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目前国际上具有影响力的锂离子电池储能系统安全测试标准有UL1973和IEC62619、日本、澳大利亚、韩国等国家均参照或编制了这两套标准的国内适用标准,我国在2017年和2018年先后出台了多项储能系统相关国家标准。
本文通过对UL和IEC主要储能系统锂离子电池安全标准的对比研究,系统地分析比较了各条款的具体要求,探讨了各标准的优缺点,并提出了一些建议为提高标准。
一、现行储能电池系统安全标准的特点:
国际上,储能系统的安全标准主要有IEC标准和UL标准。欧洲和日本主要参考IEC标准制定相应的安全标准,如欧洲的EN62619和日本的JISC8715-28,都是根据IEC62619修订编制的。UL标准在北美应用广泛,其电池安全标准全面严谨,具有相当大的影响力。已经采用澳大利亚标准和IEC标准,澳大利亚标准协会在2017年开始起草DRAS/NZS5139,目前还没有看到正式发布。为配合韩国的新能源政策,2015年韩国出台了一系列储能相关标准,其中安全标准KBIA-10104-01主要参考了IEC相关标准,
在锂电池运输安全方面,UN38.3是国际上比较通用的标准,要求锂电池运输,必须通过高模拟、热测试、振动、冲击、55℃外部短路、冲击测试、过充测试,强制放电测试,以确保锂电池运输安全。世界上大多数国家都采用这个标准。与UN38.3标准相比,IEC62281与UN38.3标准的主要区别在于测试样品的数量和带电状态的要求不同,测试项目基本相同。
1.1 储能电池系统IEC安全标准:
储能系统产品IEC安全标准主要由国际电工委员会IEC标准工作组TC21/SC21A和TC120制定和颁布,TC21/SC21A侧重于所有二次电池的安全标准,而TC120侧重于电化学能量电网应用的存储(EES)系统相关标准。IEC储能系统的主要安全标准有:IEC 62619、IEC 62485-5、IEC 62933-5-1、IEC 62933-5-2、IEC 63056、IEC 62281。
IEC62619规定了工业用二次锂电池的通用测试项目和最低安全要求,iec将其定位为广泛工业产品应用的“伞形标准”,包括通信基站、不间断电源系统(UPS)、能源存储系统、应急电源灯固定安装产品,以及堆垛机、高尔夫球车、无人驾驶车辆(AGV)、铁路、海运,不包括电力应用的陆路运输。针对各种产品应用,IEC进一步制定专门的锂电池安全标准来应对,例如针对储能系统的IEC63056。
IEC62619强调电池系统应该在合理可预见的滥用情况下进行安全评估,包括外部短路测试、冲击测试、跌落测试、热滥用测试、过充电测试和强制放电测试。此外,在电池短路安全性的评估中,提供了两种可选的测试:电芯短路测试或电池系统热扩散测试网络,这是一种比较折衷的方法。
IEC63056规定了额定电压小于1500V(DC)的储能系统用二次锂电池和电池组的安全要求,IEC62485-5规定了固定应用中锂电池的安装、使用、检查、维护和处置的安全要求,重点关注固定式锂电池的运行安全7:IEC62933-5-2规定了电化学储能系统安全要求系统包括锂电池应用,当它们被集成到电网中时。IEC62281规定了运输途中的一次、二次锂电池和电池组的安全要求。
综上所述,IEC储能安全标准层次较为清晰,涵盖内容全面。但由于是国际标准,参与制定的组织和成员关系复杂,涉及国家利益纠纷较多,进展缓慢,滞后于行业发展,除IEC62619外,IEC62281已经发布。