1T/XDHX000X—20XX電化學儲能電池全壽命周期綜合性能評價導則本文規定了電化學儲能電池(以下簡稱“儲能電池”)全生命周期下綜合性能評價的總體要求、評價項目與內容和評價結論的技術要求，描述了電力系統在電源側、電網側和負荷側不同應用場景下的場景需求和儲能電池綜合性能的評價方法。本文件適用于布置在電力系統電源側、電網側和負荷側的不同儲能電池進行綜合性能評估，涵蓋儲能電池從原材料提取、生產制造、運行維護、梯次利用到最終回收的全過程。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/TGB/TGB/TGB/T31464325093627636280電網運行準則全釩液流電池通用技術條件電力儲能用鋰離子電池電力儲能用鉛炭電池GB/T43526-2023用戶側電化學儲能系統接入配電網技術規定GB/T36547電化學儲能系統接入電網技術規定GB/T36548電化學儲能系統接入電網測試規范GB/T36549電化學儲能電站運行指標及評價GB/T36558電力系統電化學儲能系統通用技術條件GB/T38755電力系統安全穩定導則NB/T33015電化學儲能系統接入配電網技術規定DL/T2314電廠側儲能系統運行管理規范DL/T2528電力儲能基本術語DL/T5810電化學儲能電站接入電網設計規范DL/T5816分布式電化學儲能系統接入配電網設計規范3術語和定義GB/T36547、DL/T2528、GB/T31464界定的術語和定義適用于本文件。3.1全壽命周期性能Fulllifecycleperformance從生產制造到廢棄處理整個生命周期內的性能表現。這包括電池的生產、使用、維護、再利用和回收等各個環節，旨在全面評估電池在環境、經濟和社會方面的影響以及可持續性。3.2日歷老化CalendarAging電池在長時間擱置（非使用狀態）時，即使未進行充放電循環，容量仍會因化學材料自然分解而逐漸下降。3.3循環老化CycleAging指電池在反復充放電過程中，因電化學副反應導致不可逆的容量損失。3.4極化Polarization電池充放電時因歐姆電阻、電化學反應遲滯導致的電壓偏移，分為歐姆極化、濃差極化和活化極化。T/XDHX000X—20XX24符號、代號和縮略語下列縮略語適用于本文件。4.1DOD放電深度（DepthOfDischarge)4.2SOC荷電狀態(StateOfCharge)4.3SOH健康狀態(StateOfHealth)5總則5.1電化學儲能電池在其使用周期內應滿足在不同場景下的應用需求，儲能接入電網的安全性測試方法應滿足GB/T36548的要求。5.2電化學儲能系統的設備安全、運行維護、檢修試驗等應滿足GB/T42288的相關要求。5.3電網側電化學儲能接入35kV以下等級電網應滿足DL/T5816相關要求，接入35kV以上等級電網應滿足DL/T5810的相關要求。5.4負荷側電化學儲能系統設計應滿足GB51048的要求，電池系統、電池管理系統、變流器、等主要設備應滿足GB/T36558的相關要求。5.5電源側電化學儲能接入電網，作為電力系統或間接調度對象，應遵守GB/T36547、GB/T38755及電力系統的相關規定。5.6電化學儲能電池性能評價應采用現場實驗和現場核查的方法進行。5.7電化學儲能電池應對自身全生命周期的每個環節進行綜合性能評價，并形成評價報告。5.8電化學儲能電池性能評價結論應滿足符合性判定，對于不符合的儲能電池，應給予改進措施或退役。6評價項目和內容6.1充放電能量充電能量：在環境溫度(25±2)。