□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)標準發(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)標準的研究現(xiàn)狀，梳理了儲能電池技術(shù)標準的體系框架，并介紹了儲能電池檢測認證機構(gòu)，以及相關(guān)認證要求。

1 國外儲能電池技術(shù)標準研究現(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(xié)會（IEEE）、美國汽車工程師協(xié)會（SAE）等標準化機構(gòu)的工作重點之一[1]。

1.1 ISO標準化工作情況

ISO下設的技術(shù)標委會ISO/TC22/SC37（電力驅(qū)動車輛）負責制定電動車輛的相關(guān)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(shù)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(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(lián)合工作組JWG7，主要負責液流電池標準化工作；與IEC/TC82成立聯(lián)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(lián)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(lián)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(guān)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(shù)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(tǒng)接入電網(wǎng)測試標準》課題。隨著大規(guī)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(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標準都沒有儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)的測試標準。

2 國內(nèi)儲能電池技術(shù)標準研究現(xiàn)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(shù)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(yè)標準化工作的機構(gòu)見表2。

表2 我國儲能電池相關(guān)行業(yè)標準化工作機構(gòu)

我國現(xiàn)有的儲能電池相關(guān)標準主要涉及儲能電池的綜合基礎、設計規(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)情況及標準化現(xiàn)狀，對儲能電池的技術(shù)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(shù)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(shù)標準體系框架圖

第二層為專業(yè)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(guān)的標準系列，主要分為設計規(guī)范、產(chǎn)品規(guī)范、測試標準及安全標準等[4-5]。其中，設計規(guī)范主要包括了電池關(guān)鍵材料、模組結(jié)構(gòu)設計、儲能系統(tǒng)設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。測試標準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)標準清單。

3 儲能電池檢測認證

目前，國內(nèi)對于電池的認證只有中國質(zhì)量認證中心（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(tǒng)一（CE）、技術(shù)檢驗協(xié)會（TüV）和日本強制性安全認證（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認證

電池作為電氣產(chǎn)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(zhí)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(shù)標準清單列表

表3 儲能電池技術(shù)標準清單列表（續(xù)）

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(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認證，以表明產(chǎn)品符合歐盟《技術(shù)協(xié)調(diào)與標準化新方法》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(chǎn)品，包含相應設備的所有安全規(guī)則。設備的設計和結(jié)構(gòu)應保證預定用途，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、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(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認證

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

經(jīng)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(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粩嗵岣撸L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)標準發(fā)展卻相對滯后。由于RESS產(chǎn)品復雜的結(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、日本等新能源應用領先的國家都沒有正式發(fā)布RESS的技術(shù)標準或規(guī)范，這種情況導致了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、風能及儲能電池領域的豐富經(jīng)驗和技術(shù)積累，編制并發(fā)布了RESS的內(nèi)部標準PPP 59034A:2014，并提供相應的培訓、咨詢、產(chǎn)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(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(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準IEC 62619?？紤]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符合即將發(fā)布的工業(yè)用二次鋰電池性能標準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)中的應用日益增多。筆者研究了儲能電池的技術(shù)標準體系，梳理了儲能電池設計規(guī)范、產(chǎn)品規(guī)范、測試標準及安全標準等內(nèi)容。我國正在加快組建儲能電池行業(yè)的技術(shù)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(chǎn)業(yè)化的需求。

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[15]電力電子變換器系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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].

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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；標準；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，主要從事標準化研究工作