ICS27.070 K82 中华人民共和国国家标准 GB/T33339—2016 全 钒液流电池系统 测试方法 Vanadiumflowbatterysystem—Testmethod 2016-12-13发布 2017-07-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 试验项目 1 ………………………………………………………………………………………………… 5 试验准备 2 ………………………………………………………………………………………………… 6 试验条件 2 ………………………………………………………………………………………………… 7 测量仪器 3 ………………………………………………………………………………………………… 8 试验方法 3 ………………………………………………………………………………………………… 9 测试报告 9 ………………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 测试报告 10 …………………………………………………………………………GB/T33339—2016 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC342)归口。 本标准主要起草单位:大连融科储能技术发展有限公司、中国科学院大连化学物理研究所、机械工 业北京电工技术经济研究所。 本标准参加起草单位:中国电力科学研究院、中国科学院金属研究所、佛山市瑞能达特种材料科技 有限公司、清华大学、国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司、上海神力科技有限公司、北京金能燃 料电池有限公司、安徽美能储能系统有限公司、青海百能汇通新能源科技有限公司、中国电器工业协会。 本标准主要起草人:张华民、邹毅、王晓丽、李颖、郑琼、卢琛钰。 本标准参加起草人:来小康、严川伟、陈继忠、王保国、陈晨、李爱魁、张若谷、云廷志、田超贺、骆欣、 秦小州、孟琳、侯垚。 ⅠGB/T33339—2016 全钒液流电池系统 测试方法 1 范围 本标准规定了全钒液流电池系统(简称电池系统)测试方面的术语和定义、试验项目、试验准备、试 验条件、测量仪器和试验方法。 本标准适用于各种规模和应用的电池系统。 本标准不涉及电磁兼容性(EMC)试验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是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/T29840—2013 全钒液流电池 术语 NB/T42040—2014 全钒液流电池通用技术条件 ISO/IECGuide98-3 测量的不确定度 第3部分:测量中的不确定度的表示指南(Uncertaintyof measurement—Part3:Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement) 3 术语和定义 GB/T29840—2013、NB/T42040—2014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GB/T29840—2013中的一些术语和定义。 3.1 全钒液流电池 vanadiumflowbattery;VFB 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。又 称全钒液流电池系统。 注:全钒液流电池主要由功率单元(电堆或模块)、储能单元(电解液及储罐)、电解液输送单元(管路、阀门、泵、换热 器等)和电池管理系统等部分构成。 [GB/T29840—2013,定义2.1] 3.2 荷电状态 stateofcharge;SOC 电池实际(剩余)可放出的瓦时容量与实际可放出的最大瓦时容量的比值。 [GB/T29840—2013,定义2.22.4] 4 试验项目 表1给出了与电池系统相关的性能试验和安全试验项目。 1GB/T33339—2016 表1 试验项目及试验分类 序号 性能 安全 1 电堆一致性试验 过充电试验 2 额定功率试验 过放电试验 3 最大放电功率试验 阻燃性能试验 4 最大充电功率试验 氢气泄漏试验 5 额定瓦时容量试验 绝缘电阻试验 6 最大瓦时容量试验 — 7 电池系统额定能量效率试验 — 8 容量保持能力试验 — 9 低温储存性能试验 — 10 高温储存性能试验 — 11 过载能力试验 — 12 状态参数精度试验 — 13 SOC精度试验 — 14 保护功能试验 — 5 试验准备 5.1 概述 对于每项试验来说,应选择适合的测量仪器及设备,并制定试验计划,以便将不确定因素减到最少。 