鉅大LARGE | 點擊量:1521次 | 2020年04月07日
鋰離子電池儲能系統(tǒng)BMS的功能安全分析與設計
近兩年,我國儲能產(chǎn)業(yè)迎來爆發(fā)式上升。相較于其他儲能技術,由于生產(chǎn)技術的快速進步、制造成本的逐步下降等因素,鋰離子電池具備更顯著的競爭力,在儲能領域的市場滲透率越來越高。
作為對電池進行監(jiān)控和管理的電子裝置,電池管理系統(tǒng)是儲能系統(tǒng)的核心部件之一,其功能安全(functionalsafety)是設備安全的重要組成部分,重要是從電子電路相關的控制系統(tǒng)考慮,著重防止由于受控設備及其相關系統(tǒng)在故障或者失效的情況下導致的風險。由于它關系到整個鋰離子儲能電站的安全穩(wěn)定運行,歐美儲能市場已通過相關法令或標準明確將此部分內(nèi)容列為準入條款。國內(nèi)電化學儲能行業(yè)在功能安全方面的重視度也日益提高。但由于鋰離子電池儲能行業(yè)為新興產(chǎn)業(yè),目前尚未有針對此類產(chǎn)品的專門的功能安全標準,更多的是參考通用的電子設備功能安全標準IEC61508及IEC60730-1,導致了儲能產(chǎn)品在實際功能安全設計和驗證的理解和操作的困難。為了正確高效地實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)功能安全設計和驗證,本文基于IEC61508和IEC60730-1附錄H對鋰離子電池儲能產(chǎn)品的功能安全設計和驗證進行了梳理,其他類型的電化學儲能系統(tǒng)也可參考。
文章針對鋰離子電池儲能系統(tǒng)BMS的產(chǎn)品特點,從系統(tǒng)的危險識別和風險分析、整體安全要求確定和安全功能分配、安全完整性實現(xiàn)及驗證三個重要分析步驟,參照IEC61508、IEC60730-1等相關參考標準梳理了電池儲能系統(tǒng)BMS功能安全的分析與設計過程。分析結果表明,選擇失效模式影響和診斷分析(FMEDA)以及風險矩陣法(RM),可靠性框圖法(RBD),適合于儲能系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)BMS的功能安全分析和設計。依照IEC61508、IEC60730-1等相關標準,結合儲能系統(tǒng)產(chǎn)品的特點,選擇正確的分析設計路徑,可以確保儲能系統(tǒng)BMS的功能安全完整性等級(SIL)有效達成,為儲能電站設計開發(fā)者供應參考。
電池管理系統(tǒng)(BMS)是鋰離子電池儲能系統(tǒng)的核心部件之一,其可靠性和安全性是儲能系統(tǒng)推廣應用過程中關鍵性技術難題?;趪鴥?nèi)外相關技術標準梳理以及實際工程相關經(jīng)驗,本文詳細總結了BMS功能安全分析設計的具體過程和實用方法,具體包括系統(tǒng)分析、危險識別和風險分析、整體安全要求確定及安全功能分配、安全完整性實現(xiàn)及驗證等環(huán)節(jié)。本文研究成果填補了國內(nèi)有關儲能系統(tǒng)鋰離子電池BMS功能安全設計研究方面的空白,為電池系統(tǒng)的安全設計、安全驗證、安全評估工程師供應參考,對我國儲能電池系統(tǒng)的功能安全標準規(guī)范的研究和制定也有參考借鑒意義。本文所供應僅是其中一種可行方法,從業(yè)工程師要根據(jù)儲能系統(tǒng)的實際應用場景和各公司的能力進行合理選擇。