1.2 Tiêu chuẩn an toàn cho hệ thống lưu trữ năng lượng UL

UL (Underwriter Laboratories Inc.) Phòng thí nghiệm an toàn là tổ chức chuyên nghiệp độc lập và có lợi nhuận uy tín nhất tham gia vào hoạt động thử nghiệm và xác định an toàn tại Hoa Kỳ và các tiêu chuẩn an toàn chính của phòng thí nghiệm này đối với lưu trữ năng lượng điện hóa như sau:

TIÊU CHUẨN UL 1973 VỀ AN TOÀN ANSI CAN/UL-1973:2018，Pin của nguồn điện cố định, nguồn điện phụ trợ cho xe cộ và ứng dụng đường ray điện nhẹ (LER)

Tiêu chuẩn thử nghiệm thiết bị và hệ thống lưu trữ năng lượng UL 9540

UL9540A Đánh giá sự lan truyền cháy do nhiệt trong hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin

UL1973 bao gồm các hệ thống pin để lưu trữ năng lượng trong các ứng dụng cố định như quang điện, lưu trữ gió hoặc UPS, cũng như các hệ thống pin cho đường ray điện nhẹ và các ứng dụng đường sắt cố định, chẳng hạn như trạm biến áp đường sắt, và tương tự như IEC62619, bao gồm các yêu cầu an toàn chung. Tuy nhiên, không giống như IEC, UL không có kế hoạch biên soạn các tiêu chuẩn an toàn pin lithium cho các hệ thống lưu trữ năng lượng cho các ứng dụng lưới điện và phạm vi pin trong tiêu chuẩn bao gồm các loại pin khác ngoài pin lithium-ion, chẳng hạn như pin natri-B và pin dòng chảy. UL1973, được sửa đổi mới vào năm 2019, chỉ định các yêu cầu hoặc phương pháp thử nghiệm liên quan đến an toàn một cách chi tiết từ các khía cạnh của yêu cầu về cấu trúc, thử nghiệm điện, thử nghiệm cơ học, thử nghiệm môi trường, thử nghiệm hỏng pin và thử nghiệm dây chuyền sản xuất.

UL9540 là tiêu chuẩn an toàn cho hệ thống lưu trữ năng lượng cho ba loại công nghệ lưu trữ năng lượng (lưu trữ năng lượng điện hóa, lưu trữ năng lượng cơ học và lưu trữ năng lượng nhiệt), bao gồm các hệ thống sạc và xả, hệ thống điều khiển và bảo vệ, hệ thống chuyển đổi năng lượng, hệ thống thông tin liên lạc, làm mát và quản lý nhiệt, hệ thống phòng cháy chữa cháy, đường ống nhiên liệu hoặc chất lỏng, thùng chứa, lắp đặt hệ thống, v.v., bao gồm cả hoạt động ngoài lưới điện và hoạt động kết nối lưới điện của hệ thống lưu trữ năng lượng. UL9540A chủ yếu được sử dụng để đánh giá các đặc tính nhiệt độ tăng vọt của hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin và lựa chọn cơ chế bảo vệ chống cháy nổ phù hợp thông qua dữ liệu thử nghiệm, đây là tiêu chuẩn cho các phương pháp thử nghiệm cụ thể. Mục đích là giúp các nhà cung cấp làm rõ các yêu cầu tách biệt của hệ thống khỏi tường, sự tỏa nhiệt của hệ thống, các bộ phận dễ cháy, loại khí sinh ra do quá trình đốt cháy và lựa chọn bình chữa cháy.

Tóm lại, tiêu chuẩn an toàn lưu trữ năng lượng UL có đặc điểm là phạm vi bao phủ toàn diện, tính cụ thể và ứng dụng mạnh mẽ, đồng thời là tiêu chuẩn an toàn sản phẩm tương đối hoàn thiện.

1.3 Tiêu chuẩn an toàn trong nước cho các sản phẩm hệ thống lưu trữ năng lượng

Khác với IEC và UL, tiêu chuẩn quốc gia không phân chia tiêu chuẩn an toàn của hệ thống lưu trữ năng lượng thành các tiêu chuẩn, mà quy định chúng trong các chương trong thông số kỹ thuật hoặc thông số quản lý vận hành. Sau đây là các tiêu chuẩn quốc gia liên quan đến yêu cầu an toàn của hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium:

GB/T34131 Thông số kỹ thuật cho hệ thống quản lý pin lithium-ion cho các nhà máy điện lưu trữ năng lượng điện hóa

Pin lithium-ion GB/T36276 để lưu trữ năng lượng

GB/T36547 Quy định kỹ thuật về hệ thống lưu trữ năng lượng điện hóa tiếp cận lưới điện

GB/T36548 hệ thống lưu trữ năng lượng điện hóa truy cập vào lưới điện thông số kỹ thuật thử nghiệm

GB/T36558 Điều kiện kỹ thuật chung cho hệ thống lưu trữ năng lượng điện hóa cho hệ thống điện

