储能系统安全可靠性白皮书

目录 3.2.3供应链质量管理273.2.4过程质量管理- 283.2.5交付质量管理- 293.2.6客户质量管理- 30 一、储能系统现状 1.1储能市场发展趋势011.2应用场录021.2.1发电侧（源）021.2.2 输配电(网)021.2.3用户侧（荷）031.3储能系统04 四、天合储能安全性验证 4.1电芯安全实证314.2电气安全验证314.3结构安全验证324.4热失控安全验证334.5消防安全验证344.6天合系统验证平台35 二、储能系统安全挑战 2.1储能系统安全问题052.2储能系统安全分析082.3储能系统风险识别092.3.1热失控危险092.3.2电气危险102.3.3其他危险102.4储能系统风险评估112.5储能系统风险降低措施12 五、第三方机构及行业专家观点 5.1TUVNORD检测助力储能安全365.2质量控制和产品检测方案37 六、总结 三，天合储能系统安全解决方案 3.1产品安全153.1.1天合电芯安全3.1.2天合电池舱安全173.2质量体系253.2.1体系介绍253.2.2 系统研发质量管理流程263.2.2.1产品认证27 储能系统现状 从全球储能市场的区域分布案看，亚太、北美和欧洲目前仍然是主要市场。其中，中国不仅在亚太地区占据了最大市场份额，在全球范围内也处于领先地位。中国的储能市场发展迅速，得益于其宽大的能源需求和政策支持。 在亚太题区，日本的储能市场也值得关注。由于日本面临着电力供应方面的挑战，尤其是在自然灾害频发的情况下，储能系统作为备用电源的重要性愈加突出。 北美市场的储能行业发展同样迅盈，得益于联邦和州政府提供的多种激励政策，如税收抵免，补贴以及储能标准等，有效推动了储能技术的推广和应用。贯外，北美地区的电力市场相对更加成熟，储能系统的商业化应用也更为广泛。 在欧洲，德国，英国和法国作为较早进入催能市场的国家，凭借其在可再生能源领域的领先地位，积根推动了储能技术的发展及其在本地的广泛应用。 1.1储能市场发展趋势 值得注意的是，南非的储能市场在过去一年中展现出显著的发展潜力和机遇。随着可再生能源项目的增加和电力市场的改革，南丰对储能系统的需求正在逐步增长，为市场带来了新的发展契机。 随着全球能源迅速向清洁和可再生能源转型，储能市场正面临的所未有的发展机遇，在接下来的几年中，储能技术将成为推动可再生能源大规模并网、增强电网勃性及实现分布式能源管理的关键。储能系统将在发电调频、润峰、备用容量及用户侧和输配电侧的多样化应用中发挥重要作用。技术进步和成本降低将促进储能系统的广泛应用，智能化和数字化技术的发展则将提升其效率、安全性和经济性。总体来看，储能市场将向规模化、商业化和多样化方向发展，成为全球能源转型的关建力量。 总体而言。各个地区的储能市场发展受到当地政策、能源需求和市场环境的影响。面全球端能市场正呈现出多样化和动态发展的趋势。 根据BNEF数据，2023年全球端鳍市场规模几乎增长了两借，创下了有史以来最大的同比增长。到2030年全球端能装机量预计将达到411GW（1,194GWm），该规模是2021年的15倍。随着企业和工业设陷对降低稳源成本，提高能源效率和增强能源可靠性等的市场需求可见对全球工商业储能需求还会持续增长。 1.2应用场景 从整个电力系统的角度看，储能的应用场景可以分为发电侧储能、输配电倒催能和用户侧借能三大场量。储能系统作为关键调节手段，能够在源、网，荷之间灵活调配电力资源，提高了能源的使用效率，实现了“源网节储的一体化。 1.2.1发电侧（源） 储能系统在发电侧的应用主要包括平滑输出、系统调频、备用客量等。 一平滑输出：由于可再生能源发电【如风电和光状发电】具有间象性和不稳定性的特点，储能系统载够平滑发电输出，减少电力动对电网的冲击，确保供电稳定性。 一系统调频：电网额率的变化会影响发电设备和用电设备的安全，高效运行及其使用寿命。