《電化學(xué)儲能液冷系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)要求》編制說明

安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)編制說明標(biāo)準(zhǔn)名稱電化學(xué)儲能液冷系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)要求任務(wù)來源（項目計劃號）2023-3-117第一起草單位（蓋章）合肥國軒高科動力能源有限公司單位地址安徽省合肥市包河區(qū)花園大道566號參與起草單位中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、中國能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計院有限公司、安徽省建筑設(shè)計總院股份有限公司標(biāo)準(zhǔn)起草人（全部起草人，應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)文本前言中起草人排序一致）序號姓名單位職務(wù)職稱電話編制情況1、編制過程簡介2023年12月6日，收到《安徽省市場監(jiān)督管理局關(guān)于下達(dá)2023年第三批安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃項目的通知》（皖市監(jiān)函〔2023〕622號）后，申報的《電化學(xué)儲能液冷系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)要求》地方標(biāo)準(zhǔn)獲批立項，計劃編號為2023-3-117項，成立標(biāo)準(zhǔn)編制小組，開始收集相關(guān)資料、走訪調(diào)研、編制標(biāo)準(zhǔn)等工作。2023年12月至2024年2月，合肥國軒高科動力能源有限公司作為標(biāo)準(zhǔn)的主持單位，按照安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)制定要求，組織標(biāo)準(zhǔn)編制小組開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，完成了標(biāo)準(zhǔn)草案的撰寫，在標(biāo)準(zhǔn)的編制過程中，主要的工作內(nèi)容如下：2023年12月，成立標(biāo)準(zhǔn)制定工作組，工作組進(jìn)一步對標(biāo)準(zhǔn)制定的目的、意義及設(shè)計要求進(jìn)行了充分討論，確定了標(biāo)準(zhǔn)的制定思路、技術(shù)框架和工作計劃；2024年1月，標(biāo)準(zhǔn)起草組根據(jù)前期的相關(guān)技術(shù)資料及行業(yè)技術(shù)發(fā)展情況，編寫了標(biāo)準(zhǔn)草案。并邀請相關(guān)行業(yè)專家對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了深入研討；2024年2月，標(biāo)準(zhǔn)起草組結(jié)合專家研討意見對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行修改完善，形成了征求意見稿。2、制定標(biāo)準(zhǔn)的必要性和意義必要性：儲能在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)、集中式可再生能源并網(wǎng)、輔助服務(wù)等領(lǐng)域均得到了大規(guī)模應(yīng)用，對節(jié)能減排、可靠性提高、電能質(zhì)量改善、可再生能源滲透率提升和收益增值等具有重要的實際意義。電化學(xué)儲能因具有高能量和功率密度、快速響應(yīng)、高可靠性、長壽命、安裝靈活等特點而易實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，在新能源利用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，已成為全球不同國家的研究熱點和未來重點發(fā)展方向。當(dāng)前，鋰蓄電池正朝著大功率、高比能和高循環(huán)壽命方向迅速發(fā)展，大型鋰電池模塊已經(jīng)作為儲能電池進(jìn)入了電力儲能系統(tǒng)。隨著儲能系統(tǒng)容量的增大，電池組在充放電過程中產(chǎn)生大量熱量，如不能有效散熱，會導(dǎo)致電池溫度不斷升高，一方面可能造成整個系統(tǒng)的熱失控，另一方面也會加速電池老化，縮短電池壽命。在當(dāng)前技術(shù)水平下，儲能溫控技術(shù)大致可分為儲能風(fēng)冷和儲能液冷兩類。