钒液流电池管理系统技术标准详.docx

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钒液流电池管理系统技术标准详

全钒液流电池管理系统技术标准

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1范围

本标准规定了储能电站（包括风电储能电站、光伏储能电站、风光储电站、电网储能电站等）用全钒液流电池管理系统（以下简称电池管理系统）产品的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存。

本标准适用于储能电站用全钒液流电池管理系统。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T2900.11电工术语原电池和蓄电池[egvIEC60050（482）：

2003]

GB/T191-2008包装储运图示标志

GB/T2423.4电工电子产品基本环境试验规程试验Db：

交变湿热试验方法

GB/T2423.17电工电子产品基本环境试验规程试验Ka：

盐雾试验方法

GB/T17619-1998机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限制和测量方法

3术语、定义

GB/T2900.11确立的以及下列术语和定义适用于本标准。

3.1电池（堆）batterypack

通过正负极电解液中不同价态钒离子的电化学反应来实现电能和化学能互相转化的储能装置。

3.2电解液electrolyte

具有离子导电性的含不同价态钒离子的溶液。

3.3电解液循环系统electrolytecirculationsystem

电解液存储及循环装置，包括储液罐、管路、支架、循环泵、冷却装置以及机械总成。

3.4电池电子部件batteryelectronics

采集和检测电池（堆）或管路的与热、电和流体相关的数据，并将这些数据提供给电池控制单元的电子装置。

3.5电池控制单元batterycontrolunit

控制或管理电池系统电、热或流体性能，并可以与储能电站相关其他控制器进行通讯的电子装置。

3.6电池管理系统batterymanagementsystem

由电池电子部件和电池控制单元组成的电子装置。

3.7电池系统batterysystem

能量存储及转化装置，包括电池（堆）、电解液、电解液循环系统、电池管理系统以及机械总成。

4技术要求

4.1一般要求

4.1.1 电池管理系统应具有对电池堆或者电解液循环系统的数据采集、信息传递和安全管理的功能。

4.1.2 电池管理系统应能检测电池堆与热、电和流体相关的数据，相关数据至少包括电池堆的电压、电池堆回路电流和管路内温度、压力、流量及储液罐内的液位等参数。

4.1.3 电池管理系统应能对电池系统的荷电状态（SOC）进行实时估算。

4.1.4 电池管理系统应能对电池系统进行故障诊断，并可以根据具体故障内容启动相应的故障机制，比如故障代码上报、实时警示和故障保护等。

4.1.5 电池管理系统应有与储能电站及其相关设备基于通讯的信息交互功能。

4.1.6 电池管理系统应能通过与储能电站内能量转化系统的实时通讯或者其他信号交互方式实现对充放电过程的控制和管理。

4.2技术要求

4.2.1绝缘电阻

电池管理系统的带电部件和壳体之间的绝缘电阻值应不小于2MΩ。

4.2.2绝缘耐压性能

电池管理系统应能经受5.3要求的绝缘耐压性能试验，在试验过程中应无击穿或闪络等破快性放电现象。

4.2.3电池系统状态监测

电池管理系统监测的状态参数精度要求见表1。

表1电池系统状态参数精度要求

参数

总电压值

模块电压值

电流值

精度要求

≤±1%FSR

≤±0.5%FSR

≤±0.3A（≤30A），≤±1%（≥30A）

参数

温度值

压力值

流量值

液位值

精度要求

≤±2℃

≤±2%FSR

≤±2%FSR

≤±2%FSR

4.2.4SOC估算

