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Normes de sécurité pour les accumulateurs d'énergie à batterie au lithium-ion - Partie 1

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Normes de sécurité pour les accumulateurs d'énergie à batterie au lithium-ion - Partie 1

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Le système de stockage d'énergie électrochimique présente les caractéristiques d'une installation pratique et flexible, d'une vitesse de réponse rapide et d'une bonne contrôlabilité, ce qui peut améliorer de manière significative la capacité de consommation du réseau électrique des sources d'énergie renouvelables telles que le vent et la lumière, améliorer la qualité de l'électricité, fluidifier le flux du réseau électrique, réduire l'investissement dans les actifs électriques, et jouer un rôle important dans la promotion de la transformation et du développement de la transformation énergétique. Ces dernières années, les systèmes de stockage d'énergie par batterie lithium-ion ont pu se développer dans l'industrie de l'électricité dans les pays du monde entier grâce à leurs avantages significatifs tels que la densité énergétique élevée, le taux de décharge important et le coût décroissant. Parallèlement, la préparation et la publication de normes relatives au stockage de l'énergie sont aussi constamment mises à jour avec le développement de l'industrie du stockage de l'énergie. Ces normes et spécifications ont activement guidé et promu le développement de l'industrie du stockage de l'énergie, mais il reste encore quelques problèmes dans le processus d'application spécifique. Parmi eux, l'impact le plus critique sur l'industrie des batteries lithium-ion est celui des spécifications des normes relatives à la sécurité.

À l'heure actuelle, les normes de sécurité des systèmes de stockage d'énergie à batterie lithium-ion influentes au niveau international sont UL1973 et IEC62619, le Japon, l'Australie, la Corée du Sud et d'autres pays ont référencé ou compilé leurs normes nationales applicables selon ces deux ensembles de normes, et la Chine a publié un certain nombre de normes nationales liées aux systèmes de stockage d'énergie en 2017 et 2018. Malgré cela, la sécurité des centrales électriques de stockage d'énergie à batterie au lithium reste relativement importante, d'août 2017 à mai 2019, il y a eu 23 incendies dans des centrales électriques de stockage d'énergie en Corée du Sud ; En avril 2019, un incendie s'est déclaré dans le système de stockage d'énergie en Arizona, aux États-Unis ; En août 2018, une montagne d'incendie s'est produite dans le système de stockage d'énergie de Yangzhong dans la province du Jiangsu. Cela montre que les spécifications standard liées au stockage d'énergie par batterie au lithium sont loin d'être parfaites.

En revanche, les centrales de stockage d'énergie en Amérique du Nord et en Europe fonctionnent mieux, et on signale moins d'accidents liés à la sécurité du stockage d'énergie. Bien que la sécurité du stockage de l'énergie soit un problème complexe et global, impliquant de nombreux facteurs tels que le type technique, le niveau technique, le scénario d'application, la qualité de la batterie, les réglementations locales, etc. du système de stockage de l'énergie, des normes de sécurité avancées et parfaites peuvent garantir le fonctionnement sûr du système de stockage de l'énergie. Grâce à l'étude comparative des normes de sécurité des batteries lithium-ion des principaux systèmes de stockage d'énergie de l'UL et de la CEI, cet article analyse et compare systématiquement les exigences spécifiques de chaque clause, explore les avantages et les inconvénients de chaque norme, et propose quelques suggestions pour l'amélioration des normes, afin de fournir une référence pour l'amélioration et la mise à niveau des normes de sécurité du nouveau système de stockage d'énergie.

1.Caractéristiques des normes de sécurité actuelles des systèmes de stockage de l'énergie

Au niveau international, les normes de sécurité des systèmes de stockage d'énergie comprennent principalement les normes CEI et les normes UL. L'Europe et le Japon se réfèrent principalement aux normes CEI pour développer les normes de sécurité correspondantes, comme la norme EN62619 en Europe et la norme JISC8715-28 au Japon, qui sont révisées et compilées selon la norme CEI62619. Les normes UL sont largement utilisées en Amérique du Nord, et leurs normes de sécurité des batteries sont complètes et rigoureuses, et ont une influence considérable. Les normes australiennes et les normes CEI ont été adoptées, et l'Institut australien des normes a commencé à rédiger la norme DRAS/NZS5139 en 2017, et n'a pas encore vu sa publication officielle. Afin de coopérer avec la nouvelle politique énergétique de la Corée du Sud, en 2015, la Corée du Sud a publié une série de normes liées au stockage d'énergie, y compris la norme de sécurité KBIA-10104-01, qui se réfère principalement aux normes liées à la CEI, la plus grande différence est qu'il y a moins de test de chute et de test de diffusion de court-circuit interne / emballement thermique, et plus de test d'extrusion, d'immersion, de contrôle de court-circuit externe et de contrôle de surcharge.

