前言

　　本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件由国家消防救援局提出。

　　本文件由全国消防标准化技术委员会固定灭火系统分技术委员会(SAC/TC113/SC2)归口。

　　本文件起草单位：XXX

　　本文件主要起草人：XXX

　　本文件为首次发布。

电化学储能系统火灾抑制试验方法

　　警示：本标准的测试是对电化学储能系统进行的火灾测试，测试过程中可能导致爆炸、有毒有害气体的释放、腐蚀液体的排放等，试验过程中有危险电压存在。试验操作应由专业试验人员完成。测试前应充分考虑试验中的风险，做好相应的防护和应急预案，以免对人员和试验设施造成危险；试验应划分测试区域和观测区域，两者之间应保持足够的安全距离，试验过程中试验人员处于观测区域，试验准备和试验过程中试验人员应配备好个人防护用具。

1 范围

　　本文件规定了电化学储能系统火灾抑制试验方法的术语和定义、试验条件、仪器设备、样品、试验布置、试验步骤和试验报告等。

　　本文件适用于额定容量不小于100 kWh的预制舱式磷酸铁锂电池储能系统火灾抑制试验方法。额定容量小于100 kWh的电池储能系统可参照执行。

　　本标准不适用于三元体系的锂离子电池储能系统。

2 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。

　　GB/T 5907消防基本术语第一部分

　　GB/T 36276-2023电力储能用锂离子电池

　　GB/T 44026预制舱式锂离子电池储能系统技术规范

　　GB 44240-2024电能存储系统用锂蓄电池和电池组安全要求

　　DL/T 2528电力储能基本术语

3 术语和定义

　　GB/T 5907、GB/T 36276、GB/T 44026、DL/T 2528中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了其中的主要相关术语和定义。

3.1 电化学储能系统 electrochemical energy storage system

　　由一个或多个电化学储能单元构成，能够实现电能存储、转换及释放功能的设备组合。

　　[来源：DL/T 2528-2022，4.2.1.2]

3.2 预制舱式锂离子电池储能系统 prefabricated cabin type lithium ion battery energy storage system

　　在预制舱体内集成安装锂离子电池阵列、电池管理系统和辅助系统，结合布置在该预制舱内部或外部的储能变流器、变压器等设备，能够独立实现电能存储、转换及释放的设备组合。

　　[来源：GB/T 44026-2024，3.3]

3.3 电池单体 cell

　　能够进行化学能和电能相互转换，实现充放电的基本单元，一般由正极、负极、隔膜、电解质和壳体等组成。

　　[来源：DL/T 2528-2022，4.2.3.1]

3.4 电池模块 battery module

　　通过串联、并联或串并联方式连接，只有一对正负极输出端子的电池组合体。[来源：DL/T 2528-2022，4.2.3.2]

3.5 电池簇 battery cluster

　　由电池模块采用串联、并联或串并联连接方式连接的电池组合体。

　　[来源：DL/T 2528-2022，4.2.3.3]

3.6 电池标称电压 nominal voltage of battery

　　标志或识别一种电池的电压值。[来源：DL/T 2528-2022，4.2.4.1]

3.7 电池能量状态 state of energy:SOE

　　在规定的条件下，电池当前已充电/可放电能量与最大可充电/最大可放电能量的比值，用百分数表示。

　　[来源：DL/T 2528-2022，4.2.4.16]

3.8 热失控 thermal runaway

　　电池单体内部放热反应引起不可控温升的现象。[来源：DL/T 2528-2022，6.1.2]

3.9 起火 fire

　　电池任何部位发生持续燃烧的现象。

　　注：起火不包括火花、闪燃及拉弧现象。

　　[来源：GB/T 36276-2023，3.1.7]

3.10 爆炸 explosion

　　壳体或电池模块外壳破裂，伴随响声，且有固定物质等主要成分抛射的现象。

　　[来源：GB/T 36276-2023，3.1.8]

3.11 漏液 liquid leakage

　　电池内部液体泄漏到壳体外部的现象。

　　[来源：GB/T 36276-2023，3.1.9]

