中国储能网讯：2021年由湖南省工业和信息化厅、湖南省商务厅、长沙市人民政府、中国化学与物理电源行业协会联合主办，100余家机构共同支持的湖南（长沙）电池博览会暨首届中国国际新型储能技术及工程应用大会在长沙圣爵菲斯大酒店召开。此次大会主题是“新储能、新动力、新发展”。

会后，为了能让参会代表有更深入的行业交流，小编经过演讲专家本人同意和审核，将演讲专家的速记整理如下：

赵家林：各位嘉宾、各位专家，以及各位同行，大家下午好。我是来自TUV南德智慧能源部的赵家林，刚才李工给大家分享了国内储能标准体系，我这边跟大家分享国际方面对于储能系统的安全标准的简介。

我今天演讲主要分五部分：首先简单介绍一下储能产品的特点；其次是看看全球主要有哪些储能系统的标准；然后是就现在主流的标准——IEC标准和UL标准的思路和重点给大家做个简单介绍；最后是看看其他国家他们的储能系统方面标准的发展趋势。

储能，如果是从广义来说，是一个很大的概念，包括电化学储能、机械储能、热储能、电气储能和化学储能等。从狭义来说主要指以锂离子电池为代表的电化学储能，这里主要针对锂电池储能系统来做介绍。

我们要考虑一个产品标准的时候，或者说标准委员会在制定标准的时候，首先要对产品有一个全面的认知，这个产品它到底有什么特点，为什么要额外制定一套标准来进行规范和要求。我们都知道，国际电工委员会针对电气产品制定了很多标准，为什么还要制定一个储能系统相关的安全标准呢。

因为储能系统和传统的电气产品有很大的不同，主要体现在产品构成、应用场景和风险危害等几个方面。以家电产品为例，它的构成相对简单，应用场景也比较单一，主要风险危害是电气风险。但是储能系统，它由多个子系统组成，构成复杂，应用场景也很广泛，除了电气危害之外还有能量和火灾爆炸危害。对这种产品制定标准的时候需要有额外的考虑。

既然这类产品比较特殊，又需要有专门的标准进行规范，接下来简单看一下目前全球各地发布的相应标准。

首先，我们讲的是系统层面的标准。如果单说储能标准，里面包括电池、PCS、电缆以及相关的零部件，可以有一系列的标准。系统层面的安全标准主要有国际电工委员会制定的IEC 62933-5-1和-5-2,北美有UL 9540。欧洲有EN IEC的标准，德国有相关系统的标准比如VDE标准，新加坡也开始在制定他们的储能标准。接下来重点介绍IEC和UL标准制定的思路，这两个标准从标准的框架和理念来说有很大的不同。

IEC在制定标准时，会针对某类产品成立一个技术委员会，对于储能系统或者储能产品成立的技术委员会是TC 120。他们制定标准的时候分了五大部分，分别从词汇定义、基本参数和测试方法，然后是设计和性能评估，还有是环境影响，最后一部分是安全要求，其中对于第五部分目前已经发布的两个标准是-5-1，和-5-2。

“-5-1”是一个技术规范，说的是理念性的东西，应用层面很难操作。“-5-2”是一个具体要求，但它跟传统的标准有点不一太一样的：传统的IEC产品标准一般分三大块——第一部分是结构要求，第二部分是测试，第三部分是文件要求；它也有这三大部分，但是从标准框架来看，它把第四条、第五条、第六条这三条重点放在风险评估以及降低风险的措施上面，反而把测试和文件的要求大大的弱化了。

这种考虑也是结合刚才说的储能系统产品的特点而来的，第一个它的应用场景很广泛，它的组成方式又很多样，所以我们在制定一个标准的时候，不能写得太具体，因为写得太具体会限制很多应用场景。比如以澳洲的标准来说，它其实更侧重于小储能，但是大型的集装箱储能，它的适用性就比较差一点。

另外，这个毕竟是一个产品标准，所以它不可能把标准制定的特别广泛，因为广泛其实纯粹就是理念，就跟“-5-1”里面的内容差不多。但是还是强调了风险评估的工作，这个工作需要做在产品最终成型之前。因为单纯的测试验证是没办法有效控制这种产品的高风险。

风险评估基本上流程大家都很熟知，比如你首先要定义一个储能系统，有哪些危害，需要做一个评估，然后做评价，如果风险超出你的可接受程度，需要采取风险降低措施，最后再评估和测试验证。这是它的基本思路和流程。

在做风险评估的时候，需要确定它的危害。一般的产品都有这些危害，我这边蓝色部分是强调的是对于储能系统比较特别的危害，这是在其他一般电气产品里面不具有的。比如弧闪，传统的产品也有这个问题，但是没有这么突出，锂离子电池高压大电流，在操作的过程中会有很高弧闪的风险。还有是基于锂离子电池的火灾和化学危害等，标准对其做了重点说明。这是标准对于具体每种电池技术的重点危害做的说明（如图）。

