儲能電池技術標準發展動態

□茅龔丹

上海電氣集團股份有限公司 中央研究院 上海 200070

儲能電池技術標準發展動態

□茅龔丹

上海電氣集團股份有限公司 中央研究院 上海 200070

論述了國內外儲能電池技術標準的研究現狀，梳理了儲能電池技術標準的體系框架，并介紹了儲能電池檢測認證機構，以及相關認證要求。

1 國外儲能電池技術標準研究現狀

近年來，智能電網和新能源汽車已經成為全球產業競爭的熱點領域，由此帶來的標準競爭也日趨激烈，儲能和動力電池標準化成為國際標準化組織（ISO）、國際電工委員會（IEC），以及歐洲標準委員會（CEN）、歐洲電工標準化委員會（CENNELEC）、美國電氣和電子工程師協會（IEEE）、美國汽車工程師協會（SAE）等標準化機構的工作重點之一[1]。

1.1 ISO標準化工作情況

ISO下設的技術標委會ISO/TC22/SC37（電力驅動車輛）負責制定電動車輛的相關標準，下設WG3工作組專門負責用于電動道路車輛的鋰離子電池標準化工作，見表1。

1.2 IEC標準化工作情況

IEC下設的技術標委會中，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）及IEC/TC120（儲能系統）負責開展儲能電池的標準化工作[2]。其中，IEC/TC21與IEC/TC105成立了聯合工作組JWG7，主要負責液流電池標準化工作；與IEC/TC82成立聯合工作組JWG82，主要負責可再生能源儲存的標準化研究。IEC/TC21/SC21A與IEC/TC69成立聯合工作組JWG69Li，主要負責車用鋰電池的標準化研究，同時成立聯合工作組JWG69Pb-Ni，主要開展動力鉛酸-鎳的標準化工作。

表1 ISO標準化組織制定的相關標準列表

1.3 IEEE標準化工作情況

IEEE下設IEEE SCC21標委會，主要涉及燃料電池、分布式能源、光伏、儲能等技術領域的標準化研究。2011年1月，IEEE SCC21標委會提出IEEE P2030.3《儲能系統接入電網測試標準》課題。隨著大規模間歇性可再生能源的應用，供需平衡是需要解決的主要問題，而儲能技術正是解決可再生能源間歇性問題的最有效技術，現有IEC和IEEE標準都沒有儲能系統接入電網的測試標準。

2 國內儲能電池技術標準研究現狀

我國在儲能電池標準方面的研究目前尚處于探索階段，標準數量較少，標準體系的建立剛剛起步[3]。我國目前涉及到儲能電池行業標準化工作的機構見表2。

表2 我國儲能電池相關行業標準化工作機構

我國現有的儲能電池相關標準主要涉及儲能電池的綜合基礎、設計規范、產品規范、測試等技術內容。筆者分析國內外儲能電池的技術發展、產業情況及標準化現狀，對儲能電池的技術標準體系進行了研究。

標準體系如圖1所示。第一層為基礎標準層，包括術語、通用特性等方面，是儲能電池應滿足的最基礎的條件與要求。

圖1 儲能電池技術標準體系框架圖

第二層為專業領域分類，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的標準系列，主要分為設計規范、產品規范、測試標準及安全標準等[4-5]。其中，設計規范主要包括了電池關鍵材料、模組結構設計、儲能系統設計安裝和電池管理等方面的規定[6]。產品規范主要包括了單電池及電池組、電池模塊及系統等方面的規定。測試標準主要包括了電池性能測試、容量測試等規范。表3為儲能電池技術標準清單。

3 儲能電池檢測認證

目前，國內對于電池的認證只有中國質量認證中心（CQC）的GB 31241—2014《便攜式電子產品用鋰離子電池和電池組 安全要求》[8-9]強制性標準認證。其它主要認證都是國外的，包括美國保險商實驗室（UL）、歐洲統一（CE）、技術檢驗協會（TüV）和日本強制性安全認證（PSE）等。與電池相關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認證

電池作為電氣產品的零部件進入美國，需要進行UL認證。這一認證主要依照測試標準UL1642[11]及UL2054[12]執行，鋰電池UL認證測試項目主要包括5類，見表5。

表3 儲能電池技術標準清單列表

表3 儲能電池技術標準清單列表（續）

表4 儲能電池檢測的項目種類

3.2 CE認證

在歐盟市場，CE屬強制性認證。不論是歐盟內部企業生產的產品，還是其它國家生產的產品，要想在歐盟市場上自由流通，就必須通過CE認證，以表明產品符合歐盟《技術協調與標準化新方法》指令的基本要求。這是歐盟法律對產品提出的一種強制性要求[13]。

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

LVD的目標為確保低電壓設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的電器產品，包含相應設備的所有安全規則。設備的設計和結構應保證預定用途，在正常工作條件下或故障條件下不出現危險。指令特別對電擊、危險能量、火災、機械和熱危險、化學危險等進行評估。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、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）描述產品對其它產品的電磁輻射干擾程度，即是否會影響周圍環境或同一電氣環境內的其它電子或電氣產品正常工作，包括傳導干擾、輻射干擾及諧波。電磁抗干擾（EMS）描述電子或電氣產品是否會受周圍環境或同一電氣環境內其它電子或電氣產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認證