4 试验条件

试验条件应符合下列要求：

　　a) 除另有规定外，试验应在温度5℃～45℃，相对湿度≤80%，大气压力为86 kPa～106 kPa的环境中进行；

　　b) 试验场所应用可靠有效的通风措施，防止可燃气体的积聚；

　　c) 试验场所应具有有效的消防和应急设施。

5 仪器设备

5.1 测量仪器、仪表准确度应不低于以下要求：

　　a) 电压测量装置：±0.5%FS；

　　b) 电流测量装置：±0.5%FS；

　　c) 温度测量装置：±0.1℃；

　　d) 时间测量装置：±0.1 s；

　　e) 尺寸测量装置：±0.1%FS；

　　f) 质量测量装置：±0.5%FS；

　　g) 压力测量装置：±0.5%FS；

　　h) 流量测量装置：±0.5%FS。

　　注：FS为满量程（full scale）

5.2 充放电装置主要技术指标应满足GB/T 36276-2023中6.1.2.2的要求。

5.3 短路试验装置主要技术指标应满足GB/T 36276-2023中6.1.2.6的要求。

5.4 加热装置应采用片状加热装置，其表面应覆盖陶瓷、金属或绝缘层，其功率应满足附录A的相关要求。

5.5 引燃装置应采用脉冲电弧点火装置，点火电压应不小于5 kV，电流应不小于10 mA，应能保证引燃电池热失控产生的气体。

5.6 测试数据（如电压、温度等）的记录间隔不应大于1 s。

6 样品

6.1 试验测试用电池单体、电池模块应与实际工程应用一致，并且满足GB 44240-2024、GB/T36276-2023的相关规定。

6.2 试验测试用电池模块初始化充电按照下列步骤进行：

　　a) 电池模块正负极与充放电装置通过输入输出线缆连接，形成电流回路；

　　b) 以额定放电功率恒功率放电至电池模块放电截止条件，静置10 min；

　　c) 以额定充电功率恒功率充电至电池模块充电截止条件，使电池模块额定能量状态达到100%，静置10 min；

　　d) 初始化充电结束。

6.3 电化学储能系统火灾抑制装置、探测装置（适用时）及报警控制装置（适用时）的主要技术参数应与实际工程应用一致，并且按照试验委托方提供的设计方案进行安装，安装位置、动作逻辑与实际工程应用一致。

7 试验A

7.1 试验布置

7.1.1 试验用电池模块箱体尺寸、预制舱箱体尺寸、电池簇支架结构尺寸和布置形式应与实际工程保持一致。

7.1.2 电化学储能系统火灾抑制装置、探测装置及报警控制装置符合6.3的要求。

7.1.3 典型试验布置可参考图1、图2所示。选取距离火灾抑制装置最远的电池模块作为热失控触发对象，根据火灾抑制装置的喷头保护逻辑在触发电池模块周边布置适当数量的电池模块箱体。

7.1.4 对于风冷电池模块，将引燃装置布置在风冷电池模块进出风口外侧；对于液冷电池模块，可在电池模块箱体侧面或顶部沿箱体长边一侧水平开口，开口面积不应大于侧面面积的5%，将引燃装置布置在液冷电池模块开口处或泄压阀外侧。