風(fēng)冷溫控技術(shù)整體結(jié)構(gòu)簡單且易于維護(hù)，成本較低，但是風(fēng)冷系統(tǒng)散熱效率低、易導(dǎo)致電池溫度分布不均，已經(jīng)逐漸不能滿足儲能系統(tǒng)的溫控需求。液冷系統(tǒng)散熱能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜且緊湊，不需要部署大面積的散熱通道，占地面積相對較小。同時，由于冷卻液的換熱系數(shù)與比熱容更高且不受海拔和氣壓等因素影響，液冷系統(tǒng)擁有比風(fēng)冷系統(tǒng)更強(qiáng)的散熱能力，更加適應(yīng)儲能項目大規(guī)模、高能量密度的發(fā)展趨勢。在液冷系統(tǒng)蓬勃發(fā)展的市場環(huán)境下，涌現(xiàn)了不同樣式的液冷設(shè)計形式，為確保儲能電池系統(tǒng)的安全、提高儲能電池系統(tǒng)壽命、實現(xiàn)智能化溫控管理，規(guī)范電化學(xué)儲能液冷的設(shè)計，提高儲能產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量是亟需解決的事情。意義：解決問題：通過儲能液冷系統(tǒng)能有效控制儲能電池系統(tǒng)的工作溫度，降低電池?zé)崾Э匕l(fā)生概率；延長儲能電池系統(tǒng)使用壽命；提高儲能電池系統(tǒng)可靠性。社會效益：儲能液冷系統(tǒng)作為儲能電池系統(tǒng)熱管理的核心部件，規(guī)范儲能液冷系統(tǒng)的設(shè)計，有助于促進(jìn)安徽省新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展；規(guī)范電化學(xué)儲能液冷系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計行為，保證新技術(shù)的儲能產(chǎn)品安全可靠；指導(dǎo)儲能企業(yè)快速成長，促進(jìn)儲能產(chǎn)品健康發(fā)展。產(chǎn)業(yè)發(fā)展：目前液冷系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量層次不齊，且暫無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可依。本標(biāo)準(zhǔn)的編寫吸收借鑒目前行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀設(shè)計經(jīng)驗，能夠規(guī)范行業(yè)設(shè)計、提高設(shè)計質(zhì)量、填補(bǔ)國內(nèi)外電化學(xué)儲能液冷系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的空缺，為電化學(xué)儲能液冷設(shè)計提供成熟化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計依據(jù)，加快建立和完善符合市場需求和行業(yè)創(chuàng)新的儲能標(biāo)準(zhǔn)體系。儲能液冷系統(tǒng)能對儲能電池系統(tǒng)實現(xiàn)高效的熱管理保護(hù)，確保電池的工作溫度控制在最佳區(qū)間，保證其溫度分布的均勻性，從而延長電池壽命，更從源頭上降低儲能電池使用過程中的危險性，避免火災(zāi)事故的出現(xiàn)。3、制定標(biāo)準(zhǔn)的原則和依據(jù)，與現(xiàn)行法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。原則和依據(jù)：本標(biāo)準(zhǔn)編制遵循“統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性、規(guī)范性”的原則，盡可能與國家通行標(biāo)準(zhǔn)接軌，注重標(biāo)準(zhǔn)的可操作性。本標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定進(jìn)行編寫和表述。與現(xiàn)行法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系：本標(biāo)準(zhǔn)的制定符合《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法》第十三條（為滿足地方自然條件、風(fēng)俗習(xí)慣等特殊技術(shù)要求，可以制定地方標(biāo)準(zhǔn)）及安徽省新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的規(guī)定，也符合《安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》第九條“有利于科學(xué)合理利用資源，推廣科學(xué)技術(shù)成果，提高經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)效益，做到技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理”的申報范圍。