目前國際上具有影響力的鋰離子電池儲能系統安全測試標準有UL1973和IEC62619、日本、澳大利亞、韓國等國家均參照或編制了這兩套標準的國內適用標準，我國在2017年和2018年先后出臺了多項儲能系統相關國家標準。
本文通過對UL和IEC主要儲能系統鋰離子電池安全標準的對比研究，系統地分析比較了各條款的具體要求，探討了各標準的優缺點，并提出了一些建議為提高標準。
一、現行儲能電池系統安全標準的特點：
國際上，儲能系統的安全標準主要有IEC標準和UL標準。歐洲和日本主要參考IEC標準制定相應的安全標準，如歐洲的EN62619和日本的JISC8715-28，都是根據IEC62619修訂編制的。UL標準在北美應用廣泛，其電池安全標準全面嚴謹，具有相當大的影響力。已經采用澳大利亞標準和IEC標準，澳大利亞標準協會在2017年開始起草DRAS/NZS5139，目前還沒有看到正式發布。為配合韓國的新能源政策，2015年韓國出臺了一系列儲能相關標準，其中安全標準KBIA-10104-01主要參考了IEC相關標準，
在鋰電池運輸安全方面，UN38.3是國際上比較通用的標準，要求鋰電池運輸，必須通過高模擬、熱測試、振動、沖擊、55℃外部短路、沖擊測試、過充測試，強制放電測試，以確保鋰電池運輸安全。世界上大多數國家都采用這個標準。與UN38.3標準相比，IEC62281與UN38.3標準的主要區別在于測試樣品的數量和帶電狀態的要求不同，測試項目基本相同。
1.1 儲能電池系統IEC安全標準：
儲能系統產品IEC安全標準主要由國際電工委員會IEC標準工作組TC21/SC21A和TC120制定和頒布，TC21/SC21A側重于所有二次電池的安全標準，而TC120側重于電化學能量電網應用的存儲（EES）系統相關標準。IEC儲能系統的主要安全標準有：IEC 62619、IEC 62485-5、IEC 62933-5-1、IEC 62933-5-2、IEC 63056、IEC 62281。
IEC62619規定了工業用二次鋰電池的通用測試項目和最低安全要求，iec將其定位為廣泛工業產品應用的“傘形標準”，包括通信基站、不間斷電源系統（UPS）、能源存儲系統、應急電源燈固定安裝產品，以及堆垛機、高爾夫球車、無人駕駛車輛（AGV）、鐵路、海運，不包括電力應用的陸路運輸。針對各種產品應用，IEC進一步制定專門的鋰電池安全標準來應對，例如針對儲能系統的IEC63056。
IEC62619強調電池系統應該在合理可預見的濫用情況下進行安全評估，包括外部短路測試、沖擊測試、跌落測試、熱濫用測試、過充電測試和強制放電測試。此外，在電池短路安全性的評估中，提供了兩種可選的測試：電芯短路測試或電池系統熱擴散測試網絡，這是一種比較折衷的方法。
IEC63056規定了額定電壓小于1500V（DC）的儲能系統用二次鋰電池和電池組的安全要求，IEC62485-5規定了固定應用中鋰電池的安裝、使用、檢查、維護和處置的安全要求，重點關注固定式鋰電池的運行安全7：IEC62933-5-2規定了電化學儲能系統安全要求系統包括鋰電池應用，當它們被集成到電網中時。IEC62281規定了運輸途中的一次、二次鋰電池和電池組的安全要求。
綜上所述，IEC儲能安全標準層次較為清晰，涵蓋內容全面。但由于是國際標準，參與制定的組織和成員關系復雜，涉及國家利益糾紛較多，進展緩慢，滯后于行業發展，除IEC62619外，IEC62281已經發布。
1.2 UL 儲能系統安全標準：
UL(Underwriter Laboratories Inc.)安全實驗室是美國從事安全測試和鑒定最權威的獨立營利性專業機構，其電化學儲能的主要安全標準如下：
UL 1973 安全標準 ANSI CAN/UL-1973:2018，固定式電池、車輛輔助電源和輕型電軌（LER）應用
UL 9540 儲能系統和設備測試標準
UL9540A 評估電池儲能系統中的熱失控火災傳播
UL1973 涵蓋用于光伏、風能存儲或 UPS 等固定應用中儲能的電池系統，以及用于輕型電動軌道和固定鐵路應用（如鐵路變電站）的電池系統，并且與 IEC62619 類似，涵蓋通用安全要求。但與IEC不同的是，UL不打算編制電網應用儲能系統的鋰電池安全標準，標準中的電池范圍包括鋰離子電池以外的其他類型電池，如鈉-B電池和液流電池。2019年新修訂的UL1973從結構要求、電氣測試、機械測試、環境測試、電池失效測試、
UL9540是針對三種儲能技術（電化學儲能、機械儲能和熱能儲能）的儲能系統安全標準，涵蓋充放電系統、控制和保護系統、電源轉換系統、通信、冷卻和熱管理系統、消防系統、燃料或液體管道、容器、系統安裝等，包括儲能系統的離網運行和并網運行。UL9540A主要用于評估電池儲能系統的熱失控特性，通過測試數據選擇合適的防火防爆機制，是對具體測試方法的標準。目的是幫助供應商明確系統與墻體的分離要求，
