2024风力发电机组变桨系统钛酸锂电池组技术规范

风力发电机组变桨系统钛酸锂电池组技术规范II目 次前 言 II范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1缩略语和符号 2缩略语 2符号 2技术要求 3环境条件 3外观及标识 3电池组选型设计要求 3电气性能要求 4BMS要求 4试验方法 5试验条件 5测量仪表要求 5外观及标识 6充放电方法 6容量性能 6容量保持与容量恢复能力 7循环寿命 7电安全性 7电磁兼容性 8机械安全性能 8BMS测试方法 8检验规则 9检验分类 9出厂检验 9型式检验 10包装、运输和储存 108.1包装 108.2运输 108.3储存 10PAGEPAGE1风力发电机组变桨系统钛酸锂电池组技术规范范围本标准规定了风力发电机组变桨系统钛酸锂电池组的技术要求、试验方法、检验规范、包装、运输和贮存等要求。本标准适用于风力发电机组变桨系统钛酸锂电池组（以下简称电池组），该电池组作为风力发电机组变桨系统储备电源使用。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求GB/T38661-2020电动汽车用电池管理系统技术条件GB/T17626.2-2018电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.5-2019电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T36276-2023 电力储能用锂离子电池GB/T19596-2017 电动汽车术语GB/T2900.41 电工术语原电池和蓄电池GB/T20626.1-2017特殊环境条件高原电工电子产品第1部分：通用技术要求GB/T34131-2023 电力储能用电池管理系统GB/T18451.1-2022风力发电机组设计要求GB/T191-2008 包装储运图示标志NB/T10439-2020 风力发电机组不间断电源应用要求NB/T31018-2018 风力发电机组电动变桨控制系统技术规范YD/T3895-2021 通信用钛酸锂电池组术语和定义GB/T19596-2017与GB/T2900.41中的术语和定义适用于本文件。为便于使用以下重复列出GB/T19596-2017中的部分术语和定义。钛酸锂电池lithiumtitanatebattery以钛酸锂材料作为负极材料，可与正极材料锰酸锂、三元材料分别组成锰系钛酸锂电池和三元系钛酸锂电池。电池模块batterymodule由电池单体采用串联、并联或串并联连接方式，且只有一对正负极输出端子的电池组合体，还宜包括外壳、管理与保护装置等部件。电池管理系统batterymanagementsystem监测电池的电压、电流、温度等参数信息，并对电池的状态进行管理和控制的装置。钛酸锂电池组lithiumtitanatebatterypack由若干个电池模块和电池管理系统组成。标称电压nominalvoltage用于表示钛酸锂电池组电压平均值的近似值，单位为伏特（V)。[GB/T19596-2017，定义3.3.3.8.1，有修改]终止电压cut-offvoltage钛酸锂电池/电池组要求停止充电或放电的电压。额定容量ratedcapacity在规定条件下测得的并由制造商标明的电池容量值。注：额定容量通常由安时（Ah）或毫安时（mAh）来表示。[GB/T19596-2017，定义3.3.3.4.2]倍率放电ratedischarging电池以1h放电率电流值的倍数进行放电。[GB/T19596-2017，定义3.3.3.1.6]容量保持率saverateofcapacity完全充满电状态下的电池组，存储一定的时间后，在规定充放电条件下，电池组放出的可用容量与额定容量的比值，用百分数表示。循环寿命cyclelife在规定条件下，钛酸锂电池组在特定性能失效之前所能完成的充放电循环次数。