SOC估算精度要求见表2。

按照5.5进行试验后，比较电池管理系统上报的SOC值与SOC测试值的偏差。

表2SOC估算精度要求

SOC范围

SOC≥80%

80%＞SOC≥30%

SOC≤30%

精度要求

≤6%

10%

≤6%

4.2.5电池故障诊断

电池管理系统对于电池系统进行故障诊断的基本项目和可扩展项目分别见表3和表4。

表3中所列的故障诊断项目是基本要求。

根据储能电站功能设计和电池系统的具体需要，电池管理系统的具体诊断内容可以不限于表3和表4所列项目。

表3电池系统故障诊断基本要求项目

序号

故障状态

电池管理系统的故障诊断项目及分级

1

电池堆电压＞设定值

1级故障：

电池堆电压高

2

电池堆电压＜设定值

1级故障：

电池堆电压低

3

充电电流＞设定值

1级故障：

充电电流高

4

放电电流＞设定值

1级故障：

放电电流高

5

电池温度＞设定值

1级故障：

电池温度高

6

电池温度＜设定值

1级故障：

电池温度低

7

管路流量＞设定值

1级故障：

管路流量高

8

管路流量＜设定值

1级故障：

管路流量低

9

管路压力＞设定值

1级故障：

管路压力高

10

管路压力＜设定值

1级故障：

管路压力低

11

储液罐液位＞设定值

1级故障：

储液罐液位高

12

储液罐液位＜设定值

1级故障：

储液罐液位低

13

电池电压＞设定值

3级故障：

电池堆电压极高

14

电池电压＜设定值

3级故障：

电池堆电压极低

15

电池温度＞设定值

3级故障：

电池温度极高

16

电池温度＜设定值

3级故障：

电池温度极低

17

管路流量＞设定值

3级故障：

管路流量极高

18

管路流量＜设定值

3级故障：

管路流量极低

19

管路压力＞设定值

3级故障：

管路压力极高

20

管路压力＜设定值

3级故障：

管路压力极低

21

储液罐液位＞设定值

3级故障：

储液罐液位极高

22

储液罐液位＜设定值

3级故障：

储液罐液位极低

表4电池系统可扩展的故障诊断项目

序号

故障状态

电池管理系统的故障诊断项目及分级

1

SOC＞设定值

1级故障：

SOC高

2

SOC＜设定值

1级故障：

SOC低

3

总电压＞设定值

1级故障：

总电压高

4

总电压＜设定值

1级故障：

总电压低

5

总电压＞设定值

3级故障：

总电压极高

6

外部通讯接口初始化故障

2级故障：

外部通讯接口初始化故障

7

内部通讯接口初始化故障

2级故障：

内部通讯接口初始化故障

8

电池堆一致性偏差＞设定值

1级故障：

电池堆一致性偏差大

9

电池堆一致性偏差＞设定值

3级故障：

电池堆一致性偏差极大

10

充电电流＞设定值

3级故障：

充电电流极高

11

放电电流＞设定值

3级故障：

放电电流极高

12

绝缘电阻＜设定值

1级故障：

绝缘薄弱

13

绝缘电阻＜设定值

3级故障：

严重绝缘薄弱

4.2.6安全保护

电池管理系统对于可能造成危险事故或者系统损坏的严重故障应有安全保护的功能，安全保护功能的基本要求见表5。

电池管理系统上报故障码后，储能电站其他控制单元可以根据具体故障内容启动相应的故障处理机制。

故障类别

保护方式

1级故障

无

2级故障

无

3级故障：

电池堆电压极高

不允许继续充电，如连续报警一定时间后（如：

1s），控制关断直流控制回路。

3级故障：

电池堆电压极低

不允许继续放电，如连续报警一定时间后（如：

1s），控制关断直流控制回路。

3级故障：

电池温度极高

持续报警一定时间后（如：

5s），控制关断直流控制回路。

3级故障：

电池温度极低

持续报警

3级故障：

管路流量极高

持续报警一定时间后（如：

10s），控制关断直流控制回路。

3级故障：

管路流量极低

持续报警一定时间后（如：