符合國家發(fā)布的《關(guān)于加快推進(jìn)新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》、安徽省發(fā)展改革委、安徽省能源局印發(fā)了《安徽省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》積極推動“可再生能源+儲能”發(fā)展模式、GB/T36276-2023《電力儲能用鋰離子電池》等國家相關(guān)法規(guī)、政策、標(biāo)準(zhǔn)要求編制本標(biāo)準(zhǔn)?！峨娀瘜W(xué)儲能液冷系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范協(xié)調(diào)配套如下，通過以下標(biāo)準(zhǔn)相互協(xié)調(diào)作用，最終保證儲能電池系統(tǒng)的設(shè)計與使用。序號標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)作用備注1電力儲能用鋰離子電池將電力系統(tǒng)對電力設(shè)備的總體質(zhì)量與安全需求層層分解到儲能電池核心元件，關(guān)注從電池單體、電池模塊到電池簇層級的關(guān)鍵參數(shù)以及性能的逐級傳遞和正確的邏輯關(guān)系，對電池各個層級都提出了明確要求GB/T36276-20232電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范規(guī)范電化學(xué)儲能電站的設(shè)計，保障電化學(xué)儲能電站質(zhì)量和安全GB51048-20143電力系統(tǒng)電化學(xué)儲能系統(tǒng)通用技術(shù)條件對電力系統(tǒng)電化學(xué)儲能系統(tǒng)、儲能設(shè)備提出技術(shù)要求GB/T36558-20234移動式電化學(xué)儲能系統(tǒng)技術(shù)要求對移動電化學(xué)儲能系統(tǒng)的基本功能、電氣性能、電磁兼容、安全性能等提出技術(shù)要求GB/T36545-20235電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程電化學(xué)儲能電站設(shè)備設(shè)施安全技術(shù)要求、運行、維護(hù)、檢修、試驗等方面的安全要求GB/T42288-20226電化學(xué)儲能電站環(huán)境影響評價導(dǎo)則電化學(xué)儲能電站全生命周期對各種環(huán)境影響因素的評價GB/T42318-20237電化學(xué)儲能液冷系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)要求對儲能液冷系統(tǒng)的設(shè)計提出相關(guān)的技術(shù)要求，包括系統(tǒng)的方案設(shè)計、零部件選型及系統(tǒng)驗證等本標(biāo)準(zhǔn)4、主要條款的說明，主要技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、試驗驗證的論述（詳細(xì)說明）主要條款：本標(biāo)準(zhǔn)的章節(jié)由范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、設(shè)計準(zhǔn)則、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)驗證組成。其中“系統(tǒng)設(shè)計”和“系統(tǒng)驗證”是本標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)內(nèi)容。主要技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)：6系統(tǒng)設(shè)計本標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)參數(shù)包括對液冷機(jī)組的能效等級的確定：液冷機(jī)組的能效等級不應(yīng)低于GB19577規(guī)定的3級能耗要求，GB19577中對液冷機(jī)組的能效等級劃分了三種等級，液冷系統(tǒng)中選取液冷機(jī)組時，應(yīng)遵循國家標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求，同時考慮經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性，明確液冷機(jī)組的能效最低應(yīng)滿足3級能效。