[GB/T19596-2017，定义3.3.3.12.1.1，有修改]过放电overdischarge电池完全放电后继续放电。[GB/T19596-2017，定义3.3.3.1.8]过充电overcharge电池完全充电后继续充电。[GB/T19596-2017，定义3.3.3.2.4]缩略语和符号缩略语下列缩略语适用于本文件。BMS：电池管理系统（BatteryManagementSystem）。符号下列符号适用于本文件：C1：1h率额定容量，单位Ah。I1h1C。PAGEPAGE3技术要求电池组在满足《电力储能用锂离子电池》（GB/T36276）的基础上，还应符合本文件的以下要求。环境条件一般要求电池组的工作环境应无腐蚀性、爆炸性和破坏绝缘的气体及导电尘埃，并远离高热源。温度范围工作温度范围：-30℃～55℃；生存温度范围：-40℃～60℃。相对湿度范围工作相对湿度范围：≤90%(25℃±2℃)；生存湿度范围：≤95%(45℃±2℃)。大气压强大气压强范围为：70kPa～106kPa。大气压强小于70kPa时，建议依据GB/T20626.1-2017中的相关要求进行设计、生产。外观及标识外观电池组外观应符合以下要求：电池组表面应清洁，无明显变形，无机械损伤，接口触点无锈蚀；电池组表面应有必需的产品标识，且标识清楚；电池组的正、负极端子及极性应有明显标记，便于连接；电池组的电源接口、通讯（或告警）接口、按键应有明确标识。标识电池组中文标志内容应包括且不限于：产品名称、产品型号（包含标称容量、标称电压等）、产品工作条件、电池编号、出厂时间、制造厂名等。电池组选型设计要求容量选取电池组的容量应满足桨叶在规定载荷情况下完成3次紧急顺桨动作要求。规定载荷符合GB/T18451.1-2022中7.4的相关规定。按式（1）计算紧急顺桨时间：紧急顺桨时间（s）=90°/最大变桨速率[（°）/s] （1）电池组电压电池组标称电压应符合所安装的风力发电机变桨系统的电压要求。符合NB/T31018-2018中4.1.3的要求。充电要求在满足风力发电机变桨系统要求以及不超过电池组最大充电电流的前提下，应尽量使充电时间减小，通常充电时间应为6h～10h。电气性能要求容量要求倍率放电容量1I(A1001104I(A）906(A85高温放电容量电池组在55℃高温环境中放电容量应不低于额定容量的100%。低温放电容量电池组在0℃低温环境中放电容量应不低于额定容量的90%，在-20℃低温环境中放电容量应不低于额定容量的80%，在-30℃低温环境中放电容量应不低于额定容量的70%。容量保持与容量恢复能力电池组容量保持率应不低于额定容量的90%，容量恢复应不低于额定容量的92%。寿命循环寿命（1）25℃,100%深度放电：在带电池管理系统的状态下，电池组的循环寿命应不少于8000次。（2）55℃,100%深度放电：在带电池管理系统的状态下，电池组的循环寿命应不少于3500次。设计寿命在环境温度25℃±2℃的条件下，电池组浮充状况下的寿命不宜小于10年。电安全性能过充电电池组进行过充电试验，应不起火、不爆炸。过放电电池组进行过放电试验，应不起火、不爆炸。电磁兼容性电池组的电磁兼容性应满足NB/T31018-2018中4.4.5的要求。机械安全性能机械性能电池组的机械性能应满足NB/T31018-2018中4.4.4的要求。针刺电池组进行针刺试验，应不起火，不爆炸。BMSBMS在满足GB/T34131-2023的基础上，还应符合本文件的以下要求。基本要求外观BMS外观应符合以下要求：PAGEPAGE5BMSBMS管理数量BMS应能管理不少于电池组所需的总电池单体数量，按式（2）计算电池组总电池单体数量：总单体数量=电池组标称电压÷钛酸锂单体标称电压 2BMS功耗正常工作且非充放电状态下BMS功耗不大于1W。BMS功能要求均衡BMS应具有电池单体电压均衡功能。