10s），控制关断直流控制回路。

3级故障：

管路压力极高

持续报警一定时间后（如：

10s），控制关断直流控制回路。

3级故障：

管路压力极低

持续报警一定时间后（如：

10s），控制关断直流控制回路。

3级故障：

储液罐液位极高

持续报警一定时间后（如：

10s），控制关断直流控制回路。

3级故障：

储液罐液位极低

持续报警一定时间后（如：

10s），控制关断直流控制回路。

4.2.7高温运行

电池管理系统应能接受5.8规定的高温运行试验，在试验过程中及试验后应能正常工作，且满足4.2.3电池系统状态检测的要求。

4.2.8低温运行

电池管理系统应能接受5.9规定的低温运行试验，在试验过程中及试验后应能正常工作，且满足4.2.3电池系统状态检测的要求。

4.2.9耐高温性能

电池管理系统应能接受5.10规定的耐高温试验，在试验后应能正常工作，且满足4.2.3电池系统状态检测的要求。

4.2.10耐低温性能

电池管理系统应能接受5.11规定的耐低温试验，在试验后应能正常工作，且满足4.2.3电池系统状态检测的要求。

4.2.11耐盐雾性能

电池管理系统应能接受5.12规定的盐雾试验，在试验后应能正常工作，且满足4.2.3电池系统状态检测的要求。

4.2.12耐湿热性能

电池管理系统应能接受5.13规定的湿热试验，在试验后应能正常工作，且满足4.2.3电池系统状态检测的要求。

4.2.13耐电源极性反接性能

电池管理系统应能接受5.14规定的电源极性反接试验，在试验过程中及试验后应能正常工作，且满足4.2.3电池系统状态检测的要求。

4.2.14电磁辐射抗扰性

电池管理系统按5.15进行电磁辐射抗扰性试验，在试验过程中及试验后应能正常工作，且满足4.2.3电池系统状态检测的要求。

5试验方法

5.1试验条件

5.1.1环境条件

除另有规定外，试验应在温度为10oC～35oC、相对湿度为10%～90%，大气压力为通常的环境大气的压力。

5.1.2测量仪器、仪表准确度

所有测试仪表，精度应高于被测指标精度的一个数量级或误差小于被测参数允许误差的三分之一。

5.2绝缘电阻

在电池管理系统的带电部件和壳体之间施加500VDC的电压进行绝缘电阻测量。

5.3绝缘耐压性能

在电池管理系统的电量参数采样回路对壳体之间施加频率为50~60Hz的正弦波形交流试验，试验电压为（2U+1000V），历时1min，其中U为电池系统的额定电压。

5.4电池系统状态监测

5.4.1 将电池系统按正常工作要求装配、连接或者通过模拟系统提供电池管理系统需要监测的电气、温度和流体环境，正确安装布置检测设备的电压、电流、温度、压力、流量、液位传感器，接通电池管理系统工作电源。

5.4.2 将电池管理系统采集的数据与检测设备检测的对应数据进行比较，确认其测试误差的大小。

5.5SOC估算

5.5.1 按正常工作要求装配被测电池系统（可选择电池管理系统适用的最小电池系统）。

5.5.2 在5.1.1规定的环境条件下进行预处理，并在该温度条件下进行5.5.4、5.5.5和5.5.6规定的试验内容。

5.5.3 为保证受试对象的实际工作温度在指定温度范围内，如果对于特定电池系统产品有特殊要求，可以在测试过程中增加静置时间。

除预处理外，测试过程中静置时，可以根据特定产品的技术规范确定电池管理是否处于工作状态。

5.5.4预处理

当测试的目标环境改变时，受试对象需在新的试验环境温度下至少静置6h，直到电池系统的表面温度与环境温度的差值小于±2℃，则可认为完成电池系统的静置处理。

5.5.5可用容量测试

5.5.5.1 以额定放电电流（I01）A放电至电池系统的电池堆电压极低保护、总电压极低保护或者受试对象技术规范中规定的其它放电终止条件;

5.5.5.2 静置10min;

5.5.5.3 以额定充电电流（I02）A充电至者受试对象技术规范中规定的其它充电终止电压;

5.5.5.4 再改用恒压充电方式充电直到充电电流减小到1/3I02A终止，此时电池系统处于满电状态;

