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Normes de sécurité pour les accumulateurs d'énergie à batterie au lithium-ion - Partie 2

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Normes de sécurité pour les accumulateurs d'énergie à batterie au lithium-ion - Partie 2

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1.2 Normes de sécurité pour les systèmes de stockage d'énergie UL

Le laboratoire de sécurité UL (Underwriter Laboratories Inc.) est l'organisation professionnelle indépendante et à but lucratif qui fait le plus autorité en matière de tests et d'identification de la sécurité aux États-Unis. Ses principales normes de sécurité pour le stockage de l'énergie électrochimique sont les suivantes :

UL 1973 STANDARD FOR SAFETY ANSI CAN/UL-1973:2018，Batteries d'applications stationnaires, d'alimentation auxiliaire de véhicules et de trains électriques légers (LER)

UL 9540 Norme de test des systèmes et équipements de stockage de l'énergie

UL9540A Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systems (Évaluation de la propagation de l'emballement thermique dans les systèmes de stockage d'énergie par batterie)

La norme UL1973 couvre les systèmes de batteries pour le stockage d'énergie dans des applications stationnaires telles que les systèmes photovoltaïques, le stockage éolien ou les UPS, ainsi que les systèmes de batteries pour les voies électriques légères et les applications ferroviaires stationnaires, telles que les sous-stations ferroviaires, et, de manière similaire à la norme IEC62619, couvre les exigences de sécurité communes. Cependant, contrairement à la CEI, UL ne prévoit pas de compiler les normes de sécurité des batteries au lithium pour les systèmes de stockage d'énergie destinés aux applications de réseau électrique, et la gamme de batteries de la norme inclut d'autres types de batteries en plus des batteries au lithium-ion, telles que les batteries sodium-B et les batteries à écoulement. La norme UL1973, qui a été nouvellement révisée en 2019, spécifie les exigences ou les méthodes d'essai liées à la sécurité en détail sous les aspects des exigences structurelles, des tests électriques, des tests mécaniques, des tests environnementaux, des tests de défaillance des cellules et des tests de la ligne de production.

UL9540 est une norme de sécurité pour les systèmes de stockage d'énergie pour trois types de technologies de stockage d'énergie (stockage d'énergie électrochimique, stockage d'énergie mécanique et stockage d'énergie thermique), qui couvre les systèmes de charge et de décharge, les systèmes de contrôle et de protection, les systèmes de conversion d'énergie, les communications, les systèmes de refroidissement et de gestion de la chaleur, les systèmes de protection contre les incendies, les pipelines de carburant ou de liquide, les conteneurs, l'installation du système, etc. y compris le fonctionnement hors réseau et le fonctionnement connecté au réseau des systèmes de stockage d'énergie. La norme UL9540A est principalement utilisée pour évaluer les caractéristiques d'emballement thermique des systèmes de stockage d'énergie par batterie, et sélectionne le mécanisme approprié de protection contre les incendies et les explosions par le biais de données de test, ce qui constitue une norme pour les méthodes de test spécifiques. L'objectif est d'aider les fournisseurs à clarifier les exigences de séparation du système par rapport au mur, la génération de chaleur du système, les parties combustibles, le type de gaz produit par la combustion et la sélection des extincteurs.

En résumé, la norme de sécurité du stockage de l'énergie UL présente les caractéristiques d'une couverture complète, d'une spécificité et d'une forte application, et constitue une norme de sécurité des produits relativement mature.

1.3 Normes de sécurité nationales pour les produits des systèmes de stockage d'énergie

Contrairement à la CEI et à UL, la norme nationale ne sépare pas les normes de sécurité des systèmes de stockage d'énergie en normes, mais les stipule dans des chapitres des spécifications techniques ou des spécifications de gestion opérationnelle. Voici les normes nationales relatives aux exigences de sécurité des systèmes de stockage d'énergie à batterie au lithium :

GB/T34131 Spécifications techniques des systèmes de gestion des batteries au lithium-ion pour les centrales électriques à stockage d'énergie électrochimique

GB/T36276 Batterie au lithium-ion pour le stockage de l'énergie électrique

GB/T36547 Réglementation technique de l'accès des systèmes de stockage d'énergie électrochimique au réseau électrique

GB/T36548 Spécifications d'essai du système de stockage d'énergie électrochimique pour l'accès au réseau électrique

GB/T36558 Conditions techniques générales des systèmes de stockage d'énergie électrochimique pour les réseaux électriques

GB/T36549 indicateurs d'exploitation et évaluation des centrales électriques à stockage d'énergie électrochimique

GB/T51048 Spécifications de conception des centrales électriques à stockage d'énergie électrochimique