充电过压保护及恢复包含以下要求：具有电池单体电压过高和电池组总电压过高保护功能；对电池组进行充电，当电池组充电总电压或单体充电电压达到保护点时BMS充电过压保护功能应启动，切断电池组充电电路，保护点电压值可设置；当电池组总电压或单体电压下降到恢复点时，BMS充电过压保护功能应退出，恢复电池组充电电路，恢复点电压值可设置；电池组处于充电过压保护状态时，应保证电池组放电回路处于正常状态。放电欠压保护及恢复包含以下要求：具有电池单体电压过低和电池组总电压过低保护功能；对电池组进行放电，当电池组放电总电压或单体放电电压达到保护点时，BMS应能够切断放电电路，当电池组总电压或电池单体电压上升至恢复点时，BMS放电欠压保护功能应退出，恢复电池组放电电路。保护点电压值和恢复点电压应可设置。输出短路保护电池组输出端出现短路时，BMS应能在2s内切断电路，保证电池组不漏液、不冒烟、不起火、不爆炸，且在故障排除后，对电池组进行瞬时充电，电池组电压应不小于其标称电压。试验方法试验条件除特殊说明，各项试验应在以下条件下进行：a）温度：25℃±2℃；b）相对湿度：45%～85%；c）大气压力：70kPa～106kPa。测量仪表要求测量仪表的要求如表1所示。表1测量仪表要求项目要求电压表精度应不低于0.5级，内阻应不小于10kΩ/V电流表精度应不低于0.5级测量时间的仪表精度应不低于±0.1%恒流源电流连续可调，在充电或放电过程中，其电流变化应在±1%范围内恒压源电压连续可调，其电压变化应在±0.5%范围内电池内阻测试仪精度应不低于0.1mΩ点温计或者温度计精度应不低于±1℃电池充放电测试仪电压电流连续可调，电压输出和检测精度不低于±0.5%，电流输出和检测精度不低于±0.1%外观及标识目测被测电池组的表面、端子、接口、标识等，应符合5.2的要求。充放电方法标准充电标准充电要求如下：电池组标准充电限制电压值为单体充电终止电压值×串联电池数量；以1I1(A）充电，当电池组电压达到充电限制电压时，改为恒压充电，直到充电电流小于或等于0.02I1(A)时停止充电。标准放电标准放电要求如下：电池组标准放电限制电压值为单体放电终止电压值×串联电池数量；以1I1(A）放电，当电池组电压达到放电限制电压或电池单体达到放电终止电压时，放电终止。补充充电补充充电要求如下：电池组补充充电限制电压值为电池组标称电压值；以1I(容量性能倍率放电容量电池组按.4.1规定充满电后，在环境温度25℃±2℃的条件下，分别以1I(A）、4I(A）和6I(5.41.1高温放电容量电池组按6.4.1规定充满电后，将其放入55℃±2℃的高温箱中搁置5h后，以6.4.2标准进行放电至终止，其放电容量应符合5.4.1.2的要求，外观应符合5.2的要求。低温放电容量PAGEPAGE76.5.3.10℃放电电池组按6.4.1规定充满电后，在温度为0℃±2℃的条件下搁置24h，按6.4.2标准进行放电至终止，其放电容量应符合5.4.1.3的要求。6.5.3.2-20℃放电电池组按6.4.1规定充满电后，将其放入-20℃±2℃的低温箱中静置24h后，按6.4.2标准进行放电至终止，其放电容量应符合5.4.1.3的要求，外观应符合5.2的要求。6.5.3.3-30℃放电电池组按6.4.1规定充满电后，将其放入-30℃±2℃的低温箱中静置24h后，按6.4.2标准进行放电至终止，其放电容量应符合5.4.1.3的要求，外观应符合5.2的要求。容量保持与容量恢复能力常温容量保持与容量恢复能力电池组按6.4.1规定充满电后，在室温下存储28天，按6.4.2标准进行放电至终止，计量保持容量；再次按6.4.1规定进行充电，按6.4.2标准进行放电至终止，计量恢复容量。高温容量保持与容量恢复能力电池组按6.4.1规定充满电后，在55℃±2℃环境下存储7天，然后在室温下搁置5h后，按6.4.2标准进行放电至终止，计量保持容量；再次按6.4.1规定进行充电，按6.4.2标准进行放电至终止，计量恢复容量。循环寿命6.7.125℃100%深度放电试验步骤如下：在环境温度为25℃±2℃，且BMS工作的条件下，电池组按6.4.1规定充满电后静置2h，然后按6.4.2标准进行放电至终止，此为一个循环寿命。