5.5.5.5 静置10min;

5.5.5.6 以（I01）A电流放电至5.5.5.1同样的放电终止条件，记录放电过程总的放电量Q01。

5.5.5.7 静置10min;

5.5.5.8 重复5.5.5.3~5.5.5.7，放电量分别为Q02和Q03，则三次放电量的算术平均值为Q0。

如果Q01、Q02和Q03与Q0的偏差均小于2%，则Q0为该电池系统的可用容量。

如果Q01、Q02和Q03与Q0的偏差有不小于2%的情况，则需要重复进行可用容量测试过程，直到连续三次的放电量满足可用容量确认的条件。

注：

如果受试对象有推荐的充电和放电规范，在可用容量测试中可以直接采用，并且在试验报告中说明。

5.5.6SOC测试及SOC估算偏差比较

受试对象应根据电池系统自身技术规范及所应用的具体环境，采用特定充放电制度进行测试。

在测试过程中，对于因满足整体储能电站设计要求而出现的电池管理系统故障报警或者安全保护的情况，应根据具体情况，提前确定保证试验正常进行的处理方案。

试验条件的差异性内容需在实验报告中说明。

具体步骤如下：

a）以可用容量测试时所采用的充电规范将电池系统充电至满电状态，静置10min;

b）以额定放电电流（I01）A放电至某SOC（SOC>80%），静置10min;

c）记录电池管理系统上报SOC值;

d）以可用容量测试时所采用的放电规范将电池系统放电至5.5.5.1同样的放电终止条件，记录放电电量Q1;

