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#Neues aus der Industrie
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Sicherheitsnormen für Lithium-Ionen-Batterien zur Energiespeicherung - Teil 1
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Sicherheitsnormen für Lithium-Ionen-Batterien zur Energiespeicherung - Teil 1
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Elektrochemische Energiespeichersysteme zeichnen sich durch eine bequeme und flexible Installation, eine schnelle Reaktionszeit und eine gute Steuerbarkeit aus. Sie können die Kapazität des Stromnetzes für erneuerbare Energiequellen wie Wind und Licht erheblich verbessern, die Stromqualität verbessern, den Stromnetzfluss glätten, die Investitionen in Energieanlagen verringern und eine wichtige Rolle bei der Förderung der Transformation und Entwicklung der Energiewende spielen. In den letzten Jahren konnten sich Lithium-Ionen-Batterie-Energiespeichersysteme aufgrund ihrer bedeutenden Vorteile wie hohe Energiedichte, große Entladungsrate und sinkende Kosten in der Stromwirtschaft in Ländern auf der ganzen Welt durchsetzen. Gleichzeitig wird die Ausarbeitung und Freigabe von Normen für Energiespeicher mit der Entwicklung der Energiespeicherindustrie ständig aktualisiert. Diese Normen und Spezifikationen haben die Entwicklung der Energiespeicherindustrie aktiv begleitet und gefördert, aber es gibt immer noch einige Probleme bei der konkreten Anwendung. Die kritischsten Auswirkungen auf die Lithium-Ionen-Batterieindustrie haben die sicherheitsrelevanten Standardspezifikationen.
Derzeit sind die international einflussreichen Sicherheitsnormen für Lithium-Ionen-Batterie-Energiespeichersysteme die UL1973 und die IEC62619, Japan, Australien, Südkorea und andere Länder haben auf diese beiden Normensätze verwiesen oder ihre anwendbaren nationalen Normen entsprechend zusammengestellt, und China hat 2017 und 2018 eine Reihe von nationalen Normen für Energiespeichersysteme herausgegeben. Trotzdem ist die Sicherheit von Lithiumbatterie-Energiespeicherkraftwerken immer noch relativ prominent, von August 2017 bis Mai 2019 gab es 23 Brände in Energiespeicherkraftwerken in Südkorea; im April 2019 brach ein Feuer in einem Energiespeichersystem in Arizona, USA, aus; im August 2018 kam es zu einem Feuerberg im Energiespeichersystem von Yangzhong in der Provinz Jiangsu. Dies zeigt, dass die Standardspezifikationen für Lithiumbatterie-Energiespeicher noch lange nicht perfekt sind.
Im Gegensatz dazu laufen Energiespeicherkraftwerke in Nordamerika und Europa besser, und es gibt weniger gemeldete Sicherheitsunfälle bei Energiespeichern. Obwohl die Sicherheit von Energiespeichern ein komplexes und umfassendes Problem ist, bei dem viele Faktoren wie die technische Art, das technische Niveau, das Anwendungsszenario, die Batteriequalität, die lokalen Vorschriften usw. des Energiespeichersystems eine Rolle spielen, können fortschrittliche und perfekte Sicherheitsstandards den sicheren Betrieb des Energiespeichersystems gewährleisten. Durch die vergleichende Studie der Lithium-Ionen-Batterie-Sicherheitsnormen der wichtigsten Energiespeichersysteme von UL und IEC werden in diesem Papier die spezifischen Anforderungen der einzelnen Klauseln systematisch analysiert und verglichen, die Vor- und Nachteile der einzelnen Normen untersucht und einige Vorschläge zur Verbesserung der Normen unterbreitet, um eine Referenz für die Verbesserung und Aktualisierung der Sicherheitsnormen des neuen Energiespeichersystems zu liefern.
1.Merkmale der aktuellen Sicherheitsnormen für Energiespeichersysteme
Auf internationaler Ebene umfassen die Sicherheitsnormen für Energiespeichersysteme hauptsächlich IEC-Normen und UL-Normen. Europa und Japan beziehen sich hauptsächlich auf die IEC-Normen, um entsprechende Sicherheitsnormen zu entwickeln, wie z. B. EN62619 in Europa und JISC8715-28 in Japan, die entsprechend der IEC62619 überarbeitet und zusammengestellt wurden. Die UL-Normen sind in Nordamerika weit verbreitet, und ihre Batteriesicherheitsnormen sind umfassend und streng und haben erheblichen Einfluss. Australische Normen und IEC-Normen wurden übernommen, und das australische Normungsinstitut hat 2017 mit der Ausarbeitung von DRAS/NZS5139 begonnen, deren offizielle Veröffentlichung noch aussteht. Um mit der neuen Energiepolitik Südkoreas zusammenzuarbeiten, hat Südkorea 2015 eine Reihe von Normen zur Energiespeicherung herausgegeben, darunter die Sicherheitsnorm KBIA-10104-01, die sich hauptsächlich auf IEC-Normen bezieht. Der größte Unterschied besteht darin, dass es weniger Falltests und interne Kurzschluss-/Thermal Runaway-Diffusionstests gibt und mehr Extrusions-, Immersions-, externe Kurzschluss- und Überladungskontrolltests.