重复以上步骤，直至电池组出现连续3次放电容量小于其额定值80%的现象时，则认为电池组寿命终止。电池组容量小于80%的放电循环不计入循环次数，电池组的循环寿命应符合5.4.3.1.1的要求。6.7.255℃100%深度放电试验步骤如下：在环境温度为55℃±2℃，且BMS工作的条件下，电池组按6.4.1规定充满电后静置2h，然后按6.4.2标准进行放电至终止，此为一个循环寿命。重复以上步骤，直至电池组出现连续3次放电容量小于其额定值80%的现象时，则认为电池组寿命终止。电池组容量小于80%的放电循环不计入循环次数，钛酸锂电池组的循环寿命应符合5.4.3.1.2的要求。电安全性过充电电池组过充电试验按照下列步骤进行：a）6.4.1b）.5倍或恒流充电时间达到1h时，停止充电。充电电流值取1I(A）与最大持续充电电流两者中的最小值；c）试验后观察1h，电池组应符合5.4.4.1的要求。过放电电池组过放电试验按照下列步骤进行：a）6.4.1充电完成后，以恒流方式放电，当放电时间达到90min0V1I1(A）与最大持续放电电流两者中的最小值；1h5.4.4.2电磁兼容性电磁兼容性试验按照NB/T31018-2018中5.3.17规定方法进行。机械安全性能机械性能机械性能试验按照NB/T31018-2018中5.3.16规定方法进行。针刺本项试验应在无保护单元线路的状态下进行。电池组按6.4.1规定充满电后，将直径3mm～8mm的钨钢针，以10mm/s～40mm/s的速度，从垂直于电池组极板的方向贯穿电池组（钢针停留在电池组中），电池组应符合5.4.6.2的要求。BMSBMS外观要求目视检查BMS元件、线缆及电路板，检查结果应符合5.5.1.1要求。BMS管理单体数目视检查BMS所能管理钛酸锂电池单体数量，检查结果应符合5.5.1.2要求。BMS功耗使BMS处于在线非充放电工作状态，测试BMS功耗，测试结果应符合5.5.1.3要求。均衡功能电池组按6.4.1规定充电至额定容量的90%时停止充电，选取电池组中电压最高的电池单体单独以1I1(A）电流进行充电，直至电池单体容量再次增加其额定容量的3%时停止充电，实现电池组电池单体间的电压不均衡。此状态下BMS应能正常启动电压均衡功能，均衡电流应不小于10mA。对BMS进行断电重启，BMS应能准确识别出电池单体间的电压不均衡状态，并且正常启动电压均衡功能，均衡电流不小于10mA。BMS电压均衡功能启动后，检测并记录电池单体最高电压与电池单体最低电压的差值小于50mV所用时间，此时间应小于24h。充电过压保护及恢复电池组按6.4.1规定完成充电后，逐步增大充电电压，记录电池组充电过压保护功能启动时的电池组电压值。BMS对电池组的充电过压保护及恢复功能应符合5.5.2.2的要求。PAGEPAGE9放电欠压保护及恢复电池组按6.4.1规定完成充电后，以0.33I1(A）电流放电，记录电池组欠压保护功能启动时的电池组电压值。BMS对电池组的放电欠压保护及恢复功能应符合5.5.2.3的要求。输出短路保护电池组按6.4.1规定完成充电后，将电池组的正负极输出端进行短路（短路测试线路电阻应小于5mΩ），BMS对电池组的输出短路保护功能应正常启动，断开短路测试线路，再以0.1I1(A）电流对电池组进行瞬时充电5s，用电压表测量电池组电压，该电压值应符合5.5.2.4的要求。检验规则检验分类检验分为出厂检验和型式检验。表2电池组检验项目及判定序号检验项目出厂检验型式检验要求试验方法1外观√√5.2.1/2标识√√5.2.2/3容量特性25℃1C1(A）放电√√5.4.1.16.5.14C1(A）放电（倍率放电）√6C1(A）放电（倍率放电）√4温度特性55℃1C1(A）放电√5.4.1.26.5.20℃1C1(A）放电√5.4.1.36.5.3.1-20℃1C1(A）放电√6.5.3.2-30℃1C1(A）放电√6.5.3.35容量保持与容量恢复能力√5.4.26.66