GB/T36549 chỉ số vận hành và đánh giá nhà máy điện lưu trữ năng lượng điện hóa

GB/T51048 thông số kỹ thuật thiết kế nhà máy điện lưu trữ năng lượng điện hóa

Trong số đó, các tiêu chuẩn liên quan đến an toàn hệ thống pin chủ yếu là GB/T34131GB/T36276GB/T36558. Các tiêu chuẩn này đã đưa ra định nghĩa rõ ràng về một số thuật ngữ, ký hiệu, hạng mục thử nghiệm và phương pháp thử nghiệm phổ biến trong ngành lưu trữ năng lượng chức năng và đóng vai trò hàng đầu trong sự phát triển của ngành lưu trữ năng lượng trong nước. Trong năng lượng sạc và xả ban đầu của pin hoặc hệ thống pin, hiệu suất sạc và xả tốc độ, khả năng giữ và phục hồi năng lượng, hiệu suất chu kỳ và các thử nghiệm khác liên quan đến dung lượng pin, việc sử dụng chế độ sạc và xả công suất không đổi để đánh giá, đối với ứng dụng lưu trữ năng lượng lưới điện có ý nghĩa thực tế, thúc đẩy sự phát triển lành mạnh của ngành lưu trữ năng lượng. Các thử nghiệm liên quan trực tiếp đến an toàn là thử nghiệm sạc, thử nghiệm xả quá mức, thử nghiệm ngắn mạch bên ngoài, thử nghiệm đè bẹp , thử nghiệm thả rơi , thử nghiệm áp suất không khí thấp , thử nghiệm gia nhiệt, thử nghiệm nhiệt độ chạy trốn , thử nghiệm phun muối và thử nghiệm nhiệt độ cao và độ ẩm cao , thử nghiệm hiệu suất cách điện và thử nghiệm hiệu suất điện áp chịu được. Hệ thống quản lý pin BMS trình bày riêng thông số kỹ thuật, các thử nghiệm tương thích điện từ có liên quan được chỉ định trong tiêu chuẩn này, khi thử nghiệm, BMS không cần phải kết nối với pin thực tế vào hệ thống để thử nghiệm. Sự sắp xếp như vậy có lợi cho việc kiểm tra riêng các sản phẩm BMS, nhưng việc kiểm tra hệ thống pin có thể bị thiên vị.

Ngoài tiêu chuẩn quốc gia, các liên minh nhóm ngành trong nước có liên quan như ngành năng lượng của Cục Năng lượng Quốc gia, CEC của Hội đồng Điện lực Trung Quốc, Liên minh Công nghệ Ngành Lưu trữ Năng lượng Zhongguancun CNESA và Hiệp hội Ngành Điện Hóa học và Vật lý Trung Quốc CIPAS cũng đã ban hành tiêu chuẩn dòng (nhóm): Thông số kỹ thuật NB/T42091 cho pin lithium-ion cho nhà máy điện lưu trữ năng lượng điện hóa

TCIAPS0003 Pin lithium-ion monome thứ cấp và yêu cầu an toàn hệ thống pin cho hệ thống lưu trữ năng lượng

T/CEC172 Yêu cầu an toàn và phương pháp thử nghiệm đối với pin lithium-ion để lưu trữ năng lượng

Tiêu chuẩn T/CNESA1000 để đánh giá hệ thống lưu trữ năng lượng điện hóa

T/CNESA1001 Yêu cầu kỹ thuật chung đối với đầu nối nguồn DC để lưu trữ năng lượng điện

T/CNESA1002 Thông số kỹ thuật cho Hệ thống quản lý pin cho Hệ thống lưu trữ năng lượng điện hóa

Trong số đó, NB/T42091 được phát hành sớm hơn tiêu chuẩn quốc gia, TCIAPS0003 chủ yếu được sửa đổi theo IEC62619 và T/CEC172 dựa trên tiêu chuẩn quốc gia, các thông số kỹ thuật liên quan đến an toàn pin và phương pháp thử nghiệm được tích hợp thành một tài liệu tiêu chuẩn, ngoại trừ các bài viết và phương pháp thử nghiệm riêng lẻ, nhìn chung không có nhiều khác biệt. T/CNESA1000 do Liên minh lưu trữ năng lượng Zhongguancun phát hành kết hợp tiêu chuẩn quốc gia và tiêu chuẩn IEC và đề xuất một bộ phương pháp chấm điểm hoàn chỉnh. T/CNESA1001 chuẩn hóa các yêu cầu kỹ thuật chung đối với máy kết nối nguồn DC cho hệ thống lưu trữ điện và thực hiện các yêu cầu thích ứng chi tiết về cấu trúc, điện và môi trường đối với các đầu nối, thiết bị đầu cuối, phớt và cáp được sử dụng trong hệ thống. T/CNESA1002 dựa trên GB/T34131, các thông số kỹ thuật của hệ thống quản lý pin đã được cải thiện và bổ sung.

2 Phân tích so sánh các tiêu chuẩn an toàn này

Ngoài tính an toàn của hệ thống pin, tính an toàn của hệ thống tích hợp bên ngoài, bao gồm cả bộ biến tần lưu trữ năng lượng (PCS), cũng là một bộ phận không thể thiếu. Tuy nhiên, do yêu cầu tiếp cận lưới điện của các quốc gia và khu vực khác nhau có sự khác biệt nên phần này không phù hợp để so sánh trực tiếp, phạm vi nghiên cứu này không bao gồm phần tiếp cận của bộ lưu trữ năng lượng và lưới điện, tức là PCS đến phần lưới điện, chủ yếu là nghiên cứu các tiêu chuẩn an toàn của hệ thống pin lithium-ion thông thường. Do đó, các tiêu chuẩn liên quan đến vấn đề này chủ yếu là UL1973, IEC62619 , GB/T36276 và GB/T34131. Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc so sánh các khía cạnh khác nhau của các yêu cầu trong tiêu chuẩn, lấy tiêu chuẩn UL làm tham chiếu, các điều khoản tiêu chuẩn được chia thành bốn loại: an toàn kết cấu, an toàn thân pin, an toàn hệ thống và an toàn môi trường.