试验各方应以本标准为基础,制定书面试验计划,下列各项应列入试验计划: a) 目的; b)测试规范; c)测试人员资格; d)结果不确定度符合ISO/IECGuide98-3要求; e)对测量仪器及设备的要求; f)测试参数范围的估计; g)数据采集计划(符合5.2的要求)。 5.2 数据采集和记录 为满足目标误差要求,数据采集系统和数据记录设备应满足采集频次与采集速度的需要,其性能应 优于试验设备。 6 试验条件 除非另有要求,否则试验应在本标准规定的试验条件下进行: ———环境温度:25℃±5℃; 2GB/T33339—2016 ———空气湿度:5%~95%; ———电解液温度:30℃±5℃。 7 测量仪器 7.1 概述 测量仪器应按国家有关计量检验规程或有关标准检验合格并在有效期内,并应满足制造商规定的 测量精度指标。 7.2 电气测量 7.2.1 仪表量程 所用仪表的量程应随被测电流和电压的量值确定,即读数应在量程的后三分之一的范围内。 7.2.2 电压测量 测量电压的仪表应是具有不低于0.5级精度的电压表,其内阻至少为1kΩ/V。 注:上述电压的测量也可以采用具有同等精度的其他测量仪器。 7.2.3 电流测量 测量电流的仪表应是具有不低于0.5级精度的电流表。 注:上述电流的测量也可以采用具有同等精度的其他测量仪器。 7.2.4 电能测量 测量电能的仪表应是具有不低于0.5级精度的电能测量仪表。 7.3 温度测量 测量温度的温度计应具有适当的量程,其分度值不大于1℃,标定准确度应不低于0.5℃。 7.4 时间测量 测量时间的仪表应按时、分、秒分度,准确度不低于±1s/h。 7.5 信号测量 测量信号变化的仪表应为带宽不低于40MHz,采样速率不低于1GS/s的示波器。 7.6 气体浓度测量 测量氢气浓度的仪表应具有适当的量程,其精度应不低于±5%F.S.。 8 试验方法 8.1 性能试验 8.1.1 电堆一致性试验 8.1.1.1 能量效率一致性试验 按照如下步骤进行能量效率一致性试验: 3GB/T33339—2016 a) 电池系统充电至100%SOC; b)电池系统以额定功率进行放电直至放电截止条件; c)电池系统以额定功率进行充电直至充电截止条件; d)电池系统以额定功率进行放电直至放电截止条件; e)重复c)~d)步骤3次; f)记录每个电堆每次充放电循环的放电瓦时容量和充电瓦时容量; g)按式(1)分别计算每个电堆的能量效率; 注:对于大规模电池系统,考虑到测试的可操作性,可以选用单元电池系统代替电池系统整体进行测试。 ηstack,i=Ed1 Ec1+Ed2 Ec2+Ed3 Ecæ èçö ø÷ 33 …………………………(1) 式中: ηstack,i———第i个电堆的能量效率; Edn———电堆第n个充放电循环所放出的能量,单位为瓦时(W·h); Ecn———电堆第n个充放电循环所消耗的能量,单位为瓦时(W·h)。 h) 按式(2)计算电堆性能极差系数。 κstack=(ηstack,max-ηstack,min) ηstack,avg×100%…………………………(2) 式中: κstack ———极差系数; ηstack,max———电池系统所有电堆中的能量效率最大值,%; ηstack,min———电池系统所有电堆中的能量效率最小值,%; ηstack,avg———电池系统所有电堆的能量效率的平均值,%。 8.1.1.2 电压极差试验 按照如下步骤进行电压极差试验: a) 将电池系统充电至100%SOC; b)电池系统以额定功率进行放电; c)每隔一定时间测量并记录每个电堆的电压Udn,直至放电末期测试点应不少于5个,每个测试 点时间间隔应保持一致; d)电池系统继续放电至放电截止条件; e)电池系统以额定功率进行充电; f)每隔一定时间测量并记录每个电堆的电压Ucn,直至充电末期测试点应不少于5个,每个测试 点时间间隔应保持一致; 注1:建议放电末期的SOC为20%,充电末期的SOC为80%。 注2:测量间隔时间可由用户和制造商协商确定。 g)按式(3)分别计算电堆充电过程和放电过程的电压极差并形成数据表格。 注3:对于大规模电池系统,考虑到测试的可操作性,可以选用单元电池系统代替电池系统整体进行测试。 ΔUstack,n=Ustack,n,max-Ustack,n,