C下靜置5h，以恒額定功率放電至截止電壓，靜置10min，而后以恒額定功率充電至截止條件，靜置10min，記錄充電能量。放電能量：在環境溫度(25±2)。C下靜置5h，以恒額定功率充電至截止條件，靜置10min，而后以恒額定功率放電至截止電壓，靜置10min，記錄放電能量。6.2能量效率電池的能量效率是指儲能電池的輸出電量與輸入電量之比：式子中：Edischar—放電過程釋放的總能量，單位為瓦時(Wh)；Echar—充電過程釋放的總能量，單位為瓦時(Wh)。6.3響應速度a)充電響應時間電化學儲能電池充電功率從0到達到額定功率90%的時間。b)放電響應時間電化學儲能電池放電功率從0到達到額定功率90%的時間。c)充電到放電的轉換時間電化學儲能電池充電功率為額定功率90%轉換為放電功率達到額定功率90%的時間。d)放電到充電的轉換時間電化學儲能電池放電功率為額定功率90%轉換為充電功率達到額定功率90%的時間。6.4充放電倍率電池充放電倍率表示當前電流與電池額定容量的比值，用于量化電池在單位時間內充放電的強度，計算公式如下：T/XDHX000X—20XX3(2)式子中：C—充放電倍率，無單位；I—充放電電流，單位為安培(A)；Q—電池的額定容量，單位為安時(Ah)。6.5循環壽命在環境溫度20°±5°下，電池本體溫度控制在35°以下進行循環壽命實驗。電池以0.2C恒流放電直至到截止電壓。循環放電實驗：以0.1C恒流充電，時長16h，而后以1/4C恒流放電20h20min，第一次循環放電；以1/4C恒流充電，時長3h10min，而后以1/4C恒流放電20h20min，第2~48次循環放電；以1/4C恒流充電，時長3h10min，而后以1/4C恒流放電直至電池到達截止電壓，第49次循環放電；以0.1C恒流充電，時長16h，靜置1h~4h，而后以0.2C恒流放電直至電池到達截止電壓，第50次循環放電。重復循環放電實驗，直至任意一個第50次循環放電時間少于3h為止。電池的循環壽命可用電池的健康程度來表征，計算公式如下:式子中：C—當前時刻電池實際容量值，單位為安時(Ah)；Cnew—電池剛出廠時刻的容量值，單位為安時(Ah)；Cend—電池壽命終止時的容量值，單位為安時(Ah)。電池健康狀態低于80%儲能電池停止使用。6.6能量密度電池能量密度分為質量能量密度和體積能量密度，計算公式如下：式子中：C—當前時刻電池實際容量值，單位為安時(Ah)；V—電池平臺電壓，單位為伏特(V)；M—電池質量，單位為千克(KG)。式子中：C—當前時刻電池實際容量值，單位為安時(Ah)；V—電池平臺電壓，單位為伏特(V)；L—電池體積，單位為升(L)。6.7功率密度電池功率密度表示單位體積或單位面積內的功率輸出或能量轉換速率，計算公式如下：體積功率密度(6)式子中：P—當前時刻電池功率輸出，單位為瓦(W)；L—電池體積，單位為升(L)。面積功率密度(7)式子中：P—當前時刻電池功率輸出，單位為瓦(W)；A—電池表體積，單位為平方米(m2)。6.8放電深度電池放電量與電池額定容量的百分比，用以量化電池的放電程度，表征其容量使用狀態，計算公式如下：(8)式子中：Qi—當前時刻電池剩余電量，單位為安時(Ah)；T/XDHX000X—20XX4Q—電池的額定電量，單位為安時(Ah)。6.9自放電率電池在長期靜置后自然失去電能的速率，表征其健康狀態，計算公式如下：(9)式子中：C0—為靜置前的電池容量，單位為安時(Ah)；1—為靜置后的電池容量，單位為安時(Ah)。