e）标准放电前SOC真值按（Q1/Q0×100）%计。

f）比价上报SOC和SOC真值，计算得SOC>80%时，SOC估算偏差。

g）重复a到f，分别在b步骤使80%>SOC>30%、SOC<30%，得此两种条件下SOC估算偏差。

5.6电池故障诊断

通过模拟系统，改变电压、电流、温度等输入信号，使其满足表3所列故障项目的触发条件，监测电池管理系统通讯接口上报的数据，记录相应故障项目及其触发条件。

根据受试对象技术规范的要求，对于其他故障诊断项目进行功能确认。

5.7安全保护

通过模拟系统，改变电压、电流、温度等输入信号，使其满足表5所列故障项目的触发条件，监测电池管理系统的软件和硬件响应。

5.8高温运行

将电池管理系统放入从室温开始的高温箱中，使其处于工作状态，达到65℃±2℃后保持2h。

试验过程中记录电池系统状态监测参数，并进行测试误差比较。

5.9低温运行

将电池管理系统放入从室温开始的低温箱中，使其处于工作状态，达到-25℃±2℃后保持2h。

试验过程中记录电池系统状态监测参数，并进行测试误差比较。

5.10耐高温性能

将电池管理系统放入从室温开始的高温箱中，达到85℃±2℃后保持4h。

电池管理系统恢复常温后，进行电池系统状态参数测试误差比较。

5.11耐低温性能

将电池管理系统放入从室温开始的低温箱中，达到-40℃±2℃后保持4h。

电池管理系统恢复常温后，进行电池系统状态参数测试误差比较。

5.12耐盐雾性能

按GB/T2423.17的规定进行。

电池管理系统在试验箱内按储能电站实际安装状态或其基本等同条件安装，接插件处于正常接插状态。

试验持续时间为16h。

试验结束后，将电池管理系统置于常温条件下1~2h，待电池管理系统恢复常温后，进行电池系统状态参数测试误差比较。

5.13耐湿热性能

按GB/T2423.4的规定进行。

试验时间为2个循环。

试验结束后，将电池管理系统置于常温条件下1~2h，待电池管理系统恢复常温后，进行电池系统状态参数测试误差比较。

5.14耐电源极性反接性能

将输入供电电源为反接电压值时，电池管理系统接通供电电源，持续1min。

试验结束后，电池管理系统正常供电，判断其是否正常工作，如正常，监测蒂娜吃系统状态参数，并进行测试误差比较。

5.15电磁辐射抗扰性

按GB/T17619-1998规定进行，测试频率为400~1000MHz。

试验过程中记录电池系统状态监测参数，并进行测试误差比较。

6检验规则

6.1检验分类

检验分出厂检验和型式检验。

6.2出厂检验

6.2.1 电池管理系统应经质量检验部门检验合格后方可出厂，并附产品质量检验合格证。

6.2.2 组批：

按每天生产的产品进行组批。

6.2.3 检验项目：

出厂检验项目按表6规定。

6.2.4 在出厂检验中，若有一项或一项以上不合格时，应将该产品退回生产部门返工普检，然后再次提交验收。

若再次仍有一项或一项以上不合格，则判定该产品为不合格。

6.3型式检验

6.3.1 有下列情况之一必须进行型式检验：

a）新产品投产和老产品转产;

b）转厂;

c）产品停产一年以上，恢复生产时;

d）结构、工艺或材料有重大改变;

e）合同规定;

f）出厂检验结果与上一次型式检验的结果又较大差异时;

g）正式生产后每两年不少于1次;

h）上级质量监督检验机构提出型式检验要求时。

6.3.2 电池管理系统检验项目的分组及顺序见表6，型式检验时，同一样品不同检验项目的检验顺序可以按照送检部门（机构）和检验部门（机构）协商决定。

6.3.3判定规则

在型式检验中，若有不合格项目时，则应从该批次电池管理系统中加倍抽样对不合格的项目进行复检，复检再不合格则该次型式检验为不合格。

应停止生产，查明原因后，重新提交型式检验，待合格后方可恢复生产。

表6电池管理系统检验项目的分组及顺序

序号

检验项目

要求条文号

检验方法条文号

出厂检验

型式检验

样品分组及数量

1

绝缘电阻

4.2.1

5.2

√

√

全部

2

绝缘耐压性能

4.2.2

5.3

√

3

电池系统状态监测

4.2.3

5.4

√

√

4

SOC监测

4.2.4

5.5

√

1

5

电池故障诊断

4.2.5

5.6

√

√

6

安全保护

4.2.6

5.7

√

√

7

高温运行

4.2.7

5.8

√

8

低温运行

4.2.8

5.9

√

9

耐高温性能

4.2.9

5.10

√

10

耐低温性能

4.2.10

5.11

√

11

耐盐雾性能

4.2.11

5.12

√

12

耐湿热性能

4.2.12

5.13

√

13

耐电源极性反接性能

4.2.13

5.14

√

14

电磁辐射抗扰性

4.2.14

5.15

√

7标志、包装、运输和储存

7.1标志

7.1.1电池管理系统产品上应有下列标志：

a）制造厂名及产品名;

b）产品型号或规格;

c）制造日期;

d）商标;

e）电池管理系统安全注意事项及警示。

7.1.2包装箱外部应有下列标志：

a）产品名称、型号规格、数量、制造厂名、厂址、邮编;

b）产品标准编号;

c）每箱的净重和毛重;

d）标明符合GB/T191-2008规定的“防潮”、“防振”等标志。

7.2包装

7.2.1 电池管理系统的包装应符合GB/T191-2008规定的“防潮”、“防振”要求。

7.2.2 包装箱内应装人随同产品提供的文件：

a）装箱单（指多只包装）;

b）产品合格证;

c）产品使用说明书。

7.3运输

7.3.1 成品电池管理系统在运输中不得受剧烈机械冲撞、暴晒、雨淋，不得倒置。

7.3.2 电池管理系统在装卸过程中，应轻搬轻放，严防摔掷、翻滚和重压。

7.4储存

7.4.1 电池管理系统应储存在温度为5℃～40℃，干燥、清洁及通风良好的仓库内。

7.4.2 电池管理系统应不受阳光直射，距离热源不得少于2m。

7.4.3 电池管理系统不得倒置及卧放，并避免机械冲击或重压