En termes de sécurité du transport des batteries au lithium, la norme UN38.3 est la plus répandue dans le monde, exigeant que les batteries au lithium à transporter, doivent passer une simulation élevée, une épreuve thermique, une vibration, un choc, un court-circuit externe de 55 °C, une épreuve d'impact, une épreuve de surcharge, une épreuve de décharge forcée, afin d'assurer la sécurité du transport des batteries au lithium. La plupart des pays du monde adoptent cette norme. Par rapport à la norme UN38.3, la principale différence entre la norme IEC62281 et la norme UN38.3 est que le nombre d'échantillons d'épreuve et les exigences de l'état vivant sont différents, et les éléments d'épreuve sont fondamentalement les mêmes.

1.1 Normes de sécurité CEI pour les systèmes de stockage d'énergie

Les normes de sécurité CEI pour les systèmes de stockage d'énergie sont principalement formulées et promulguées par le groupe de travail sur les normes CEI TC21/SC21A et TC120 de la Commission électrotechnique internationale. Le TC21/SC21A se concentre sur les normes de sécurité de toutes les batteries secondaires, tandis que le TC120 se concentre sur les normes relatives aux systèmes de stockage d'énergie électrochimique (EES) pour les applications de réseau électrique. Les principales normes de sécurité pour les systèmes de stockage d'énergie sont les suivantes : CEI 62619, CEI 62485-5, CEI 62933-5-1, CEI 62933-5-2, CEI 63056, CEI 62281.

La norme CEI 62619 régit les éléments d'essai communs et les exigences minimales de sécurité des batteries au lithium secondaires à usage industriel. L'IEC la positionne comme une "norme parapluie" pour une large gamme d'applications de produits industriels, y compris les stations de base de communication, les systèmes d'alimentation sans coupure (UPS), les systèmes de stockage d'énergie, les produits d'installation fixe de lampes d'alimentation de secours, ainsi que les gerbeurs, les voiturettes de golf, les véhicules sans conducteur (AGV), les chemins de fer, le fret maritime, à l'exclusion du transport terrestre pour les applications d'alimentation. Pour diverses applications de produits, la CEI développe en outre des normes de sécurité dédiées aux batteries au lithium, telles que la norme CEI63056 pour les systèmes de stockage d'énergie.

La norme CEI62619 souligne que les systèmes de batteries doivent être évalués en toute sécurité dans des conditions d'abus raisonnablement prévisibles, y compris les tests de court-circuit externe, les tests d'impact, les tests de chute, les tests d'abus thermique, les tests de surcharge et les tests de décharge forcée. En outre, pour l'évaluation de la sécurité des courts-circuits dans la batterie, deux essais facultatifs sont prévus : l'essai de court-circuit dans la cellule de la batterie ou l'essai de diffusion thermique dans le réseau du système de batterie, qui est une approche plus compromise.

La norme CEI63056 spécifie les exigences de sécurité pour les batteries au lithium secondaires et les packs de batteries pour les systèmes de stockage d'énergie avec une tension nominale inférieure à 1500V (DC). La norme CEI62485-5 réglemente les exigences de sécurité pour l'installation, l'utilisation, l'inspection, la maintenance et la mise au rebut des batteries au lithium dans des applications fixes, en se concentrant sur la sécurité de fonctionnement des batteries au lithium fixes 7 : La norme CEI62933-5-2 réglemente les exigences de sécurité du système pour les systèmes de stockage d'énergie électrochimique, y compris les applications de batteries au lithium, lorsqu'ils sont intégrés dans le réseau électrique. La norme CEI62281 réglemente les exigences de sécurité pour les batteries au lithium primaires et secondaires et les packs de batteries en transit.

En résumé, le niveau de la norme CEI sur la sécurité du stockage de l'énergie est relativement clair et couvre un contenu complet. Cependant, étant donné qu'il s'agit d'une norme internationale, l'organisation et les relations entre les membres impliqués dans la préparation sont complexes, impliquant plus de conflits d'intérêts nationaux, des progrès lents et un retard sur le développement de l'industrie, en plus de l'IEC62619, l'IEC62281 a été publié.