□茅龔丹

上海電氣集團股份有限公司 中央研究院 上海 200070

儲能電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展動態(tài)

□茅龔丹

上海電氣集團股份有限公司 中央研究院 上海 200070

論述了國內(nèi)外儲能電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究現(xiàn)狀，梳理了儲能電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的體系框架，并介紹了儲能電池檢測認(rèn)證機構(gòu)，以及相關(guān)認(rèn)證要求。

1 國外儲能電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀

近年來，智能電網(wǎng)和新能源汽車已經(jīng)成為全球產(chǎn)業(yè)競爭的熱點領(lǐng)域，由此帶來的標(biāo)準(zhǔn)競爭也日趨激烈，儲能和動力電池標(biāo)準(zhǔn)化成為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、國際電工委員會（IEC），以及歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會（CEN）、歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會（CENNELEC）、美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）、美國汽車工程師協(xié)會（SAE）等標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)的工作重點之一[1]。

1.1 ISO標(biāo)準(zhǔn)化工作情況

ISO下設(shè)的技術(shù)標(biāo)委會ISO/TC22/SC37（電力驅(qū)動車輛）負(fù)責(zé)制定電動車輛的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，下設(shè)WG3工作組專門負(fù)責(zé)用于電動道路車輛的鋰離子電池標(biāo)準(zhǔn)化工作，見表1。

1.2 IEC標(biāo)準(zhǔn)化工作情況

IEC下設(shè)的技術(shù)標(biāo)委會中，IEC/TC21（二次電池和電池組）、IEC/TC21/SC21A（含堿性及其它非酸性電解質(zhì)二次電池和電池組）、IEC/TC35（原電池和電池組）、IEC/TC105（燃料電池技術(shù)）及IEC/TC120（儲能系統(tǒng)）負(fù)責(zé)開展儲能電池的標(biāo)準(zhǔn)化工作[2]。其中，IEC/TC21與IEC/TC105成立了聯(lián)合工作組JWG7，主要負(fù)責(zé)液流電池標(biāo)準(zhǔn)化工作；與IEC/TC82成立聯(lián)合工作組JWG82，主要負(fù)責(zé)可再生能源儲存的標(biāo)準(zhǔn)化研究。IEC/TC21/SC21A與IEC/TC69成立聯(lián)合工作組JWG69Li，主要負(fù)責(zé)車用鋰電池的標(biāo)準(zhǔn)化研究，同時成立聯(lián)合工作組JWG69Pb-Ni，主要開展動力鉛酸-鎳的標(biāo)準(zhǔn)化工作。

表1 ISO標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)列表

1.3 IEEE標(biāo)準(zhǔn)化工作情況

IEEE下設(shè)IEEE SCC21標(biāo)委會，主要涉及燃料電池、分布式能源、光伏、儲能等技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化研究。2011年1月，IEEE SCC21標(biāo)委會提出IEEE P2030.3《儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)測試標(biāo)準(zhǔn)》課題。隨著大規(guī)模間歇性可再生能源的應(yīng)用，供需平衡是需要解決的主要問題，而儲能技術(shù)正是解決可再生能源間歇性問題的最有效技術(shù)，現(xiàn)有IEC和IEEE標(biāo)準(zhǔn)都沒有儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)的測試標(biāo)準(zhǔn)。

2 國內(nèi)儲能電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀

我國在儲能電池標(biāo)準(zhǔn)方面的研究目前尚處于探索階段，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量較少，標(biāo)準(zhǔn)體系的建立剛剛起步[3]。我國目前涉及到儲能電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作的機構(gòu)見表2。

表2 我國儲能電池相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作機構(gòu)

我國現(xiàn)有的儲能電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要涉及儲能電池的綜合基礎(chǔ)、設(shè)計規(guī)范、產(chǎn)品規(guī)范、測試等技術(shù)內(nèi)容。筆者分析國內(nèi)外儲能電池的技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)情況及標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀，對儲能電池的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系進行了研究。

標(biāo)準(zhǔn)體系如圖1所示。第一層為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)層，包括術(shù)語、通用特性等方面，是儲能電池應(yīng)滿足的最基礎(chǔ)的條件與要求。