储能系统可以快违响应电网的需求，提供电压和额率调节，从而提高电能医量和系统稳定性。 备用客量：储能系统可作为备用客量，在电力负荐高峰时为电网提供必要的有功功率储备，保障电力设备的稳定运行，提升电网的可靠性和应变能力。 1.2.2输配电（网） 储能系统在输配电侧的应用主要包括缓解输配电瓶颈和提高输配电效率的作用。 一缓解输配电瓶颈：在输电线路或变电站面临高负构运行时，储能系统能够提供额外的电力支持，级解辅配电的阻塞，防止线路过就，提高电网的可靠性和稳定性。 提高输配电效率：通过能带系统的充放电授作，可以优化输配电线路上的无功功率，校正功率固数，从而提高输配电系统的整体效率和稳定性。 1.2.3用户侧【荷】 1.3储能系统 储能系统在用户侧的应用作为主要场景，主要分为光伏类和非光快类两种。随着市场需求的不断增长，储能产品的应用也从最初的备用电源和应急电源储备，逐步扩展到更加多元化的场量。 能能系统是一个复案的综合体，由多个关健子系统和组件组成，这些部分协同工作才能确保储能系统的高效、可靠和安全运行。根据IEC62933-5-2标准中对催能系统架构的定义，其包括主要子系统（电化学系统、能量转换系统）、控制子系统（通讯系统、能量管理系统、热面理系统、安全保护系统》、韩助子系统等。以下是对这费子系统的详扩展说明： 对于非光伏类储能系统，例如家庭、商业楼宇、学校等不适合大规模光伏安装的场景，这些系统可通过独立配置案存储能量，在低需求期储电，在高峰期释放，从而有效减少峰值负荷。得益于国内电价政策及峰谷价差的不断扩大，用户能够利用电价差来降低电费成本。此外，在基站，数据中心等场景中，鳍能系统可作为关留设施的备用电源，以应对自然灾害和其继电力中断，捏高供电的稳定性和弹性。 光伏类储能系统则利用用电高峰与光伏发电高峰重合的特点，通过“光端（充）一体化”模式，将光伏发电、储能和充电功能相结合。太阳能振光伏组件转化为电舶，多余的电力可以谨过储能系统存储起来，供电动汽车等设备充电，实现自发自用的舶源管理。 此外，在可再生能源育渗透率地区，如海岛，工业园区和偏远地区，储能系统与可再生能源发电设施相结合，为没有电网雷盖的区域提供独立的供电解决方案。在此类场景中建立独立于电网的微电网系统，并与工商业储能结合，可显著提升供电的可靠性和灵活性。 用户侧 电网侧 电源侧 缓解电网阻塞： 峰谷价差查利： 电力调峰： 将储能系统安装在线路上游，当发生线路阻塞时可以将无法辅送的电能储存到储能设备中，等到线路负荷小于线路容量时，能能系统再向线路放电 通过端能的方式实现用电负荷的制峰填各，即发电厂在用电负荷低谷时段对电泡充电，在用电负高峰时段将存储的电量释放。 在实施峰谷电价的电力市场中，通过低电价时给催能系统充电，高电价时储能系统放电，实现峰容电价差套利，降低用电成本。 延缓输配电设备扩容升级：在负荷接近设备容量的输配电系统内，可以利用诺能累统通过较小的装机客量有效提高电网的输配电能力，从而延缓新建输配电设施，障低成本。 一提供容量： 提升供电可掌性： 通过储能提供发电容量以应对发电尖峰负药，提升传统发电机组的运行效率。 发生停电故障时储能系统稳够将储备的能量供应给终端用户，避免故障修复过程中的电能中断，以保证供电可靠性。 调频： 储能调频速度快，可以灵活地在充放电状态之间转换，在电源侧保障电压和频率的稳定，提高电力供应质量。 电力自发自用： 安装光伏的工商业用户通过配置储能电站可以更好利用光状电力，翌高自发自用水平，降低用电成本。 储能系统安全挑战 2.1储能系统安全问题 陆着可再生能源的发展，储能系统在电力系统中的应用越来越广泛。然面，储能系统的安全问题也随之凸显， 催能电池种类众多，包括铅酸电池、锂离子电池、销离子电池、液流电池和钠硫电池等，各具特点，适用于不同场景。其中锂子电池以其高能量密度、长寿命、高效率和快速响应，已成为储能额域的主流技术路线。