6.10庫倫效率電池單體放電容量與充電容量的比值，反映電池內部化學反應的不可逆損耗，計算公式如下：(10)式子中：Cdischar—電池單體放電容量，單位為安時(Ah)；Cchar—電池單體充電容量，單位為安時(Ah)。6.11持續充電的耐久性電池以0.2C恒流放電直至到截止電壓，在環境溫度度20°±5°下進行持續充電耐久性實驗。以0.05C恒流充電，充電時長91d，然后以0.2C恒流放電直至截止電壓，循環4次，第四次的循環放電時間不少于3h。循環期間，溫度不超過25°,可采取預防措施。6.12過充電接受能力在環境溫度度20°±5°下電池以0.2C恒流放電直至到截止電壓。在環境溫度度20°±5°下電池以0.1C恒流充電48h，充電完成后,在環境溫度度20°±5°下電池靜置1h~4h。然后在環境溫度度20°±5°下電池以0.2C恒流放電直至截止電壓，放電時長不少于5h。6.13安全性能a)電化學儲能電池初始化放電后以額定恒功率放電1h，不應膨脹、不應漏液、不應冒煙、不應起火、不應爆炸；b)電化學儲能電池初始化充電后以額定恒功率充電1h，不應膨脹、不應漏液、不應冒煙、不應起火、不應爆炸；c)電化學儲能電池初始化充電后過充電1h，外遇明火，不應爆炸；d)電化學儲能電池充電后由1.5m高度自由跌落到水泥地面，不應冒煙、不應起火、不應爆炸；6.14熱安全性能電池單體熱安全性能試驗應符合GB/T36276相關要求，按照下列步驟進行：a)將完成初始化充電的試驗樣品置于絕熱模擬裝置內，連接溫度數據采樣線；b)設置絕熱模擬裝置試驗起始溫度為40℃、試驗溫升步長為5℃、試驗終止溫度為130℃、溫度數據采樣周期為0.01min；c)加熱試驗樣品至表面溫度達到40C時保持當前溫度，靜置5h，記錄時間、溫度；d)繼續加熱試驗樣品至表面溫度達到45℃時保持當前溫度，靜置1h，記錄時間、溫度；e)控制試驗裝置恒定當前溫度20min，記錄時間、溫度，計算溫升速率；f)以5℃為步長逐次遞增試驗樣品表面溫度至130℃,重復步驟d)~e)；g)停止加熱，待試驗樣品表面溫度恢復至室溫，拆除數據采樣線，取出試驗樣品；h)記錄試驗現象，包括膨脹、漏液、冒煙、起火、爆炸、外殼破裂及破裂位置；i)重復步驟a)～h)至所有試驗樣品完成試驗。6.15熱失控性能電池單體熱失控性能試驗應符合GB/T36276相關要求，按照下列步驟進行：a)將完成初始化充電的試驗樣品置于熱失控試驗裝置中；b)按表1的要求選取加熱部件和溫度傳感器并布置于試驗樣品表面，設置溫度采樣周期為1s，設定連續監測到三個溫升速率值均>3℃/s或起火或爆炸為發生熱失控的判定條件；c)連接試驗樣品與充放電裝置及其電壓數據采樣線；T/XDHX000X—20XX5d)以I=PN/UN恒流充電，啟動加熱記錄時間、電壓、電流、溫度、溫升速率，記錄試驗現象，包括膨脹、漏液、冒煙、起火、爆炸、外殼破裂及破裂位置；e)觸發發生熱失控的判定條件或溫度達到300℃或試驗時間達到4h時，停止充電和加熱，觀察1h，記錄時間、電壓、溫度、溫升速率，記錄試驗現象，包括膨脹、漏液、冒煙、起火、爆炸、外殼破裂及破裂位置；f)斷開試驗樣品和充放電裝置的連接，拆除加熱部件和數據采樣線，取出試驗樣品；g)記錄發生熱失控時的溫度為熱失控溫度；h)重復步驟a)～g)至所有試驗樣品完成試驗。