Was die Transportsicherheit von Lithiumbatterien betrifft, so ist UN38.3 die weltweit am weitesten verbreitete Norm, die vorschreibt, dass Lithiumbatterien, die transportiert werden sollen, eine hohe Simulation, einen thermischen Test, einen Vibrationstest, einen Schocktest, einen externen Kurzschluss bei 55 °C, einen Aufpralltest, einen Überladungstest und einen Zwangsentladungstest bestehen müssen, um die Sicherheit des Transports von Lithiumbatterien zu gewährleisten. Die meisten Länder der Welt haben diese Norm übernommen. Im Vergleich zur Norm UN38.3 besteht der Hauptunterschied zwischen IEC62281 und der Norm UN38.3 darin, dass die Anzahl der Prüfmuster und die Anforderungen an den spannungsführenden Zustand unterschiedlich sind, während die Prüfgegenstände im Grunde die gleichen sind.
1.1 IEC-Sicherheitsnormen für Energiespeichersysteme
IEC-Sicherheitsnormen für Energiespeichersysteme werden hauptsächlich von den IEC-Normenarbeitsgruppen TC21/SC21A und TC120 der Internationalen Elektrotechnischen Kommission formuliert und veröffentlicht. TC21/SC21A befasst sich mit den Sicherheitsnormen für alle Sekundärbatterien, während TC120 sich auf die Normen für elektrochemische Energiespeichersysteme (EES) für Stromnetzanwendungen konzentriert. Die wichtigsten Sicherheitsnormen für IEC-Energiespeichersysteme sind folgende: IEC 62619, IEC 62485-5, IEC 62933-5-1, IEC 62933-5-2, IEC 63056, IEC 62281.
Die IEC 62619 regelt die gemeinsamen Prüfpunkte und Mindestsicherheitsanforderungen für Lithium-Sekundärbatterien im industriellen Einsatz und wird von der IEC als "Dachnorm" für eine Vielzahl von industriellen Produktanwendungen positioniert, darunter Kommunikations-Basisstationen, unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme (USV), Energiespeichersysteme, fest installierte Notstromlampen sowie Stapler, Golfwagen, unbemannte Fahrzeuge (AGVs), Eisenbahnen, Seefracht, ausschließlich Landtransport für Stromanwendungen. Für verschiedene Produktanwendungen entwickelt die IEC spezielle Sicherheitsnormen für Lithiumbatterien, wie z. B. die IEC63056 für Energiespeichersysteme.
IEC62619 betont, dass Batteriesysteme unter vernünftigerweise vorhersehbarem Missbrauch sicher bewertet werden sollten, einschließlich externer Kurzschlusstests, Aufpralltests, Falltests, thermischer Missbrauchstests, Überladungstests und Zwangsentladungstests. Darüber hinaus sind für die Bewertung der Sicherheit von Kurzschlüssen in der Batterie zwei optionale Tests vorgesehen: der Kurzschlusstest in der Batteriezelle oder der Thermodiffusionstest im Netzwerk des Batteriesystems, der einen kompromissfähigeren Ansatz darstellt.
IEC63056 spezifiziert die Sicherheitsanforderungen für Lithium-Sekundärbatterien und -Batteriepacks für Energiespeichersysteme mit einer Nennspannung von weniger als 1500 V (DC). IEC62485-5 regelt die Sicherheitsanforderungen für die Installation, Verwendung, Inspektion, Wartung und Entsorgung von Lithiumbatterien in ortsfesten Anwendungen, wobei der Schwerpunkt auf der Betriebssicherheit von ortsfesten Lithiumbatterien liegt 7: IEC62933-5-2 regelt die Systemsicherheitsanforderungen für elektrochemische Energiespeichersysteme einschließlich Lithiumbatterieanwendungen, wenn sie in das Stromnetz integriert sind. IEC62281 regelt die Sicherheitsanforderungen für primäre und sekundäre Lithiumbatterien und Batteriepacks beim Transport.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Niveau der IEC-Sicherheitsnormen für Energiespeicher relativ klar ist und einen umfassenden Inhalt abdeckt. Da es sich jedoch um eine internationale Norm handelt, sind die Organisation und die Beziehungen zwischen den Mitgliedern, die an der Ausarbeitung beteiligt sind, komplex, was zu mehr nationalen Interessenkonflikten, langsamen Fortschritten und einem Rückstand gegenüber der Entwicklung der Industrie führt. Zusätzlich zu IEC62619 wurde IEC62281 veröffentlicht.