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储能系统安全性测试中储能系统效率第三方检测标准

能源检测
2025-10-24
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奥创检测实验室

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储能系统是新能源消纳与电网稳定的核心支撑,其安全性与效率直接决定应用价值。在产业规范化进程中,第三方检测因公正性、专业性成为验证储能系统性能的关键环节——既需通过安全性测试规避风险,也需通过效率检测确保能量转化效益。本文聚焦储能系统安全性测试场景下,效率指标的第三方检测标准及实施要点,为行业提供合规参考。

第三方检测在储能系统性能验证中的核心定位

储能系统作为复杂的电化学或机械系统,其性能验证需规避“自说自话”的信任风险——厂商自检易因利益导向忽略潜在问题,而第三方检测机构需遵循ISO 17025实验室认可要求,保持独立于供需双方的立场,确保检测结果的客观性。这种独立性是其核心价值:既为监管部门提供合规依据,也为终端客户(如电网公司、储能电站运营商)提供可信赖的性能数据。

在储能系统的全性能验证中,安全性与效率并非割裂——效率指标直接关联能量损耗,而能量损耗的主要形式是热量。例如,充电效率低下意味着更多电能转化为热能,可能导致电池包内部温度异常升高,进而触发热失控风险。因此,第三方检测需将效率测试融入安全性测试场景,通过“效率-温度”关联分析,全面评估系统性能。

此外,第三方检测的专业性体现在对标准的精准解读与执行——不同地区、不同应用场景(如户用储能、电网侧储能)的标准差异,需检测机构根据项目需求选择适配标准,避免“一刀切”的检测结果误导应用。

储能系统效率第三方检测的核心指标界定

储能系统的效率指标以“能量转化全过程”为核心,最关键的是往返效率(Round-Trip Efficiency, RTE)——指储能系统从电网吸收能量(充电)后,释放给电网的能量(放电)与吸收能量的比值,计算公式为:RTE = (放电能量 / 充电能量)× 100%。该指标直接反映储能系统的能量利用效益,也是安全性测试中关联热风险的关键参数。

除往返效率外,充电效率(Charging Efficiency)与放电效率(Discharging Efficiency)是辅助指标:充电效率是电池储存的能量与输入能量的比值,放电效率是释放的能量与储存能量的比值。例如,某锂离子电池包充电时输入100kWh能量,储存88kWh,则充电效率为88%;放电时释放80kWh,则放电效率为91%,往返效率为80%。

这些指标的界定需符合“可测量、可重复”原则——第三方检测中,需明确指标的计算边界(如是否包含BMS、PCS等辅助系统的能量损耗)。例如,若检测对象是“电池储能系统(BESS)”,则往返效率需包含PCS(双向变流器)的损耗;若仅检测电池包,则无需包含PCS损耗。

国际通用的储能系统效率第三方检测标准

国际电工委员会(IEC)是储能系统检测标准的主要制定机构,针对电化学储能系统的效率检测,最常用的是IEC 62933-2-1:2020《Secondary cells and batteries - Energy storage systems - Part 2-1: Requirements for lithium-ion battery energy storage systems for stationary applications》。该标准明确要求:往返效率测试需在25℃±2℃的环境下进行,采用1C恒定电流充电至截止电压,再以1C恒定电流放电至截止电压,循环3次后取平均值——此条件模拟了储能系统的典型工作场景,确保结果的实用性。

针对液流电池储能系统,IEC 62994:2021《Secondary cells and batteries - Vanadium redox flow battery energy storage systems - Requirements and test methods》对效率检测的要求更侧重“长循环稳定性”:需完成5次充放电循环,且每次循环的往返效率变化率不超过2%,以验证液流电池的效率一致性——因液流电池的电解质循环系统易受温度、流速影响,需更严格的稳定性要求。

此外,IEEE 1547-2018《Standard for Interconnecting Distributed Energy Resources with Electric Power Systems》作为电网侧应用的核心标准,要求储能系统的往返效率不低于80%(针对分布式储能),且效率测试需结合电网电压波动场景(如电压偏差±5%),确保效率指标在实际电网环境中仍有效。

国内储能系统效率第三方检测的合规标准

国内储能产业的效率检测标准以“GB/T”系列为主,且与国际标准深度衔接。其中,GB/T 34120-2017《电化学储能系统性能测试方法》是最基础的通用性标准——明确往返效率的测试条件为20℃±5℃,充电方式为“恒流恒压”(先以1C恒流充电至截止电压,再恒压充电至电流降至0.05C),放电方式为1C恒流放电至截止电压,循环2次后取第2次的结果(排除首次循环的激活效应)。

针对电力储能用锂离子电池,GB/T 36276-2018《电力储能用锂离子电池》进一步细化效率要求:单体电池的充电效率≥95%,放电效率≥95%,系统级往返效率≥85%——该标准直接对应电网侧储能项目的招标要求,是第三方检测的核心依据。