在做系统风险分析的时候，标准提供了很多方法：有自上而下的分析方法，也有自下而上的分析方法，比如常见的FMEA分析，故障树分析，HAZOP分析，STAMP，这是制造商做产品研发的时候就要考虑的。

关于产品安全设计，这也是一个很基本的理念：本质安全、防护和保护，提供用户信息。从过程控制角度来说，它给了一个很好的思路。第一步你要考虑你对所谓风险点进行控制和监控，然后采取一定的预防措施。如果你这个问题已经凸显了，你需要有一定的缓解措施。当你的缓解措施达不到效果的时候，需要有紧急响应，从现场的紧急响应到整个大区域的紧急响应。

这个思路最典型的例子是储能系统的火灾防控问题。针对火灾问题，首先要在BMS层面进行控制和监控，你可以装气体侦测器做早期的识别，然后你要对储能系统做定期的维护，如果你这些效果都还没办法降低风险，或者说还有事故发生的时候，你有一个灭火装置进行灭火。最后还有声光报警和其他措施，这是基本的理念。但是往往做产品设计的时候，只在前面的BMS、消防、气体侦测考虑，会把后面这部分的所谓流程规范性的东西忽略。

测试方面，根据不同的危害风险做相关测试进行验证。测试的目的是有限程度上验证系统的安全性，但系统安全仅仅靠测试是无法保证的。针对电气危害，都是一些基本安规测试，机械方面有机械相关的测试验证，针对爆炸危害主要是从气体侦测和通风角度考虑。在火灾危害，在它测试部分是引用电池的IEC 62619里面的热失控火灾蔓延测试。但是在正文里面提到对具有热失控风险的电池系统，需要做大规模火烧测试进行验证，后面引用到UL 9540A，这是我们现在做储能系统遇到的一个比较难的问题。化学危害主要是指有毒液体的储能形式，比如液流电池技术。另外因为毕竟是一个系统，它需要考虑到辅源和通讯故障，以及系统和系统之间、子系统和子系统之间的通讯故障引起的危害验证。最后是一些环境测试。

对于文件也是比较通用性的，用户手册、紧急响应手册等等这些。

可以看出来，IEC标准其实它更强调在前期做风险评估以及风险降低措施，而不在于后期的测试。测试方面列出了很多测试项，相对来说还是比较容易满足的。

接下来看一下UL标准。

如果有研究过美国标准的话，大家会知道UL标准只是其中的一部分，他们有很多的技术协会制定的标准。比如材料测试方面有ASTM系列的标准；跟火灾和电气相关会涉及NFPA标准。NFPA是美国国家消防保护协会，虽然它是一个消防协会，但是它制定的NFPA 70标准在美国是作为一个国家级别的电气规范，可见它的影响力。它在2020年发布了一个标准，叫NFPA 855，这个标准是对于在美国安装储能系统的时候的安装规范。它跟右边的UL 9540不太一样，UL 9540是一个产品标准，就是产品要满足什么要求。安装规范是产品在现场安装的时候，产品本身要有什么要求，以及在安装方面有什么要求。所以NFPA 855是储能系统最终应用的标准。最右边的标准叫UL 9540A，它是热失控火灾蔓延的评估方法，可以认为它只是一个测试项目。

UL 9540在2016年已经发布了第一版，2020年又更新了一版。新版里面强调了这是一个系统标准，电池有其自己的标准，比如UL 1973,PCS有PCS的标准。

从它的框架可以看得出来，这跟刚才说的传统的标准架构比较类似，主体分为结构、测试和文件三大块。从测试的角度来说它的难度不大，反而在结构这一块的要求，比较难满足或者实现。比如电气方面的一些要求，以及系统安全分析和控制，还有可燃气体聚集和消防等等要求。

关于UL 9540认证，简单说就是电池系统 + PCS的整合。需要做的事情有很多项，有对材料、对结构，对零部件的要求，这是最基本的，然后需要考虑电气安全、火灾与爆炸风险、安全控制，最后的测试验证和文件，所有这些工作做完之后才能符合整个标准的要求。

这里我就认证过程中可能会遇到的一些难点给大家介绍一下，具体标准内容就不展开了。

首先第一个难点是UL 9540A。看起来它是一个测试方法，但是实际它要具体来看有四项测试，通常会做到第三个级别。这四个级别分别是电芯级别、模组级别、单元级别和安装级别。为什么要做这个测试？大家都知道锂电池风险很高，但是风险高，你能说得清楚它到底是什么样的特征，它有什么量化的数据吗？它有哪些气体成分？它的温度会到过高？它的热释放速率会到多少？这个标准就是要从实验的角度来量化这些信息。从电芯到模组，到单元以及安装级别，会释放什么成分，爆炸极限到多少，热失控是怎样的，会不会有火起来，会不会影响周围其他的储能单元？因为这些测试做起来复杂，成本也很高，周期也比较长，这是一个难点。