7.2 试验步骤

　　试验步骤如下：

　　a）将火灾抑制装置、探测装置、报警控制装置调整至工程实际应用的自动状态；

　　b）采用委托方推荐的热失控触发方法或附录A加热或附录B过充的方式触发热失控；

　　c）电池模块内部电池单体安全阀开启泄气直至发生热失控，此过程中探测装置探测报警，火灾报警与控制装置发出启动火灾抑制装置的信号，火灾抑制装置自动启动；

　　d）记录火灾抑制装置启动时间、明火扑灭时间（适用时）；

　　e）抑制介质开始喷放30 min内，每隔3 min启动引燃装置点火一次；（适用时）

　　f）抑制介质开始喷放24 h后，试验结束，观察试验过程中有无起火、复燃、爆炸现象。

8 试验B

8.1 试验布置

　　试验布置同7.1，可不安装探测装置及报警控制装置。

8.2 试验步骤

8.2.1 具备手动启动功能的火灾抑制装置，试验步骤如下：

　　a) 将火灾抑制装置、探测装置（适用时）及报警控制装置（适用时）调整至工程实际应用的手动启动状态；

　　b) 采用委托方推荐的热失控触发方法或附录A加热或附录B过充的方式触发热失控；

　　c) 电池模块内部电池单体安全阀开启泄气直至发生热失控，启动引燃装置引燃电池热失控释放的可燃气体；

　　d) 起火后持续燃烧1 min，手动启动火灾抑制装置，记录明火扑灭时间；

　　e) 明火扑灭30 min内，每隔3 min启动引燃装置点火一次；（适用时）

　　f) 明火扑灭24 h后，试验结束，观察试验过程中有无复燃、爆炸现象。

8.2.2 具备感温自启动功能的火灾抑制装置，试验步骤如下：

　　a) 将火灾抑制装置、探测装置（适用时）及报警控制装置（适用时）调整至工程实际应用的手动启动状态；

　　b) 采用委托方推荐的热失控触发方法或附录A或附录B的方式触发电池模块热失控；

　　c) 电池模块内部电池单体安全阀开启泄气直至发生热失控，启动引燃装置引燃电池热失控释放的可燃气体；

　　d) 记录火灾抑制装置启动时间、明火扑灭时间；

　　e) 明火扑灭30 min内，每隔3 min启动引燃装置点火一次；（适用时）

　　f) 明火扑灭24 h后，试验结束，观察试验过程中有无复燃、爆炸现象。

9 试验C

9.1 试验布置

9.1.1 试验用电池模块箱体尺寸、预制舱箱体尺寸、电池簇支架的结构尺寸和布置形式应与实际工程保持一致。

9.1.2 电化学储能系统火灾抑制装置、探测装置（适用时）及报警控制装置（适用时）符合6.3的要求。

9.1.3 典型试验布置可参考图3、图4所示。当电池模块列数大于等于3时，选取距离火灾抑制装置最远的第二列第二层电池模块作为热失控触发对象；当电池模块列数小于3时，选取距离火灾抑制装置最远的一列第二层电池模块作为热失控触发对象。在触发电池模块上、下、左（适用时）、右（适用时）各布置1块真实电池模块，其余位置用电池模块箱体填充。

9.1.4 对于风冷电池模块，将引燃装置布置在风冷电池模块进出风口外侧；对于液冷电池模块，可在电池模块箱体侧面或顶部沿箱体长边一侧水平开口，开口面积不应大于侧面面积的5%，将引燃装置布置在液冷电池模块开口处或泄压阀外侧。

9.2 试验步骤

9.2.1 具备手动启动功能的火灾抑制装置，试验步骤如下：

　　a) 将火灾抑制装置、探测装置（适用时）及报警控制装置（适用时）调整至工程实际应用的手动启动状态；

　　b) 采用委托方推荐的热失控触发方法或附录C的方式触发电池模块热失控；

　　c) 电池模块内部电池单体安全阀开启泄气直至发生热失控，启动引燃装置引燃电池热失控释放的可燃气体；

　　d) 起火后持续燃烧3 min，手动启动火灾抑制装置，记录明火扑灭时间；

　　e) 明火扑灭30 min内，每隔3 min启动引燃装置点火一次；（适用时）

　　f) 明火扑灭24 h后，试验结束，观察试验过程中有无复燃、爆炸现象，目标电池模块有无热失控、起火、漏液、爆炸现象。

9.2.2 具备感温自启动功能的火灾抑制装置，试验步骤如下：

　　a) 将火灾抑制装置、探测装置（适用时）及报警控制装置（适用时）调整至工程实际应用的手动启动状态；

　　b) 采用委托方推荐的热失控触发方法或附录C的方式触发电池模块热失控；

　　c) 电池模块内部电池单体安全阀开启泄气直至发生热失控，启动引燃装置引燃电池热失控释放的可燃气体；

　　d) 记录火灾抑制装置启动时间、明火扑灭时间；

　　e) 明火扑灭30 min内，每隔3 min启动引燃装置点火一次；（适用时）

　　f) 明火扑灭24 h后，试验结束，观察试验过程中有无起火、爆炸现象，目标电池模块有无热失控、起火、漏液、爆炸现象。

10 试验报告

试验记录应包含以下数据。

　　a) 火灾试验模型应包含下列信息：

　　——电池单体的型号、生产企业、额定容量；

　　——电池模块的型号、生产企业、额定容量、标称电压、电池单体数量、电池单体串并联方式；

　　——电池模块上下左右间距；

　　——电池预制舱的尺寸。

　　b) 火灾抑制装置的型号、生产企业、喷头型号、喷头布置等关键参数。

　　c) 探测装置及报警控制装置的型号、生产企业。

　　d) 记录试验过程中火灾抑制装置工作压力、流量（适用时）、火灾抑制介质用量。

　　e) 记录试验过程中探测装置及报警控制装置发出预警、报警信号时间。

　　f) 记录明火扑灭时间。

　　g) 试验过程中有无复燃、爆炸、漏液现象。

附录A

（规范性）

热失控触发方法——加热

A.1 目的

　　本附录A规定了电池模块中电池单体加热触发热失控的方法，测试期间应监测被加热电池单体温度，以确定电池是否发生热失控。

A.2 试验样品

　　试验样品应符合6.1、6.2的相关要求。

A.3 试验方法

　　如图A.1所示，选取电池模块中的一侧4个电池单体作为触发对象，触发对象位置的确定应符合最不利原则，如火灾抑制介质释放喷头的最远位置等。分别在两个电池单体之间安装加热装置，并采取紧固措施使加热装置与电池单体紧密接触。加热装置的功率应符合表A.1的要求，加热装置的尺寸规格不应大于电池单体的被加热面。监测加热装置温度、电池表面温度。

