储能电池技术标准发展动态

□茅龚丹

上海电气集团股份有限公司 中央研究院 上海 200070

储能电池技术标准发展动态

□茅龚丹

上海电气集团股份有限公司 中央研究院 上海 200070

论述了国内外储能电池技术标准的研究现状，梳理了储能电池技术标准的体系框架，并介绍了储能电池检测认证机构，以及相关认证要求。

1 国外储能电池技术标准研究现状

近年来，智能电网和新能源汽车已经成为全球产业竞争的热点领域，由此带来的标准竞争也日趋激烈，储能和动力电池标准化成为国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC），以及欧洲标准委员会（CEN）、欧洲电工标准化委员会（CENNELEC）、美国电气和电子工程师协会（IEEE）、美国汽车工程师协会（SAE）等标准化机构的工作重点之一[1]。

1.1 ISO标准化工作情况

ISO下设的技术标委会ISO/TC22/SC37（电力驱动车辆）负责制定电动车辆的相关标准，下设WG3工作组专门负责用于电动道路车辆的锂离子电池标准化工作，见表1。

1.2 IEC标准化工作情况

IEC下设的技术标委会中，IEC/TC21（二次电池和电池组）、IEC/TC21/SC21A（含碱性及其它非酸性电解质二次电池和电池组）、IEC/TC35（原电池和电池组）、IEC/TC105（燃料电池技术）及IEC/TC120（储能系统）负责开展储能电池的标准化工作[2]。其中，IEC/TC21与IEC/TC105成立了联合工作组JWG7，主要负责液流电池标准化工作；与IEC/TC82成立联合工作组JWG82，主要负责可再生能源储存的标准化研究。IEC/TC21/SC21A与IEC/TC69成立联合工作组JWG69Li，主要负责车用锂电池的标准化研究，同时成立联合工作组JWG69Pb-Ni，主要开展动力铅酸-镍的标准化工作。

表1 ISO标准化组织制定的相关标准列表

1.3 IEEE标准化工作情况

IEEE下设IEEE SCC21标委会，主要涉及燃料电池、分布式能源、光伏、储能等技术领域的标准化研究。2011年1月，IEEE SCC21标委会提出IEEE P2030.3《储能系统接入电网测试标准》课题。随着大规模间歇性可再生能源的应用，供需平衡是需要解决的主要问题，而储能技术正是解决可再生能源间歇性问题的最有效技术，现有IEC和IEEE标准都没有储能系统接入电网的测试标准。

2 国内储能电池技术标准研究现状

我国在储能电池标准方面的研究目前尚处于探索阶段，标准数量较少，标准体系的建立刚刚起步[3]。我国目前涉及到储能电池行业标准化工作的机构见表2。

表2 我国储能电池相关行业标准化工作机构

我国现有的储能电池相关标准主要涉及储能电池的综合基础、设计规范、产品规范、测试等技术内容。笔者分析国内外储能电池的技术发展、产业情况及标准化现状，对储能电池的技术标准体系进行了研究。

标准体系如图1所示。第一层为基础标准层，包括术语、通用特性等方面，是储能电池应满足的最基础的条件与要求。

图1 储能电池技术标准体系框架图

第二层为专业领域分类，包括铅酸蓄电池、碱性蓄电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池、燃料电池等。

第三层为储能电池相关的标准系列，主要分为设计规范、产品规范、测试标准及安全标准等[4-5]。其中，设计规范主要包括了电池关键材料、模组结构设计、储能系统设计安装和电池管理等方面的规定[6]。产品规范主要包括了单电池及电池组、电池模块及系统等方面的规定。测试标准主要包括了电池性能测试、容量测试等规范。表3为储能电池技术标准清单。

3 储能电池检测认证

目前，国内对于电池的认证只有中国质量认证中心（CQC）的GB 31241—2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全要求》[8-9]强制性标准认证。其它主要认证都是国外的，包括美国保险商实验室（UL）、欧洲统一（CE）、技术检验协会（TüV）和日本强制性安全认证（PSE）等。与电池相关的检测项目主要有单体电芯检测、电池模块检测及电池箱检测等，见表4[10]。

3.1 UL认证

电池作为电气产品的零部件进入美国，需要进行UL认证。这一认证主要依照测试标准UL1642[11]及UL2054[12]执行，锂电池UL认证测试项目主要包括5类，见表5。

表3 储能电池技术标准清单列表

表3 储能电池技术标准清单列表（续）

表4 储能电池检测的项目种类

3.2 CE认证

在欧盟市场，CE属强制性认证。不论是欧盟内部企业生产的产品，还是其它国家生产的产品，要想在欧盟市场上自由流通，就必须通过CE认证，以表明产品符合欧盟《技术协调与标准化新方法》指令的基本要求。这是欧盟法律对产品提出的一种强制性要求[13]。

储能电池的CE认证主要依据低电压指令（LVD）2006/95/EC和电磁干扰度与电磁抗干扰（EMC）指令进行。

LVD的目标为确保低电压设备在使用时的安全性。指令的适用范围为交流电压50～1 000 V和直流电压75～1 500 V的电器产品，包含相应设备的所有安全规则。设备的设计和结构应保证预定用途，在正常工作条件下或故障条件下不出现危险。指令特别对电击、危险能量、火灾、机械和热危险、化学危险等进行评估。LVD测试项目主要有功率、温升、湿度、灼热丝、过载、漏电流、耐压、接地电阻、电源线拉力、稳定性、插头扭矩、冲击、插头放电、元器件破坏、工作电压、电机堵转、高低温、滚筒跌落、绝缘电阻、球压、螺栓扭力、针焰等[14]。

