國內(nèi)外儲能電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析

• 陳博 2023年10月20日 來源：中研網(wǎng) 456 23
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從上述分析可知，鑒于功率法與電流法測試循環(huán)壽命的結(jié)果的巨大差異，電池結(jié)構(gòu)及制造工藝的重新設(shè)計和調(diào)整是勢在必行的。鋰離子電池的安全性（尤其是熱安全）的嚴(yán)格要求，給電力儲能用鋰離子電池設(shè)置了更高的門檻。隨著2020年儲能行業(yè)（尤其是用戶側(cè)儲能）的進(jìn)一步興起和

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一、歐洲標(biāo)準(zhǔn)【IEC62619】

歐洲標(biāo)準(zhǔn)【IEC62619】于2017年2月13日發(fā)布，是儲能電池的國際安全標(biāo)準(zhǔn)，屬自愿性認(rèn)證。中國解讀IEC 62619為工業(yè)用(含固定式)鋰蓄電池和鋰蓄電池組的安全要求和測試方法。

目前對此標(biāo)準(zhǔn)有普遍要求的地區(qū)分別是歐洲、澳洲、日本。

適用范圍/產(chǎn)品：

1、大容量工業(yè)用電池系統(tǒng)中的電芯、電池

2、固定式：UPS、緊急電源裝置、電力儲備及相同用途的裝置

3、移動式：高爾夫球車、叉車、無人搬運車、鐵路及海洋運輸

測試：

【IEC62619】側(cè)重于儲能電池和電池系統(tǒng)的安全要求，不僅對電芯和電池模塊進(jìn)行外部短路、撞擊、跌落、熱濫用、過充、強制放電等安全測試，而且對電池管理系統(tǒng)(BMS)進(jìn)行過充電壓保護(hù)、過充電流保護(hù)、過熱保護(hù)、耐熱失控蔓延等功能進(jìn)行評估。

二、韓國標(biāo)準(zhǔn)【KC62619】

2019年10月21日，為了提升工業(yè)用儲能電池的安全，韓國技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)局KATS頒發(fā)了工業(yè)用大容量鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)【KC62619】。該標(biāo)準(zhǔn)基于【IEC62619】制定。同時，儲能系統(tǒng)中的二次電池(鋰電池)被納入到韓國《電氣用戶和生活用品安全管理法》的強制認(rèn)證產(chǎn)品目錄。因此在韓國銷售的工業(yè)儲能系統(tǒng)，必須取得KC認(rèn)證，才能銷售。

認(rèn)證的產(chǎn)品范圍：

對于所有的額定輸出電壓小于等于1500VDC，額定功率不超過300kWh的工業(yè)儲能系統(tǒng)(RESS)，都屬于強制范圍。

工業(yè)儲能系統(tǒng)是指實現(xiàn)能力存儲和轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，由電芯、電池模塊、電池管理系統(tǒng)等組成常見的工業(yè)儲能系統(tǒng)包括：各種電站用儲能裝置，工業(yè)用儲能裝置、動力電池。

認(rèn)證模式：

根據(jù)【KC62619】和韓國《電氣用戶和生活用品安全管理法》的規(guī)定，儲能系統(tǒng)中的電芯需要經(jīng)過安全認(rèn)證(safety certification)，而整個系統(tǒng)需要進(jìn)過安全確認(rèn)(safety confirmation)。都屬于強制認(rèn)證對象。

1) KC安全認(rèn)證

KC安全認(rèn)證由型式試驗和初次工廠審查組成，獲證后，需要每兩年進(jìn)行一次工廠審查。KC安全認(rèn)證的持證人必須為韓國當(dāng)?shù)氐墓尽?/p>

2) KC安全確認(rèn)

對于整個儲能系統(tǒng)，在電芯取得【KC62619】的安全認(rèn)證之后，系統(tǒng)需要申請安全確認(rèn)，安全確認(rèn)由系統(tǒng)的生產(chǎn)工廠提出申請，經(jīng)過測試合格后，就會頒發(fā)【KC62619】的安全確認(rèn)證書。

【KC62619】認(rèn)證周期一般在三個月左右(包括電芯的認(rèn)證)，電芯、儲能系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)都需要進(jìn)行相關(guān)的檢測。

三、美國標(biāo)準(zhǔn)【NFPA】

美國消防協(xié)會(NFPA)關(guān)于儲能系統(tǒng)火災(zāi)危險和安全建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)NFPA 855《Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems》已正式發(fā)布。2019年8月25日，該標(biāo)準(zhǔn)被ANSI批準(zhǔn)為美國國家標(biāo)準(zhǔn)。

NFPA 855根據(jù)電力儲能系統(tǒng)采用的技術(shù)，明確了儲能系統(tǒng)安裝、尺寸、隔離以及滅火和控制系統(tǒng)的要求。NFPA 855中還引入了UL 9540《Energy Storage Systems And Equipment》和UL 9540A《Test Method for evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systerms》的要求。