锂离子电池广泛应用于电动车、消费电子产品以及大规模情能系统中，推动了相关技术和应用的发展。 然而，锂离子电池也存在一些量著的挑战，特别是在热稳定性方面。锂离子电池在高温、过充或短路等极端条件下，可能会发生热失控现象，从而引发火灾或爆炸。这些安全隐患使得锂离子电池在储能系统中面临鼓高的风险，成为引发安全事故的主要原因之一 根据中国电科院的北京丰台区循舶电站起火爆炸事故测查损告，北京集美大红门电站于4月16日发生事故，报告列出了造成事取的八个透因 一、随能电池的安全质量二，储能系统的电气拓扑三、电池管理系统（BMS】四、电境和战束的现场布局五、电站的防火设计六、电站配套的监控、预誉和灭火系统七、气象环境因素八、人员现场操作和管理制度 据不完全统计，在过去五年（2019年至2024年1期间，全球范围内发生了数十起储能电站起火或煜炸事放。其中，由锂离子电池引发的事故占比高达60%。这些事故不仅造成了财产损失，还可能危及人员安全，引发了对锂离子电池安全性的广泛关注和研究，为应对这遭挑战，行业内正在积极深素提升锂离子电池热稳定性的技术方案，并开发新型储能电池技术，以期实现更高的安全性和可董性。 2.2储能系统安全分析 从发生的事故来看，引发储能系统安全事故的原因可以总体归纳为以下四类：储能系统本征安全风险、外部安全风险，安全设计防护不够、运行管理系统因素。 1.电池本征安全风险： 制造缺陷：如金属毛刻或途层不良引发的内部短路。锂枝晶：电芯内却锂枝晶的生成可能刺穿属膜，导致内短路。电池者化：电池本身的者化问题可能影响储能系统的安全性。 什么是安全：通常来说费们定义是指人没有受到成协，危险，危害，损失。 2.外部安全凤险： 电气危险：包括过充电、过放电和外部短路等。一机盐危险：如挤压或针刺造成的损伤。—电磁危险：电磁干扰可能影响系统运行。一温度危险：包括过冷或过热对电池性能和安全的影响。一重炸危险：电池可能因某些因素发生鼠炸。一不合适的环境：不宜的环境条件可能导致安全隐患。 伤害 对人体健康的损害或损伤，对财产或环境的损害 危险 可能导致伤害的潜在根源 风险 伤害发生税率和伤害严重程度的组合 安全 免除了不可提受的风险的状态 3.安全设计防护不足： 绝缴检测不足：绝保护措施不足，制如直流接触器击安、Busbar与外部绝缘失效导致电弧，或交流输入端电线络坏可能降低电池直流接触器的绝缘性膜，进而引发火灾。 储能系统的安全是需要在产品设计的概念阶段就满足系统层面的安全目标，同时确保所开发的安全防护机制符合设计阶段的安全要求。此外，还需要验证储能系统中软件和件的需求，确保其能够达到最低可容忍风险的标准。 一系统保护配合不佳：系统保护措施未能有效配合，影响整体安全。一系统控制故障：如热管理系统或其管理系统的故障，可能导致电池起火等问题。辅助设备故障：辅助设备的故障也可能影响系统的安全性。 全评估和风险降低指南，储能系统应开展全面且有效的风险评估，包括三个关键步：风险识别，风险评估和风险降低。 4.运行管理系统因素 系统之间协调不足：例如，电池管理系统【BMS）、功率管理系统（PMS）和能源管理系统（EMS）之间的信息共享不充分，或者过程控制系统（PCS）与电池保护系统操作顺序未能协调好。PCS放障排除后未检查电池状态即重启系统，可能导致交流侧《AC）与直流侧（DC）之间的冲天。 管理系统失效；包括管理体系缺陷、使用环境管理不善、环境湿度和粉尘含量超标，导致绝像性能下降。此外，异常现象的报告可能不够全面影响系统的及时维护和修复。 首先，需要确定储能系统在其预期使用寿命内可能遇到的所有可预见的危险和事故。其次，对这些危险的发生模率及其潜在严重性进行风险评估。在设计过程中，应努力消除或减少这些风险的发生概率和严重性，并对剩余风险进行评价。如果评估结果显示催能系统的风险水平超出可接受的最低标准，则必须进一步采取措族降低风险，直到达到可接受的程度。