本標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)參數(shù)包括液冷機(jī)組選型時的流量（Q）和制冷量（P）：液冷機(jī)組流量的計算公式：Q≥k×Q1×n，式中：Q——液冷機(jī)組額定流量，單位為升每分鐘（L/min）；k——系統(tǒng)流量放大系數(shù)，取值范圍通常為1.1～1.5；Q1——單個電池包額定工況下的液冷流量（L/min）；n——系統(tǒng)電池包數(shù)量。其中k值為經(jīng)驗值，是在行業(yè)內(nèi)設(shè)計時經(jīng)過大量研究統(tǒng)計而歸納的經(jīng)驗值。對于儲能液冷系統(tǒng)，流量大小與電芯散熱能力直接相關(guān)，為了保證系統(tǒng)中所有電池包的正常工作，每個電池包的流量宜大于等于設(shè)計流量，因此總流量的選型時須考慮一定的冗余。冗余系數(shù)根據(jù)實際情況可以調(diào)整，系數(shù)太小可能會導(dǎo)致散熱不佳，系數(shù)太大會增加成本而且會增大系統(tǒng)的工作壓強(qiáng)，這里系數(shù)建議取值范圍1.1～1.5。Q1為液冷系統(tǒng)設(shè)計初始狀態(tài)下確定的數(shù)值。液冷機(jī)組最小流量應(yīng)不低于上述計算值，以此來保證機(jī)組流量能滿足整個系統(tǒng)需求。液冷機(jī)組流量的計算公式：P≥k×P1×n，式中：P——液冷機(jī)組額定制冷量，單位為瓦特（W）；k——系統(tǒng)制冷量放大系數(shù)，取值范圍通常為1.1～1.5；P1——單個電池包額定工況下的發(fā)熱量（W）；n——系統(tǒng)電池包數(shù)量；其中k值為經(jīng)驗值，是在行業(yè)內(nèi)設(shè)計時經(jīng)過大量研究統(tǒng)計而歸納的經(jīng)驗值。為滿足電芯對于降溫和升溫的性能要求，液冷機(jī)組的制冷量和制熱量選型同樣須考慮一定的冗余。冗余系數(shù)根據(jù)實際情況可以調(diào)整，系數(shù)太小可能會導(dǎo)致降溫或者升溫的效果不佳，系數(shù)太大會增加成本，這里系數(shù)建議取值范圍1.1～1.5。P1為液冷系統(tǒng)設(shè)計初始狀態(tài)下確定的數(shù)值。液冷機(jī)組最小制冷量不應(yīng)低于上述計算值，以此來保證機(jī)組制冷量能滿足整個系統(tǒng)最下發(fā)熱量。本標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)參數(shù)包括冷卻液參數(shù)（冰點、PH值、導(dǎo)熱系數(shù)）冰點直接關(guān)系到冷卻液產(chǎn)品的防凍能力，冰點越低，防凍能力越強(qiáng)。冷卻液保持優(yōu)異的防凍能力，使之在寒冷條件下保持自由流動，防止凍結(jié)后造成液體膨脹而導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)漲裂。根據(jù)不同地區(qū)的最低冰點，一般冷卻液產(chǎn)品要比當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁氐?℃～10℃，即可滿足防凍要求。冰點質(zhì)量指標(biāo)作為型號劃分依據(jù)，試驗方法采用SH/T0090。冷卻液PH值范圍：pH值是表征冷卻液酸堿性的指標(biāo)。從金屬材料緩蝕機(jī)理表現(xiàn)看，堿性溶液利于形成穩(wěn)定的保護(hù)膜，從而提高冷卻液緩蝕性能。儲能冷卻液pH值在合適的范圍內(nèi)，才能具有良好的緩蝕性能，pH值過大或過小都將影響冷卻液的使用效果和壽命。對于儲能液冷板，一般防護(hù)技術(shù)而言，對鋁金屬的防護(hù)最佳的pH值范圍是4.0～8.5；鐵金屬部件在高pH值會顯示更穩(wěn)定的耐腐蝕性；對于銅和焊錫類材料來說，其酸堿度控制在pH7.0～8.5范圍也可以獲得較佳的防護(hù)效果。因此綜合考慮，本標(biāo)準(zhǔn)的pH值控制范圍為7.0～10.0，試驗方法可采用SH/T0069。冷卻液導(dǎo)熱系數(shù)：導(dǎo)熱系數(shù)是表征冷卻液換熱能力的指標(biāo)。導(dǎo)熱系數(shù)越大，冷卻液的換熱能力越強(qiáng)，本標(biāo)準(zhǔn)冷卻液在20℃時的導(dǎo)熱系數(shù)要求為≥0.3W/（m·k），試驗方法可采用ASTMD2717。7系統(tǒng)驗證本標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)驗證包含了對于系統(tǒng)溫控的邏輯驗證，標(biāo)準(zhǔn)中三種控制方式（液冷機(jī)組主控、BMS主控、液冷機(jī)組與BMS協(xié)同控制）基本涵蓋了目前行業(yè)內(nèi)常見的溫控邏輯方式，為了確保控制邏輯的有