表1熱失控性能試驗加熱及采樣要求w.hwE<50驗樣品側面，覆6.16熱失控擴散性能電池模塊熱失控擴散試驗應符合GB/T36276相關要求，按照下列步驟進行：a)將完成初始化充電的試驗樣品置于熱失控試驗裝置中；b)以電池模塊中心位置的電池單體或最小并聯單元為熱失控觸發對象，將其正負極與充放電裝置及其電壓數據采樣線連接，并保持熱失控觸發對象與相鄰電池的電氣連接件；c)將溫度傳感器布置于觸發對象所有電池單體的表面與正負極柱等距且離正負極柱最近的位置設置溫度采樣周期為1s，設定連續監測到三個溫升速率值均>3℃/s或起火或爆炸為發生熱失控的判定條件；d)以與觸發對象相鄰的兩個電池單體為熱失控監測對象，將溫度傳感器布置于緊鄰觸發對象的監測對象表面的對側中心位置或監測對象正負極柱所在表面且與正負極柱等距的位置；e)以觸發對象的額定功率與其標稱電壓的比值作為電流值對觸發對象進行恒流充電，記錄觸發對象的時間、電壓、電流、溫度、溫升速率，記錄監測對象的時間、電壓、溫度、溫升速率，記錄電池模塊的試驗現象，包括膨脹、漏液、冒煙、起火、爆炸；f)當觸發對象所有電池單體達到發生熱失控的判定條件或溫度達到300℃或試驗時間達到4h或監測對象達到發生熱失控的判定條件時，停止充電，觀察1h，記錄時間、電壓、溫度、溫升速率，記錄電池模塊的試驗現象，包括膨脹、漏液、冒煙、起火、爆炸；g)進行絕緣試驗；h)斷開試驗樣品和充放電裝置的連接，拆除數據采樣線，取出試驗樣品；i)以發生熱失控的判定條件判定監測對象是否發生熱失控。7應用場景7.1電源側儲能電池應用場景a)平抑新能源波動。儲能電池的6.3、6.5、6.6評價指標應可支撐新能源機組并網，6.6評價指標應可平抑新能源機組發電的隨機性；b)輔助頻率調節。新能源機組出力的波動性對電力系統的頻率穩定造成沖擊，電池儲能快速響應頻率變化，短時間內吸收或釋放電能，儲能電池的6.3、6.4、6.7評價指標應可滿足輔助頻率調節的需求，6.3評價指標應可滿足儲能參與調頻毫秒級的響應需求；T/XDHX000X—20XX6c)促進新能源消納。儲能電池的6.3、6.5、6.6評價指標可滿足新能源消納需求，6.6評價指標應足以消納當天新能源發電最大值；d)電源側儲能應定時評價6.5、6.8、6.9、6.10等涉及電池健康程度的評價指標，并抽樣進行6.13、6.14、6.15、6.16評價指標的安全檢測試驗。7.2電網側儲能電池應用場景a)儲能電池通過儲能變流器并網后，儲能電池的6.3評價指標與儲能變流器動作時間之和滿足GB/T43526-2023規定；b)儲能電池通過儲能變流器并網后參與電網一次調頻，儲能電池的6.3評價指標中充/放電響應時間與儲能變流器動作時間之和少于500ms；c)儲能電池通過儲能變流器并網后參與電網二次調頻，儲能電池的6.2評價指標測試結果滿足要求，儲能電池的6.3評價指標中充/放電轉換時間與儲能變流器動作時間之和少于1000ms；d)儲能電池通過儲能變流器并網后參與調峰，儲能電池的6.4、6.7、6.8評價指標滿足調峰能量需求；e)電網側儲能應定時評價6.5、6.8、6.9、6.10等涉及電池健康程度的評價指標，并抽樣進行6.13、6.14、6.15、6.16評價指標的安全檢測試驗。7.3負荷側儲能電池應用場景a）并網點電壓跌落期間，儲能電池的6.1評價指標滿足GB/T43526-2023；b）并網點電壓升高期間，儲能電池的6.1評價指標滿足GB/T43526-2023：c）系統頻率46.5≤f≤51.5時，儲能電池的6.3和6.9評價指標應滿足GB/T43526-2023；d）負荷側儲能應定時評價6.5、6.8、6.9、6.10等涉及電池健康程度的評價指標，并抽樣進行6.13、6.14、6.15、6.16評價指標的安全檢測試驗。8結果計算和評價8.1結果計算儲能電池全壽命周期綜合性能得分按式(11)計算：