调整暂态储能设备和储能电池组之间的能量分配，达到对风光发电不确定性的平滑和储能能量匹配；另一方面实时监控负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：或者把调整后的电能直接送往直流或交流负载，或者把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性； (3)储能电池组部分由多块蓄电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。 (4)逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的220V交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量。
户用储能系统中的电池如何配置 一. 电池类型的选择 随着电池技术发展和成本的快速下降z 目前在户用储能项目中z 锂电池已 成为主流选择,新增化学电池市场占有率达95%以上。 【解读】相比铅酸电池，锂电池具有效率高、循环寿命长、电池数据精 确,—致性高等优势。 二. 电池容量设计常见四大误因 1. 只根据负载功率和用电量选择电池容量 电池容量设计中，负载情况是最重要的参考因素。但电池充放电能力、储 能机的最大功率、负载的用电时段等同样不容忽视。 2、电池的理论容量和实际容量 液潦电述 2000-2017年全球化学储能技术分布 铅酸电池 2017年全球新増化学储能技术分布
通常,电池手册上面标汪的是电池的理论容量z也就是在理想状态下,电池从SOC100%到SOCO%时电池能够释放的最大电量。 而在实际的应用中,考虑到电池寿命,不允许放电到SOCO% ,会设置保 护电量。 SOC保护 电池保护电量 3. 电池容量选择越大趣好 在实际应用中，要考虑电池使用率。如果光伏系统容量较小,或负载用电量较大,电池无法充满即造成浪费。 4. 电池容量设计完美契合 由于过程损耗的原因,电池放电量小于电池存电量,负载耗电量小于电池放电量。忽视效率损耗很可能造成电池供电不足的现氨
纟E 件功率充电：电迪充电效率 -T — 电迪供负载：电迪放电效率岌逆变效率孩负裁端效率 u E.不同应用场景下的电池容量设讯 本文主要介绍三种常见应用场景下的电池容量设计思路：自发自用（电费 较高或没有补贴）、峰谷电价、备用电源（电网不稳定或有重要负载）。 1. "自发自用" 由于电价较高或者光伏并网补贴较低（无补贴）,安装光伏储能系统以降 低电费支出。 ?假设电网稳定,不考虑离网运行 ?光伏只是为了降低电网用电量 ?—般白天光照比较充足 最理想状态是,光伏+储能系统能够完全覆盖家庭用电。但是这种情况很 难实现。所以我们综合考虑投入成本和用电情况，可以选择根据家庭平均日用 电量（kWh ）来选择电池的容量（默认光伏系统能量充足）。设计逻辑如下: 电网 负载 组件 逆变 匚 匚 电池
2019年3月电工技术学报Vol.34 No. 5 第34卷第5期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Mar. 2019 DOI：10.19595/https://www.doczj.com/doc/fb14421603.html,ki.1000-6753.tces.L80372 以净效益最大为目标的储能电池参与 二次调频的容量配置方法 汤杰1李欣然1黄际元2徐飘1何聪1 （1. 湖南大学电气与信息工程学院长沙 410082 2. 国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司长沙 410015） 摘要针对储能电源参与电网辅助调频问题，提出一种以净效益最大为目标的储能电池参与二次调频的容量配置方法。综合考虑实时电量、备用功率和环境效益，构建储能电池全寿命周期的成本-效益计算模型；进而建立以净效益最大为目标，以容量及功率为决策变量，综合考虑实时出力、调频需求约束和荷电状态（SOC）约束的储能电池优化配置模型；基于经验模态分解（EMD）原理，设计一种考虑常规机组爬坡率限制的储能参与二次调频的初始功率指令分配方法；并给出了利用遗传算法辅助求解该优化模型的容量配置方法流程。仿真结果表明，所提出的容量配置方法不仅可以得到能够较好地协调经济效益和调频效果的容量配置方案，同时可得到储能出力功率，该功率可作为储能电池的运行调度参考方案，提高了配置方法的工程实用性。 关键词：储能电池二次调频成本-效益容量配置优化模型 中图分类号：TM732 Capacity Allocation of BESS in Secondary Frequency Regulation with the Goal of Maximum Net Benefit Tang Jie1 Li Xinran1 Huang Jiyuan2 Xu Piao1 He Cong1 （1. College of Electrical and Information Engineering Hunan University Changsha 410082 China 2. State Grid Hunan Electric Power Corporation Limited Changsha Power Supply Company Changsha 410015 China） Abstract Energy storage power has brought some problems involved in the auxiliary frequency regulation, aiming at the problems, a capacity allocation method of BESS in secondary frequency regulation with the goal of maximum net benefit is proposed. Considering the real-time electricity, reserve power and environmental benefit, the cost-benefit calculation model of full life cycle of BESS is constructed. Then taking the maximum net benefit as the goal, the capacity and the power as the decision variables, and considering the real-time output, the frequency regulation demand constraint and the SOC boundary, the optimization configuration model of BESS is established; Based on the principle of empirical mode decomposition (EMD) and considering the limitation of ramp rate of conventional units, this paper designs an initial power instruction allocation method for BESS in secondary frequency regulation; Also this paper gives the flow chart of capacity allocation method assisted by genetic algorithm. The simulation results show that the proposed capacity allocation method can not only obtain the capacity allocation scheme that can coordinate the economic benefit and frequency regulation effect, but also obtain the energy storage output power. The output power can be used as a reference scheme of BESS, which improves the engineering 国家自然科学基金（51477043）、湖南省科技重大专项(2016GK1003)和国网湖南省电力有限公司科技项目（5216A1170002）资助。 收稿日期 2018-06-29 改稿日期 2018-09-09