全钒液流电池 安全要求 GB/T34866-2017

前言

中华人民共和国国家标准

全钒液流电池 安全要求

Vanadium flow battery-Safety requirements

GB/T 34866-2017

2017-11-01发布 2018-05-01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

    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/TC 342）归口。
    本标准起草单位：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、国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司、中国科学院金属研究所、清华大学、中国电力科学研究院、上海神力科技有限公司、中国电器工业协会。
    本标准主要起草人：张华民、王晓丽、李颖、田超贺、郑琼、卢琛钰、马相坤、李爱魁、严川伟、王保国、来小康、陈继忠、张若谷、侯垚。

1 范围

    本标准规定了全钒液流电池系统（以下简称电池系统）的安全性能要求，以保证电池系统在正常使用以及合理的、可合理预见到的误使用情况下安全工作。
    本标准适用于无危害（未划分类别）的室内或室外区域使用的电池系统。
    本标准规定的危害情况仅限于可能对人身造成的伤害或可能对电池系统之外造成的破坏。
    本标准规定的危害情况不包括对电池系统本体的危害。

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 4962 氢气使用安全技术规程
    GB/T 21109.3 过程工业领域安全仪表系统的功能安全 第3部分：确定要求的安全完整性等级的指南
    GB/T 29840-2013 全钒液流电池 术语
    GB 50057 建筑物防雷设计规范
    GB 50169 电气装置安装工程 接地装置施工及验收规范
    GB 51048 电化学储能电站设计规范
    IEC 61882 危险性与可操作性研究（HAZOP研究）应用指南［Hazard and operability studies(HAZOP studies)-Application guide]
    ISO 14121 机械安全 风险评价的原则（Safety of machinery-Principles of risk assessment）

3 术语和定义

    GB/T 29840-2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便干使用，以下重复列出了GB/T 29840-2013中的一些术语和定义。
3.1 伤害 harm
    对人体健康的损伤或者危害，对财产或环境的损害。
3.2 风险 risk
    对发生伤害的可能性及伤害的严重性的综合衡量。
3.3 安全 safety
    免除了不可接受的风险的状态。
3.4 预期的使用 intended use
    按供方提供的信息对产品、过程或服务的使用。
3.5 可合理预见的误使用 reasonable foreseeable misuse
    未按供方的规定对产品、过程或服务的使用，但这种结果是由很容易预见的人为活动所引起的。
3.6 泄漏 leakage
    电解液从电堆、系统管路及电解液储罐渗漏或者流出的现象。
    ［GB/T 29840-2013，定义2.18］