　　试验步骤如下：

　　a) 启动加热装置，并以最大功率对触发对象持续加热；

　　b )待单个触发对象发生热失控后，关闭加热装置。

A.4 热失控判定方法

　　参照GB/T 36276-2023中6.7.4.2的相关规定，设定连续监测到三个温升速率值均≥3℃/s或起火或爆炸为发生热失控的判定条件。

A.5 试验记录

　　试验记录应包含以下数据：

　　a)加热装置尺寸、加热装置功率；

　　b)电池单体安全阀开启时间，热失控时间，热失控电池单体的位置。

附录B

（规范性）

热失控触发方法——过充

B.1 目的

　　本附录B规定了电池模块中电池单体过充触发热失控的方法，测试期间应监测被过充电池单体表面温度，以确定电池单体是否发生热失控。

B.2 试验样品

　　试验样品应符合6.1、6.2的相关要求。

B.3 试验方法一

　　选取电池模块中的一侧串并联的4个电池单体为一组作为过充对象，过充对象位置的确定应符合最不利原则，如火灾抑制介质释放喷头的最远位置等。监测电池单体表面温度。

　　试验步骤如下：

　　a)将过充对象电池组正负极与充放电装置通过输入输出线缆连接，形成电流回路；

　　b)启动充放电装置，充电模式设为恒流充电方式，充电电流值为电池组额定充电功率与电池组标称电压比值；

　　c)待单个触发对象发生热失控后，关闭充放电装置。

B.4 试验方法二

　　选取电池模块中的一侧串并联的4个电池单体为一组作为过充对象，过充对象位置的确定应符合最不利原则，如火灾抑制介质释放喷头的最远位置等。监测电池单体表面温度。

　　试验步骤如下：

　　a)利用充放电装置以电池模块额定充放电功率进行充放电，调整电池模块的能量状态为额定充电能量的50%；

　　b)利用充放电装置以触发对象额定充放电功率进行充放电，调整触发对象的能量状态为额定充电能量的95%；

　　c)试验时可去掉电池模块监控电路和保护装置（如熔断器）等，将电池模块正负极与充放电装置通过输入输出线缆连接，形成电流回路；

　　d)启动充放电装置，充电模式设为恒流充电方式，充电电流值为电池模块额定充电功率与电池模块标称电压比值；

　　e)待单个触发对象发生热失控后，关闭充放电装置。

B.5 热失控判定方法

　　参照GB/T 36276-2023中6.7.4.2的相关规定，设定连续监测到三个温升速率值均≥3℃/s或起火或爆炸为发生热失控的判定条件。

B.6 试验记录

　　试验记录应包含以下数据：

　　a)充电电流；

　　b)电池单体安全阀开启时间，热失控时间，热失控电池单体的位置。

附录C

（规范性）

热失控触发方法——模块过充

C.1 目的

　　本附录C规定了电池模块过充触发热失控的方法，测试期间应监测被过充电池模块电压或电池单体表面温度，以确定电池单体是否发生热失控。

C.2 试验样品

　　试验样品应符合6.1、6.2的相关要求。

C.3 试验方法

　　整个电池模块作为触发对象。监测电池模块电压或电池单体表面温度。

　　试验步骤如下：

　　a)试验时可去掉电池模块监控电路和保护装置（如熔断器）等，将电池模块正负极与充放电装置通过输入输出线缆连接，形成电流回路；

　　b)启动充放电装置，充电模式设为恒流充电方式，充电电流值为电池模块额定充电功率与电池模块标称电压比值；

　　c)待触发对象发生热失控后，关闭充放电装置。

C.4 热失控判定方法

　　参照GB/T 36276-2023中6.7.4.2及GB 44240-2024中附录B的相关规定，设定达到下列条件之一为发生热失控的判定条件。

　　a)设定连续监测到大量可燃气体的产生，同时电池模块产生电压降，下降值超过电池单体初始电压的25%；

　　b)连续监测到三个温升速率值均≥3℃/s；

　　c)起火；

　　d)爆炸。

C.5 试验记录

　　试验记录应包含以下数据：

　　a)充电电流；

　　b)电池单体安全阀开启时间，热失控时间，热失控电池单体的位置。

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