另外，大家在做认证的时候会问到，是不是所有的储能系统都要做这个测试？其实不尽然，需要做UL 9540A的测试，简单来说有两方面，一个是容量，一个是安全距离，当然细分还可以包括特殊安装方式。

容量不用多说，大家可以理解，很小的锂离子电池产品，在20度电以内，用在一些不太敏感的地方，可以不用做。但超过限定容量就需要做，比如非住宅或者户外用不能超过50度电，超过50度电需要做UL 9540A的验证。

安全距离，这在NFPA 855里面有具体要求。在安装的时候，储能系统需要与周围的门、窗、逃生通道，以及其他的系统，保持一定的安全距离。比如右边这张表（如图），这是一个住宅用的户外安装要求，它要与周围的门、窗保持3英尺的距离，大概是1米左右。如果在安装的时候，1米的安全距离保证不了，就要做，因为风险高了。当然还有一些室内壁挂、住宅内安装，这时候风险更高，需要做UL 9540A的认证。这是它的基本思路。

第二个难点，跟刚才讲的UL 9540A有点关联性。在标准里面，它要求要防止可燃气体聚集，因为可燃气体聚集就有火灾跟爆炸的风险。标准里面要达到的目标是在正常性工作或故障的时候，要避免可燃气体聚集，不要让它超过25%的LFL。对于锂电池，它属于第二种是情况，即故障状态下会释放可燃气体。要防止可燃气体聚集，可以通过排气、开孔等方式。但是现在储能系统设计时在这一块往往有所忽略。

第三个难点叫功能安全。UL 9540里面要求对安全至关重要的控制系统要做功能安全评估。功能安全评估有很多标准，包括UL标准、CSA的标准，ISO的标准等等。这个事情尽管是系统的一个要求，在电池系统做UL 1973认证的时候已经有了这个要求。

第四个难点，储能系统有一个特殊的能量危害，就是弧闪。关于这个问题，可以从几个主流的标准，比如IEC标准、UL标准或者澳洲的标准，他们都对弧闪有强调，而且要求做评估和标识。可见弧闪的危害对于储能系统的产品，它是比较突出的。这里说的弧闪主要是指电池系统的直流弧闪，这在澳洲的标准里面阐述得比较明确。一个大的储能系统也有交流部分，但其危害或评估出来的故障能量一般也非常小。弧闪能量安全限值是要5焦耳每平方厘米，相当于人手距离一根蜡烛2.5厘米时的感觉。如果高于这个值，在操作的时候要做相应的防护。

关于评估，在NFPA 70E里面有两种评估思路，一个是个人防护设备等级表，如果能查得到就可以。如果查不到，你就需要做另外一个故障能量计算。通常采用第二种方法。评估有很多的理论模型，通常采用最大功率法或Ammerman总结的方法。

第五个难点，如果是一个步入式的系统，就需要考虑很多要求。以前步入式储能系统比较多，现在步入式的越来越少。对于步入式系统，要考虑人进去的各种风险，就有对尺寸的限制、工作距离的要求，通风、照明等等，这会衍生很多设计方面的问题，这比较难。另外，大家也是为了利用空间，所以步入式的越来越少。

最后一部分是简单介绍一下其他国家他们的储能系统标准的发展趋势。

首先在德国，VDE 2510-2今年又更新了一版，2015年已经有一版，另外有一个VDE 2510-50，这两个标准都是储能标准。第一个是更多针对并网，第二个是更多讲电池的功能安全验证。

澳洲在2019年发布了AS 5139标准。这是储能系统的安装标准，这个标准要搭配澳洲电气安装布线规则AS 3000一起使用。它主要是适用于小系统，也可以做为大储能系统参考。它列出了对过电流保护、隔离、布线等要求规范，着重强调了弧闪的评估。

在新加坡，目前他们已经在2020年发布了两个标准或技术参考（TR）TR 77-1和TR 77-2。这两个标准是基于IEC 62933-3-1和-5-1制定的，采用IEC标准体系。另外储能系统去新加坡，当地消防局一般会对集装箱产品要求耐火性，比如要满足2小时耐火。这个NFPA 855中也有相关的说明，如果集装箱有2小时耐火的能力，在安装的时候则可以起到防火墙的作用。如果集装箱耐火性能够好，这也是一个优势。

最后总结三个要点。第一个是产品特点，就是电气危害、能量危害和火灾和爆炸危害，相较其他产品特殊。标准要点是，目前是以IEC 62933-5系列和UL 9540为主，IEC标准主要强调安全理念，UL标准要求更具体。最后一个是从认证的难点来说：一个是9540A的测试，一个是可燃气体聚集的防控，功能安全评估，弧闪评估等等这些。

以上就是我今天给大家做的一个简单分享，谢谢大家。