UL 9540在2015年被批準(zhǔn)為美國國家標(biāo)準(zhǔn)，在2016年被批準(zhǔn)為加拿大國家標(biāo)準(zhǔn)。UL 9540涵蓋電化學(xué)儲能系統(tǒng)、機械儲能系統(tǒng)和儲熱系統(tǒng)。UL 9540A是評估電池儲能系統(tǒng)熱失控的測試方法，如果超出NFPA 855中的容量限制或距離限制等情況，需要根據(jù)UL 9540A的測試結(jié)果，由相關(guān)部門來評估該儲能系統(tǒng)的火災(zāi)風(fēng)險。此外，NFPA 855中還引用了NFPA 1《Fire Code》、NFPA 70《National Electrical Code》、ICC 《International Building Code》等相關(guān)要求。

四、中國標(biāo)準(zhǔn)【GB/T36276】

2019年01月01日頒布實施【GB/T36276-2018】《電力儲能用鋰離子電池》標(biāo)準(zhǔn)。

首先，對于電力儲能用鋰離子電池的評價，是以功率-能量參數(shù)體系為基準(zhǔn)，摒棄了傳統(tǒng)動力電池的電流-容量的參數(shù)體系，根據(jù)部分電池廠家反饋結(jié)果顯示，以功率測試壽命比以電流測試的至少降低至1/3~1/4。而滿足這一指標(biāo)的電池生產(chǎn)廠家在國內(nèi)寥寥無幾，聚焦于磷酸鐵鋰電池和鈦酸鋰電池的生產(chǎn)廠家，目前三元電池并不滿足儲能用的電性能和安全性能的要求。根據(jù)國網(wǎng)測試結(jié)果顯示，功率法90%@1000次與電流法80%@4000次的循環(huán)壽命次數(shù)基本相當(dāng)。

其次是強化了對電池單體和電池模組的熱特性的檢測及評價，尤其是創(chuàng)新性提出了安全運行的安全底線。這對電力儲能用鋰離子電池來說，從電池設(shè)計角度，就加強了安全性要求，提升了安全性等級，能夠從根源上緩解或消除安全隱患。

相對于動力型鋰離子電池來說，新增了電池單體的絕熱溫升測試試驗和熱失控試驗，以及電池模塊的熱失控擴散試驗。

對于電池單體來說，絕熱溫升試驗的測試，既可以證明電池在130℃以內(nèi)的熱安全性，也可以獲取電池在溫升速率，以便在發(fā)生熱失控的前期進(jìn)行安全預(yù)警，提前開啟消防措施。

對于電池單體來說，熱失控試驗的測試，明確了熱失控發(fā)生的起始條件，可以獲取熱失控發(fā)生溫度，與絕熱溫升曲線結(jié)合，提前識別熱失控安全隱患;也可以判定同一批次間的熱一致性，也可以判定同一批次電池在不同使用壽命下的熱安全性特性的變化曲線，還可以針對不同批次或者不同規(guī)格電池或者不同廠家電池的篩選提供一個依據(jù)。

而對于電池模組來說，熱失控擴散試驗的測試，是驗證其技術(shù)水平和設(shè)計能力的體現(xiàn)，熱失控擴散對于儲能電池和動力電池來說都很重要。尤其是在GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》頒布后，對于“鋰離子電池包或系統(tǒng)在由于單個電池?zé)崾Э匾馃釘U散、進(jìn)而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險之前5 min，應(yīng)提供一個預(yù)先警告信號(服務(wù)于整車熱事故報警)，提醒乘員疏散”的要求不可謂不嚴(yán)格。

因此，從上述分析可知，鑒于功率法與電流法測試循環(huán)壽命的結(jié)果的巨大差異，電池結(jié)構(gòu)及制造工藝的重新設(shè)計和調(diào)整是勢在必行的。鋰離子電池的安全性(尤其是熱安全)的嚴(yán)格要求，給電力儲能用鋰離子電池設(shè)置了更高的門檻。隨著2020年儲能行業(yè)(尤其是用戶側(cè)儲能)的進(jìn)一步興起和發(fā)展，對于鋰離子電池來說迎來了新的利潤爆發(fā)點，但目前各家鋰離子電池差異性巨大，滿足GB/T 36276-2018《電力儲能用鋰離子電池》標(biāo)準(zhǔn)的電芯相對較少，針對高安全高功率的鋰離子電池在儲能中的應(yīng)用未來是可期的，而相關(guān)測試驗證工作則需要盡快開展。

電池性能指標(biāo)的模糊化、規(guī)劃設(shè)計的簡單化、消防設(shè)施的形式化成為當(dāng)前電池儲能電站整體質(zhì)量和安全的巨大隱患。因此，該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，對于規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展、引導(dǎo)電池制造企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型與升級、消除信息不對稱具有重要的意義。

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