磷酸鐵鋰電池采用預制艙集成全戶外布置是目前儲能行業的最普遍做法,具有布置靈活、運輸方便、建設工期短等優點。儲能集成設備將電池、BMS、PCS、變壓器、開關柜、溫控設備、消防設施在工廠采用預制艙整體集成后向項目整體交付。一般將集成設備分為直流艙和交流艙,直流艙是在預制艙中集成電池陣列、電池管理系統及輔助系統;交流艙是在預制艙中集成電池陣列、電池管理系統、輔助系統、儲能變流器、變壓器(可選)等。
儲能集成設備是目前產業鏈最擁擠的賽道之一,也是目前最卷的賽道。公開中標信息顯示,當前儲能單元集成設備中標價(2小時時長)在0.55~0.6元/Wh左右,與去年同期相比同比下降50%左右。價格的降低一方面在于電池等核心價格的大幅降低,另一方面在于集成技術的優化以及集成成本的“壓低”。在價格瘋狂內卷的態勢下,壓低集成成本是當前產業鏈廠家主要做法,部分集成廠家“在看不見的地方”降低成本,例如降低器件選用標準、采取低劣器件、取消部分器件等,造成行業劣幣驅除良幣,設備全壽命周期性能無法保障,甚至帶來諸多安全隱患。
5月28日,國標《預制艙式鋰離子電池儲能系統技術規范》(GB/T44026-2024)正式發布,標準的發布將極大的推進儲能集成設備的“規范化”,保障儲能項目安全高效運行。標準適用于額定功率不小于100kW且額定能量不小于200kWh的預制艙式儲能系統,標準規定了預制艙式鋰離子電池儲能系統的外觀、尺寸及防護等級、設備及部件、功能要求與性能要求、描述了相應的試驗方法,規定了檢驗規則、包裝、運輸和貯存等內容,特別是提出集成設備型式試驗相關要求。新標準將在今年12月1日正式實施。
本文分析標準中規定的預制艙本體、艙內線纜、輔助系統、運輸儲存、型式試驗相關要求,規范并提高行業集成水平。
一、預制艙本體要求。標準規定艙體外形允許偏差,以6m長度為分界線,允許偏差分別為±5mm和±10mm,以現有主流的20呎標準艙為例,艙體允許偏差為±10mm;規定艙體的防護等級不低于IP54;為保證艙體的保溫隔熱效果,規定艙壁傳熱系數不大于2.5W/(m2·℃);為滿足防火要求,規定預制艙保溫材料等燃燒性能滿足A級規定,支撐結構材料和圍護結構材料耐火極限不低于1h。
二、艙內線纜要求。預制艙內電池模塊、匯流柜、BMS、配電箱、輔助系統均采用各類動力、控制和通信線纜進行連接,標準規定相關線纜均需采用阻燃線纜,滿足C類阻燃要求,通信線纜宜選用具備抗干擾能力的屏蔽線纜。
三、輔助系統要求。預制艙內配置輔助用電、熱管理、通風、消防、照明、視頻等輔助系統。標準規定UPS容量滿足BMS、通信類負荷不小于2h的持續供電要求,液冷熱管理系統具備冷卻液漏液監測功能,通風系統采用防爆型風機,每分鐘排風量不小于預制艙凈容積,消防系統配置感煙、感溫、可燃氣體探測器。
四、運輸和貯存要求。預制艙在工廠內集成后運輸至項目現場,在工廠內或項目現場帶電前一般需貯存。標準要求預制艙儲能系統能量狀態宜為額定能量的20%~50%,運輸過程中宜配置沖擊監測標簽與防傾倒監測標簽,貯存超過6個月時宜進行一次充放電維護。
五、型式試驗要求。標準規定集成設備型式試驗、出廠試驗和抽樣檢測相關要求,對于型式試驗,標準規定新產品投產、廠址變更、停產超過一年后復產等情況下應進行形式試驗,開展防護等級、通信、信息采集、機械性能、充放電性能、過載能力、絕緣電阻、熱失控擴散、電磁兼容等試驗。
以熱失控試驗為例,選取1個電池簇布置于艙內中部位置,同時選取電池簇中心位置的電池單體作為熱失控觸發對象,將觸發熱失控對象的能量狀態調整為額定充電能量的95%,利用充放電裝置對電池簇進行恒流充電,按照標準規定試驗方法,當電池模塊內最高溫度達到300℃或試驗時間達到4h或任一電池單體達到熱失控的判定條件時,停止充電,觀察24h并記錄。試驗需保證預制艙內電池單體發生熱失控后,不應起火,不應爆炸,不應觸發其他電池模塊發生熱失控。