电磁干扰度（EMI）描述产品对其它产品的电磁辐射干扰程度，即是否会影响周围环境或同一电气环境内的其它电子或电气产品正常工作，包括传导干扰、辐射干扰及谐波。电磁抗干扰（EMS）描述电子或电气产品是否会受周围环境或同一电气环境内其它电子或电气产品的干扰而影响到自身的正常工作，包括静电抗干扰、射频抗干扰、电快速瞬变脉冲群抗干扰、浪涌抗干扰、电压暂降抗干扰等。

3.3 TüV认证

全球领先的第三方技术服务机构南德意志集团于2014年发布新能源储能系统（RESS）内部标准PPP 59034A:2014，并提供认证服务。通过 PPP 59034A:2014认证的RESS产品可以在终端产品上标示TüV专用认证标志。

经过世界各国政府多年来的政策导向和财政补贴，风能、太阳能等分布式新能源发电迅速发展。但是，随着分布式新能源发电占电网总容量的比例不断提高，风光等可再生能源的天然不稳定性对电网的安全和稳定造成的冲击日益显著。因此，将电网冲击降至最低的自发自用模式将是未来的趋势，而实现自发自用所必需的RESS必将得到广泛的应用。

在产业界积极投入储能产品开发时，RESS的技术标准发展却相对滞后。由于RESS产品复杂的结构及广泛的用途，迄今为止，IEC和ISO等国际组织，以及德国、日本等新能源应用领先的国家都没有正式发布RESS的技术标准或规范，这种情况导致了RESS企业在开发产品时无所适从。

为了填补现阶段RESS技术规范的缺失，南德意志集团凭借在光伏、风能及储能电池领域的丰富经验和技术积累，编制并发布了RESS的内部标准PPP 59034A:2014，并提供相应的培训、咨询、产品测试与认证服务。

PPP 59034A:2014主要覆盖了RESS三方面的要求：系统电气安全、并网符合性和储能电池安全。

（1）系统电气安全要求。以功率电子转换设备的安全标准IEC62477-1—2012[15]为基础。对于带有光伏输入的 RESS，参考光伏逆变器标准 IEC 62109-1—2012[16]和IEC 62109-2—2011[17]中的特殊故障测试，以及自动断路装置、光伏阵列对地阻抗检测、残余电流检测等相关结构和测试要求。

（2）并网符合性要求。对于并网型RESS，依据厂家目的或IEC的并网要求进行测试。对于离网型RESS，不需要考虑并网符合性要求，但需要满足IEC62109-2—2011对于输出波形的要求。

（3）储能电池安全要求。对于大容量储能应用最广泛的锂离子电池，参考即将发布的工业用二次锂电池安全标准IEC 62619。考虑到电池的性能对储能系统的稳定性至关重要，南德意志集团建议储能用锂离子电池应符合即将发布的工业用二次锂电池性能标准IEC62620[18-19]。

4 结束语

随着可再生能源的迅猛发展及对供电可靠性要求的不断提高,电池储能技术在电力系统中的应用日益增多。笔者研究了储能电池的技术标准体系，梳理了储能电池设计规范、产品规范、测试标准及安全标准等内容。我国正在加快组建储能电池行业的技术标准委员会，并制定相应的国家标准，但在检测认证等方面存在缺失，迫切需要制定相应的标准，以满足储能电池产业化的需求。

[1]石世前，陈豪，白恺，等.储能锂电池容量测试技术研究[J].华北电力技术，2013（5）：6-8，31.

[2]何鹏林.锂离子电池国际标准制修订动态[J].安全与电磁兼容，2015（2）：21-23.

[3]中国电力企业联合会规划与统计信息部课题组.储能产业发展政策研究[J].中国电力企业管理（综合），2015（3）：24-28.

[4]企业标准体系 技术标准体系：GB/T15497—2003[S].

[5]郭井宽，孙华.分布式能源系统的发展动态[J].装备机械，2016（1）：70-74.

[6]曾乐才.储能锂离子电池产业化发展趋势[J].上海电气技术，2012，5（3）：43-48.

[7]彭琦，刘群兴，叶燿良.锂电池安全标准及安全要求综述[J].电子产品可靠性与环境试验,2010,28(6):49-53.

[8]便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全要求：GB 31241—2014[S].

[9] 吕媛媛.便携式移动电源产品现行标准解析 [J].电池，2016，46（3）：165-167.

[10]王婷婷,陈苏声,张永明.储能电池与检测认证[J].质量与标准化,2013(10):35-38.

[11]锂离子电池安全性标准：UL1642—2012[S].

[12]家用和商用电池安全性标准：UL2054—2004[S].

[13]佚名.CE认证咋回事：申请CE认证注意事项[J].中国质量技术监督，2006（6）：52-54.

[14]庞晓.欧洲低电压指令的安全监测[J].电子产品可靠性与环境试验,2001(4):40-43.

[15]电力电子变换器系统和设备的安全要求 第1部分：通则：IEC62477-1—2012[S].

[16]光伏电力系统用电力变流器的安全 第1部分：通用要求：IEC62109-1—2012[S].

[17]光伏电力系统用电力变流器的安全 第2部分：反用换流器的特殊要求：IEC62109-2—2011[S].

[18]张利中，赵书奇，廖强强，等.国内外电池储能技术的应用及发展现状[J].上海节能，2015（10）：519-523.

[19]邓颖，袁野，张霞.大容量锂电池在分布式储能系统中的应用和前景[J].现代机械，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.

储能电池；标准；现状

Energy Storage Battery；Standard；Present Status

TH121；TM912

A

1672-0555（2016）04-063-06

2016年5月

茅龚丹（1985—），女，硕士，工程师，主要从事标准化研究工作