全球領先的第三方技術服務機構南德意志集團于2014年發布新能源儲能系統（RESS）內部標準PPP 59034A:2014，并提供認證服務。通過 PPP 59034A:2014認證的RESS產品可以在終端產品上標示TüV專用認證標志。

經過世界各國政府多年來的政策導向和財政補貼，風能、太陽能等分布式新能源發電迅速發展。但是，隨著分布式新能源發電占電網總容量的比例不斷提高，風光等可再生能源的天然不穩定性對電網的安全和穩定造成的沖擊日益顯著。因此，將電網沖擊降至最低的自發自用模式將是未來的趨勢，而實現自發自用所必需的RESS必將得到廣泛的應用。

在產業界積極投入儲能產品開發時，RESS的技術標準發展卻相對滯后。由于RESS產品復雜的結構及廣泛的用途，迄今為止，IEC和ISO等國際組織，以及德國、日本等新能源應用領先的國家都沒有正式發布RESS的技術標準或規范，這種情況導致了RESS企業在開發產品時無所適從。

為了填補現階段RESS技術規范的缺失，南德意志集團憑借在光伏、風能及儲能電池領域的豐富經驗和技術積累，編制并發布了RESS的內部標準PPP 59034A:2014，并提供相應的培訓、咨詢、產品測試與認證服務。

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

（1）系統電氣安全要求。以功率電子轉換設備的安全標準IEC62477-1—2012[15]為基礎。對于帶有光伏輸入的 RESS，參考光伏逆變器標準 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結構和測試要求。

（2）并網符合性要求。對于并網型RESS，依據廠家目的或IEC的并網要求進行測試。對于離網型RESS，不需要考慮并網符合性要求，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。對于大容量儲能應用最廣泛的鋰離子電池，參考即將發布的工業用二次鋰電池安全標準IEC 62619。考慮到電池的性能對儲能系統的穩定性至關重要，南德意志集團建議儲能用鋰離子電池應符合即將發布的工業用二次鋰電池性能標準IEC62620[18-19]。

4 結束語

隨著可再生能源的迅猛發展及對供電可靠性要求的不斷提高,電池儲能技術在電力系統中的應用日益增多。筆者研究了儲能電池的技術標準體系，梳理了儲能電池設計規范、產品規范、測試標準及安全標準等內容。我國正在加快組建儲能電池行業的技術標準委員會，并制定相應的國家標準，但在檢測認證等方面存在缺失，迫切需要制定相應的標準，以滿足儲能電池產業化的需求。

[1]石世前，陳豪，白愷，等.儲能鋰電池容量測試技術研究[J].華北電力技術，2013（5）：6-8，31.

[2]何鵬林.鋰離子電池國際標準制修訂動態[J].安全與電磁兼容，2015（2）：21-23.

[3]中國電力企業聯合會規劃與統計信息部課題組.儲能產業發展政策研究[J].中國電力企業管理（綜合），2015（3）：24-28.

[4]企業標準體系 技術標準體系：GB/T15497—2003[S].

[5]郭井寬，孫華.分布式能源系統的發展動態[J].裝備機械，2016（1）：70-74.

[6]曾樂才.儲能鋰離子電池產業化發展趨勢[J].上海電氣技術，2012，5（3）：43-48.

[7]彭琦，劉群興，葉燿良.鋰電池安全標準及安全要求綜述[J].電子產品可靠性與環境試驗,2010,28(6):49-53.

[8]便攜式電子產品用鋰離子電池和電池組 安全要求：GB 31241—2014[S].

[9] 呂媛媛.便攜式移動電源產品現行標準解析 [J].電池，2016，46（3）：165-167.

[10]王婷婷,陳蘇聲,張永明.儲能電池與檢測認證[J].質量與標準化,2013(10):35-38.

[11]鋰離子電池安全性標準：UL1642—2012[S].

[12]家用和商用電池安全性標準：UL2054—2004[S].

[13]佚名.CE認證咋回事：申請CE認證注意事項[J].中國質量技術監督，2006（6）：52-54.

[14]龐曉.歐洲低電壓指令的安全監測[J].電子產品可靠性與環境試驗,2001(4):40-43.

[15]電力電子變換器系統和設備的安全要求 第1部分：通則：IEC62477-1—2012[S].

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

[17]光伏電力系統用電力變流器的安全 第2部分：反用換流器的特殊要求：IEC62109-2—2011[S].

[18]張利中，趙書奇，廖強強，等.國內外電池儲能技術的應用及發展現狀[J].上海節能，2015（10）：519-523.

[19]鄧穎，袁野，張霞.大容量鋰電池在分布式儲能系統中的應用和前景[J].現代機械，2015（6）：83-86.

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；標準；現狀

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，主要從事標準化研究工作