对于铅酸蓄电池储能系统,GB/T 22199-2008《铅酸蓄电池 技术条件》规定:2h率放电的充电效率≥75%,5h率放电的充电效率≥80%——因铅酸电池的充放电速率对效率影响更大,需根据放电倍率调整检测条件。

安全性测试场景下效率检测的条件匹配要求

储能系统的安全性测试需模拟极端场景(如高温、过充、过放),因此效率检测需“适配”这些场景,而非仅在常温下测试。例如,GB/T 31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分:安全性要求与测试方法》中的“热滥用测试”要求:将电池包置于85℃±2℃的环境中保持2小时,随后进行充放电效率测试——若此时往返效率较常温下下降超过10%,则说明高温导致电池内部副反应加剧,能量损耗增加,进而增大热失控风险。

针对过充场景,IEC 62660-3:2017《Secondary lithium-ion cells for the propulsion of electric vehicles - Part 3: Safety requirements and test methods》要求:以1.5C电流过充至120%SOC,随后测试放电效率——若放电效率低于70%,则说明过充导致电池内部结构损坏(如正极材料分解),不仅效率下降,还可能引发内部短路。

这种“场景化效率检测”是安全性测试的关键补充——通过极端条件下的效率变化,可提前预判储能系统在故障场景下的能量损耗风险,为安全设计提供数据支撑。

储能系统效率第三方检测的流程与数据准确性控制

第三方检测的流程需严格遵循“样品-设备-测试-数据-报告”的闭环管理。首先是样品准备:需选择未使用过的全新样品(或按客户要求选择在用样品),测试前需将样品充电至50%SOC,静置24小时以消除温度梯度——若样品SOC过高或过低,会导致充放电曲线异常,影响效率计算。

其次是设备校准:检测所用的功率分析仪(如横河WT3000)、电池测试系统(如Arbin BT2000)需每年校准1次,且校准机构需具备CNAS认可资质——设备误差需控制在±0.5%以内,否则会导致能量数据偏差超过1%,影响效率结果的可靠性。

测试步骤需标准化:以GB/T 34120-2017为例,步骤为:1)用1C恒流恒压充电至截止电压,静置1小时;

2)用1C恒流放电至截止电压,记录放电能量;

3)重复步骤1-2两次,取后两次的平均值作为往返效率。测试过程中需实时监控环境温度(误差±1℃)、湿度(≤60%RH),避免环境因素干扰。

数据处理需排除异常值:若某一次循环的效率与平均值偏差超过5%,需重新测试——异常值通常由样品接触不良、设备瞬间波动导致,需通过重复测试验证。报告内容需包含“测试条件(环境、电流、电压)、设备信息(型号、校准日期)、计算方法、原始数据、结果判定”,确保报告的可追溯性。

不同储能技术路线的效率检测标准差异

储能技术路线的原理差异决定了效率指标与检测标准的不同。以锂离子电池为例,其能量密度高、充放电速率快,效率检测需侧重“高倍率下的稳定性”——IEC 62933-2-1要求测试1C、2C倍率下的往返效率,确保高功率应用场景下的效率表现。

液流电池以电解质循环实现能量存储,效率受流速、温度影响大,检测标准需侧重“动态条件下的效率”——IEC 62994要求测试不同流速(如0.5m/s、1.0m/s)下的往返效率,且循环次数需增加至5次,以验证长期运行中的效率稳定性。

铅酸电池的充放电效率对温度敏感(温度每升高10℃,充电效率提高约5%),检测标准需严格控制环境温度——GB/T 22199-2008要求测试温度为25℃±2℃,若温度偏差超过3℃,需对结果进行温度补偿(如温度每降低1℃,充电效率修正-0.5%)。

抽水蓄能作为机械储能的代表,效率检测需侧重“水利损失”——GB/T 18482-2017《抽水蓄能电站经济运行导则》规定,抽水蓄能的往返效率(即发电量与抽水量的比值)需≥75%,且检测需结合水库水位、水头损失等参数,与电化学储能的检测逻辑完全不同。

安全性测试中效率指标与安全风险的关联分析

效率指标是安全风险的“间接预警器”——效率下降往往伴随能量损耗增加,而能量损耗的主要形式是热能,进而引发热安全问题。例如,某锂离子电池包在1C充电时的充电效率为85%(正常),但在过充至110%SOC时,充电效率降至70%——额外的15%能量转化为热能,导致电池内部温度从25℃升至55℃,接近隔膜的收缩温度(约60℃),若继续过充,温度会突破阈值,引发热失控。

另一个案例是液流电池的“流速异常”:若电解质流速从1.0m/s降至0.5m/s,往返效率从80%降至70%——流速降低导致电极反应不充分,能量损耗增加,同时电解质温度升高(因流速慢,散热差),可能导致密封件老化泄漏,引发电解质腐蚀风险。

第三方检测中,需通过“效率-温度-安全事件”的关联分析,构建风险模型:例如,当往返效率低于80%且电池温度超过45℃时,热失控的概率提升至30%以上——这种量化分析为储能系统的安全设计提供了数据支撑,也为监管部门制定安全阈值提供了依据。

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