圖1 儲能電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架圖

第二層為專業(yè)領(lǐng)域分類，包括鉛酸蓄電池、堿性蓄電池、鋰離子電池、液流電池、鈉硫電池、燃料電池等。

第三層為儲能電池相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)系列，主要分為設(shè)計規(guī)范、產(chǎn)品規(guī)范、測試標(biāo)準(zhǔn)及安全標(biāo)準(zhǔn)等[4-5]。其中，設(shè)計規(guī)范主要包括了電池關(guān)鍵材料、模組結(jié)構(gòu)設(shè)計、儲能系統(tǒng)設(shè)計安裝和電池管理等方面的規(guī)定[6]。產(chǎn)品規(guī)范主要包括了單電池及電池組、電池模塊及系統(tǒng)等方面的規(guī)定。測試標(biāo)準(zhǔn)主要包括了電池性能測試、容量測試等規(guī)范。表3為儲能電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)清單。

3 儲能電池檢測認(rèn)證

目前，國內(nèi)對于電池的認(rèn)證只有中國質(zhì)量認(rèn)證中心（CQC）的GB 31241—2014《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組 安全要求》[8-9]強制性標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。其它主要認(rèn)證都是國外的，包括美國保險商實驗室（UL）、歐洲統(tǒng)一（CE）、技術(shù)檢驗協(xié)會（TüV）和日本強制性安全認(rèn)證（PSE）等。與電池相關(guān)的檢測項目主要有單體電芯檢測、電池模塊檢測及電池箱檢測等，見表4[10]。

3.1 UL認(rèn)證

電池作為電氣產(chǎn)品的零部件進入美國，需要進行UL認(rèn)證。這一認(rèn)證主要依照測試標(biāo)準(zhǔn)UL1642[11]及UL2054[12]執(zhí)行，鋰電池UL認(rèn)證測試項目主要包括5類，見表5。

表3 儲能電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)清單列表

表3 儲能電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)清單列表（續(xù)）

表4 儲能電池檢測的項目種類

3.2 CE認(rèn)證

在歐盟市場，CE屬強制性認(rèn)證。不論是歐盟內(nèi)部企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，還是其它國家生產(chǎn)的產(chǎn)品，要想在歐盟市場上自由流通，就必須通過CE認(rèn)證，以表明產(chǎn)品符合歐盟《技術(shù)協(xié)調(diào)與標(biāo)準(zhǔn)化新方法》指令的基本要求。這是歐盟法律對產(chǎn)品提出的一種強制性要求[13]。

儲能電池的CE認(rèn)證主要依據(jù)低電壓指令（LVD）2006/95/EC和電磁干擾度與電磁抗干擾（EMC）指令進行。

LVD的目標(biāo)為確保低電壓設(shè)備在使用時的安全性。指令的適用范圍為交流電壓50～1 000 V和直流電壓75～1 500 V的電器產(chǎn)品，包含相應(yīng)設(shè)備的所有安全規(guī)則。設(shè)備的設(shè)計和結(jié)構(gòu)應(yīng)保證預(yù)定用途，在正常工作條件下或故障條件下不出現(xiàn)危險。指令特別對電擊、危險能量、火災(zāi)、機械和熱危險、化學(xué)危險等進行評估。LVD測試項目主要有功率、溫升、濕度、灼熱絲、過載、漏電流、耐壓、接地電阻、電源線拉力、穩(wěn)定性、插頭扭矩、沖擊、插頭放電、元器件破壞、工作電壓、電機堵轉(zhuǎn)、高低溫、滾筒跌落、絕緣電阻、球壓、螺栓扭力、針焰等[14]。

電磁干擾度（EMI）描述產(chǎn)品對其它產(chǎn)品的電磁輻射干擾程度，即是否會影響周圍環(huán)境或同一電氣環(huán)境內(nèi)的其它電子或電氣產(chǎn)品正常工作，包括傳導(dǎo)干擾、輻射干擾及諧波。電磁抗干擾（EMS）描述電子或電氣產(chǎn)品是否會受周圍環(huán)境或同一電氣環(huán)境內(nèi)其它電子或電氣產(chǎn)品的干擾而影響到自身的正常工作，包括靜電抗干擾、射頻抗干擾、電快速瞬變脈沖群抗干擾、浪涌抗干擾、電壓暫降抗干擾等。