Parmi ces normes, celles qui concernent la sécurité des systèmes de batteries sont principalement les normes GB/T34131GB/T36276GB/T36558. Ces normes ont permis de définir clairement certains termes, symboles, éléments d'essai et méthodes d'essai courants dans l'industrie du stockage d'énergie fonctionnelle, et ont joué un rôle de premier plan dans le développement de l'industrie nationale du stockage d'énergie. Dans la charge initiale et l'énergie de décharge de la batterie ou du système de batterie, le taux de charge et de décharge, la rétention d'énergie et la capacité de récupération, la performance du cycle et d'autres tests liés à la capacité de la batterie, l'utilisation du mode de charge et de décharge à puissance constante pour l'évaluation, pour l'application de stockage d'énergie du réseau a une signification pratique, pour promouvoir le développement sain de l'industrie du stockage d'énergie. Les tests directement liés à la sécurité ont été les suivants : test de charge, test de décharge excessive, test de court-circuit externe, test d'écrasement, test de chute, test de basse pression atmosphérique, test de chauffage, test d'emballement thermique, test de brouillard salin, test de température et d'humidité élevées, test de performance d'isolation et test de performance de tension de résistance. Le système de gestion de batterie BMS présente séparément une spécification technique, les tests de compatibilité électromagnétique pertinents sont spécifiés dans cette norme, lors des tests, le BMS n'a pas besoin d'être connecté avec la batterie réelle dans le système pour les tests. Un tel arrangement est propice à l'inspection séparée des produits BMS, mais l'inspection du système de batterie peut être biaisée.

En plus de la norme nationale, les alliances de groupes d'industries nationales concernées, telles que l'industrie de l'énergie de l'Administration nationale de l'énergie, le CEC du Conseil chinois de l'électricité, l'Alliance technologique de l'industrie du stockage de l'énergie de Zhongguancun CNESA, et l'Association chinoise de l'industrie de l'énergie chimique et physique CIPAS, ont également publié la norme de ligne (groupe) : NB/T42091 Spécifications techniques des batteries lithium-ion pour les centrales électriques à stockage d'énergie électrochimique

TCIAPS0003 Exigences de sécurité des batteries secondaires au lithium-ion monomère et des systèmes de batteries pour les systèmes de stockage d'énergie électrique

T/CEC172 Exigences de sécurité et méthodes d'essai des batteries au lithium-ion pour le stockage de l'énergie électrique

T/CNESA1000 Spécification pour l'évaluation des systèmes de stockage d'énergie électrochimique

T/CNESA1001 Exigences techniques générales pour les connecteurs d'alimentation en courant continu pour le stockage de l'énergie

T/CNESA1002 Spécification technique pour les systèmes de gestion de batterie pour les systèmes de stockage d'énergie électrochimique

Parmi eux, NB/T42091 a été publié avant la norme nationale, TCIAPS0003 est principalement modifié en référence à IEC62619, et T/CEC172 est basé sur la norme nationale, les spécifications liées à la sécurité des batteries et les méthodes d'essai sont intégrées dans un document standard, sauf pour les articles individuels et les méthodes d'essai, il n'y a pas beaucoup de différence en général. La norme T/CNESA1000 publiée par la Zhongguancun Energy Storage Alliance combine la norme nationale et les normes CEI et propose un ensemble complet de méthodes de notation. T/CNESA1001 normalise les exigences techniques générales pour les machines de connexion de l'alimentation en courant continu pour les systèmes de stockage d'énergie, et réalise des exigences détaillées d'adaptabilité structurelle, électrique et environnementale pour les connecteurs, les bornes, les joints et les câbles utilisés dans le système. T/CNESA1002 est basée sur la norme GB/T34131 ; les spécifications techniques du système de gestion de la batterie ont été améliorées et complétées.

2 Analyse comparative de ces normes de sécurité

En plus de la sécurité du système de batterie, la sécurité du système intégré externe, y compris l'onduleur de stockage d'énergie (PCS), est également un élément indispensable. Cependant, en raison de la différence dans les exigences d'accès au réseau électrique de divers pays et régions, cette partie ne se prête pas à une comparaison directe, le champ d'application de cette étude ne comprend pas la partie d'accès au stockage d'énergie et au réseau électrique, c'est-à-dire le PCS au réseau électrique, principalement pour étudier les normes de sécurité des systèmes de batteries lithium-ion communs. Par conséquent, les normes concernées à cet égard sont principalement UL1973, IEC62619, GB/T36276 et GB/T34131. Afin de faciliter la comparaison des différents aspects des exigences de la norme, en prenant la norme UL comme référence, les clauses de la norme sont divisées en quatre catégories : sécurité structurelle, sécurité du corps de la batterie, sécurité du système et sécurité environnementale.