4 安全要求和保护性措施

4.1.1 制造商应确保：
    ——确定在电池系统的预期使用寿命内所有可预见的伤害；
    ——根据GB/T 21109.3、IEC 61882或ISO 14121等对上述每种伤害的发生几率及严重性进行过风险评估；
    ——尽可能地在设计过程中，消除或减少所评估风险的因素；
    ——对未消除或无法消除的各种风险采取了必要的保护措施（例如提供报警和安全装置）；
    ——用户已被告知了需要采用的附加安全措施。
4.1.2 电池系统应满足以下总体安全要求：
    ——电池系统的设计和结构应在预期的使用和可合理预见的误使用条件下满足安全性要求；
    ——电池系统可以承受使其失效的误用，同时不应产生明显的伤害。
4.2 一般要求
4.2.1 在设计、制造、安装、调试、使用和维护电池系统时，应避免在上述过程中所释放的各种气体、液体、粉尘或蒸气造成的各种风险。
4.2.2 设计、制造电池系统时，在保证材料性能的前提下应充分考虑安全性因素。
4.2.3 泵、阀门、管路等部件的选择应充分考虑电解液组分的浓度、体积以及相关标准和规范。
4.2.4 在正常使用、可合理预见的误使用和运输等情况下，电池系统应具有一定的抗跌落、抗振动、抗挤压、耐受温度和大气压力等环境变化的安全结构。
4.2.5 电池系统在设计过程中应考虑可以预见的危险性气体，并安装具有排放或处理上述气体功能的装置。
4.2.6 电池系统在设计过程中应考虑可以预见的危险性液体泄漏，并安装具有收集、循环利用或安全处理上述液体功能的装置。
4.2.7 电池系统在合适的位置应有必要的监控设备及报警装置。
4.2.8 监控和传感装置的设计和安装应可靠、适用，安装位置应满足维护要求。
4.2.9 液流电池室布置、消防、土建应符合GB51048的要求。
4.3 电气安全要求
4.3.1 制造商应提供减缓或者防止电池系统发生短路的方法，包括但不限于以下方法：
    a）发生短路故障时，停止电池系统的运行；
    b）电堆串联所形成的完整支路上应至少配备一个电流断路器、熔断器或具有同等功能的电路断开装置。
4.3.2 电池系统的接地应符合GB50169的规定。
4.3.3 对于室外放置的电池系统，应配备连接牢固的防雷接地装置，并符合GB50057的规定。
4.4 气体安全要求
4.4.1 电池系统运行中会产生微量的氢气等危险性气体，应配备相应的气体排放或处理装置，以便控制危险气体的浓度在安全范围内。
4.4.2 气体排放或处理装置应符合制造商设计、制造和安装的要求。
4.4.3 气体排放装置可以选择自然通风方式或机械通风方式，机械通风装置的通风频率、通风速度和结构应符合相关标准的规定。
    注：对于室内安装的电池系统，建议配备机械通风装置，以保持室内的危险气体浓度在安全范围内。
4.4.4 在进行电池系统调试、运行和维护时，通风装置应保持工作状态。
4.4.5 通风装置的排气管道末端应置于室外安全地区并标识，远离火源和进风口。
4.4.6 为监控和预警可能产生的危险，可以选择性地在电池系统合适位置配置气体浓度感应装置和报警装置。
4.4.7 正常稳定运行条件下，危险气体的排放应符合GB4962的规定。
4.5 液体安全要求
4.5.1 考虑到电池系统在安装、调试、运行、维护过程可能会泄漏具有一定腐蚀性的电解液，应配备漏液收集装置收集漏液，避免因电解液泄漏带来的危害。漏液收集装置应至少实现收集、循环利用或安全处理等功能中的一项，漏液收集装置可采用但不限于：
    ——液滴收集盘；
    ——防溢流挡板；
    ——漏液汇集流道；
    ——二次围堰；
    ——漏液收集储罐/池；
    ——中和储罐/池。
4.5.2 漏液收集装置应由耐酸腐蚀材料制成，或者与电解液接触的表面涂覆耐酸腐蚀层。
4.5.3 对可预见的与泄漏电解液接触的区域和部件应涂覆耐酸腐蚀层。箱式电池系统的箱体内壁应进行耐酸腐蚀处理。
4.5.4 对漏液多发位置宜配置传感装置，在漏液发生时可提供报警信息。
4.5.5 进行电池系统安装和维护过程中接触电解液的操作人员应经过培训。为防范可能的危害，应佩戴相应的防护用具（例如安全眼镜、防护手套、防护服、耐酸鞋等）。
4.6 机械安全要求
4.6.1 电池系统主要部件（包括但不限于电堆、电解液储罐、管路系统、电池管理系统）及其他辅助结构在设计制造时应充分考虑稳定性和强度，以便在预定的运行条件下使用时不会发生倾斜、翻倒、坠落或意外移动的风险。
4.6.2 在设计、制造、安装、调试、使用和维护电池系统过程中有供操作人员活动、站立的位置时，应有防止操作人员在上述部件上滑倒、绊倒或跌落的措施。
4.7 运行安全要求
4.7.1 启动
    电池系统应配备自动保护及锁死装置以保证正确启动。
4.7.2 紧急停机功能
    为了避免电池系统可能因为误操作或者其他原因导致的不可控制的危害（该危害无法被电池管理系统更正），电池系统应具有可实现手动和自动控制的紧急停机装置。
4.8 安装与运行过程安全要求
4.8.1 电池系统的安装应符合制造商的要求。
4.8.2 应避免在安装过程中所释放的各种气体、液体、粉尘或蒸气造成的各种风险。
4.8.3 安装过程中人员应避免接触可能产生的带电部件。
4.8.4 安装过程中可能存在的危险或危害，应提供必要的安全标识。
4.8.5 制造商在产品说明书中应提供必要的安全预案说明。操作人员在进行调试、维护和清洁等工作时应参考以上说明，保证以上过程中人员及其他设备的安全。
4.8.6 操作人员对电池系统进行维护过程中应使用必要的工具，对于存在电气危害、电解液危害的操作应配备相应的安全工具及防护用具（例如带有绝缘手柄的工具、绝缘手套、防酸服等）。
4.8.7 电池系统处于运行状态时，操作人员在进行维护过程中，应避免使用明火或可能产生电弧的设备。

5 标识

5.1 电池系统应有适当的警示标识，标识内容包括电气危害、可燃气体危害和腐蚀性液体危害等。
5.2 警示标识应清晰可辨，并置于危害源附近的合适位置。

6 运输、贮存和废弃处置

6.1 运输
6.1.1 电池系统的运输温度应符合制造商规定的要求。
6.1.2 电池系统运输过程中，不得受剧烈机械冲撞、暴晒、雨淋，不得倒置。
6.1.3 在装卸过程中，电池系统应轻搬轻放，严禁摔掷、翻滚、重压。
6.2 贮存
6.2.1 电池系统在设计及包装时应使其能够安全贮存而不受损坏（例如具有足够的稳定性和特别加固等）。
6.2.2 电池系统宜贮存在温度0℃～40℃（或者制造商规定的温度范围）、干燥、清洁及通风良好的仓库内。
6.2.3 电池系统应不受阳光直射，距离热源不得少于2m。
6.2.4 电池系统不得倒置，并避免机械冲击和重压。
6.3 废弃处置
    对于废弃的电池系统部件和材料（例如电堆、电解液等），制造商应提供部件和材料的废弃处置要求和方法或者可供参考的规范。