3.3 TüV認(rèn)證

全球領(lǐng)先的第三方技術(shù)服務(wù)機構(gòu)南德意志集團于2014年發(fā)布新能源儲能系統(tǒng)（RESS）內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)PPP 59034A:2014，并提供認(rèn)證服務(wù)。通過 PPP 59034A:2014認(rèn)證的RESS產(chǎn)品可以在終端產(chǎn)品上標(biāo)示TüV專用認(rèn)證標(biāo)志。

經(jīng)過世界各國政府多年來的政策導(dǎo)向和財政補貼，風(fēng)能、太陽能等分布式新能源發(fā)電迅速發(fā)展。但是，隨著分布式新能源發(fā)電占電網(wǎng)總?cè)萘康谋壤粩嗵岣?，風(fēng)光等可再生能源的天然不穩(wěn)定性對電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定造成的沖擊日益顯著。因此，將電網(wǎng)沖擊降至最低的自發(fā)自用模式將是未來的趨勢，而實現(xiàn)自發(fā)自用所必需的RESS必將得到廣泛的應(yīng)用。

在產(chǎn)業(yè)界積極投入儲能產(chǎn)品開發(fā)時，RESS的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展卻相對滯后。由于RESS產(chǎn)品復(fù)雜的結(jié)構(gòu)及廣泛的用途，迄今為止，IEC和ISO等國際組織，以及德國、日本等新能源應(yīng)用領(lǐng)先的國家都沒有正式發(fā)布RESS的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，這種情況導(dǎo)致了RESS企業(yè)在開發(fā)產(chǎn)品時無所適從。

為了填補現(xiàn)階段RESS技術(shù)規(guī)范的缺失，南德意志集團憑借在光伏、風(fēng)能及儲能電池領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗和技術(shù)積累，編制并發(fā)布了RESS的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)PPP 59034A:2014，并提供相應(yīng)的培訓(xùn)、咨詢、產(chǎn)品測試與認(rèn)證服務(wù)。

PPP 59034A:2014主要覆蓋了RESS三方面的要求：系統(tǒng)電氣安全、并網(wǎng)符合性和儲能電池安全。

（1）系統(tǒng)電氣安全要求。以功率電子轉(zhuǎn)換設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)IEC62477-1—2012[15]為基礎(chǔ)。對于帶有光伏輸入的 RESS，參考光伏逆變器標(biāo)準(zhǔn) IEC 62109-1—2012[16]和IEC 62109-2—2011[17]中的特殊故障測試，以及自動斷路裝置、光伏陣列對地阻抗檢測、殘余電流檢測等相關(guān)結(jié)構(gòu)和測試要求。

（2）并網(wǎng)符合性要求。對于并網(wǎng)型RESS，依據(jù)廠家目的或IEC的并網(wǎng)要求進行測試。對于離網(wǎng)型RESS，不需要考慮并網(wǎng)符合性要求，但需要滿足IEC62109-2—2011對于輸出波形的要求。

（3）儲能電池安全要求。對于大容量儲能應(yīng)用最廣泛的鋰離子電池，參考即將發(fā)布的工業(yè)用二次鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)IEC 62619。考慮到電池的性能對儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要，南德意志集團建議儲能用鋰離子電池應(yīng)符合即將發(fā)布的工業(yè)用二次鋰電池性能標(biāo)準(zhǔn)IEC62620[18-19]。

4 結(jié)束語

隨著可再生能源的迅猛發(fā)展及對供電可靠性要求的不斷提高,電池儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用日益增多。筆者研究了儲能電池的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，梳理了儲能電池設(shè)計規(guī)范、產(chǎn)品規(guī)范、測試標(biāo)準(zhǔn)及安全標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。我國正在加快組建儲能電池行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會，并制定相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，但在檢測認(rèn)證等方面存在缺失，迫切需要制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，以滿足儲能電池產(chǎn)業(yè)化的需求。

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[16]光伏電力系統(tǒng)用電力變流器的安全 第1部分：通用要求：IEC62109-1—2012[S].

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Discussed the research status of the technical standard of energy storage battery,combed the system frame of technical standards of energy storage batteries and presented an introduction on the organizations for testing and certification of storage batteries and related certification requirements.

儲能電池；標(biāo)準(zhǔn)；現(xiàn)狀

Energy Storage Battery；Standard；Present Status

TH121；TM912

A

1672-0555（2016）04-063-06

2016年5月

茅龔丹（1985—），女，碩士，工程師，主要從事標(biāo)準(zhǔn)化研究工作