綜上所述，UL儲能安全標準具有覆蓋面廣、針對性強、適用性強的特點，是目前較為成熟的產品安全標準。
1.3 國內儲能系統產品安全標準：
與IEC和UL不同的是，國標沒有將儲能系統的安全標準單獨成標準，而是在技術規范或運行管理規范中分章規定。以下是與鋰電池儲能系統安全要求相關的國家標準：
GB/T34131 電化學儲能電站用鋰離子電池管理系統技術規范
GB/T36276 動力儲能用鋰離子電池
GB/T36547電化學儲能系統接入電網技術規程
GB/T36548電化學儲能系統接入電網試驗規范
GB/T36558 電力系統電化學儲能系統通用技術條件
GB/T36549電化學儲能電站運行指標及評價
GB/T51048電化學儲能電站設計規范
其中，涉及電池系統安全的標準主要有GB/T34131GB/T36276GB/T36558。這些標準對功能性儲能行業中的一些常用術語、符號、測試項目和測試方法進行了明確的定義，對國內儲能行業的發展起到了引領作用。在電池或電池系統的初始充放電能量、倍率充放電性能、能量保持和回收能力、循環性能等與電池容量相關的測試中，采用恒功率充放電模式進行考核，為電網能量儲能應用具有現實意義，促進儲能產業的健康發展。
與安全直接相關的測試有充電測試、過放電測試、擠壓試驗、跌落試驗、低氣壓試驗、發熱試驗、熱失控試驗、鹽霧及高溫高濕試驗、絕緣性能試驗、耐電壓性能試驗。電池管理系統BMS單獨給出了一個技術規范，相關的電磁兼容測試在這個標準中進行了規定，測試時BMS不需要將真實的電池接入系統進行測試。這樣的安排有利于BMS產品的單獨檢驗，但對電池系統的檢驗可能存在偏差。
除國家標準外，國家能源局能源行業、中電聯CEC、中關村儲能產業技術聯盟CNESA、中國化學與物理電源行業協會等國內相關行業團體聯盟CIPAS還發布了行（組）標：NB/T42091電化學儲能電站用鋰離子電池技術規范：
TCIAPS0003 動力儲能系統用二次鋰離子單體電池及電池系統安全要求
T/CEC172 動力儲能用鋰離子電池安全要求及試驗方法
T/CNESA1000 電化學儲能系統評價規范
T/CNESA1001 電力儲能用直流電源連接器通用技術要求
T/CNESA1002 電化學儲能系統電池管理系統技術規范
其中NB/T42091早于國家標準發布，TCIAPS0003主要參照IEC62619修改，T/CEC172以國家標準為基礎，將電池安全相關規范和測試方法整合為標準文件，除對于個別文章和測試方法，總體上沒有太大區別。中關村儲能聯盟發布的T/CNESA1000結合國家標準和IEC標準，提出了一套完整的評分方法。T/CNESA1001規范了儲能系統用直流電源連接機的通用技術要求，對系統中使用的連接器、接線端子、密封件、電纜等進行了詳細的結構、電氣和環境適應性要求。
2 這些安全標準的比較分析：
除了電池系統的安全，包括儲能逆變器（PCS）在內的外部集成系統的安全也是不可或缺的一環。但由于各個國家和地區的電網接入要求不同，這部分不適合直接比較，本研究范圍不包括儲能和電網的接入部分，即PCS到電網部分，主要研究常見鋰離子電池系統的安全標準。所以這方面涉及的標準主要有UL1973、IEC62619、GB/T36276和GB/T34131。為了便于比較標準中各方面的要求，以UL標準為參考，將標準條款分為結構安全、電池本體安全、系統安全和環境安全四大類。
2.1 結構安全要求比較：
UL1973對產品外殼提出了更詳細、更具體的要求。例如非金屬外殼、金屬外殼、壁掛支撐拉手、線纜、端子等都有具體的要求。在這些方面，IEC和GB標準都沒有詳細的規范要求，只是要求在相關實驗中不得使外殼破裂，造成內部材料外露或漏液。UL標準對外殼的可靠保護接地也有規定，而IEC和GB對電池系統沒有保護接地規范，按相關電氣標準執行，在檢驗過程中容易被忽視。
2.2 電池安全要求比較：
這里的電池本體安全是指與電池直接相關的測試要求，比如過充過放測試。國家標準按照電池單體、電池模組和電池組（系統）三個層次規定了電池的測試要求和測試方法。UL和IEC表示每次測試的測試對象。在電池本體安全性方面，三者的差別并不算太大。有的地方，國家標準要求更加嚴格。例如，要求外部短路的線路內阻小于5mΩ，要求溫升試驗最高溫度達到130℃并保持30min。一個重要的區別是UL標準對測試合格的判斷更加嚴格。它不僅要求不應有起火、爆炸和漏液現象，而且規定試驗后不應有有毒氣體、可燃氣體的積聚、外露觸電危險和失去保護控制等現象。
與溫度相關的安全要求與每個標準有很大差異，UL的充放電極限溫度測試：在最大充放電條件下，應保持在規定的極限工作條件內。對溫度敏感的關鍵安全裝置應保持在額定溫度范圍內。同時，可接觸表面溫度不得超過安全限值。IEC從熱濫用方面提出要求，要求BMS對過熱充放電進行保護。GB標準與IEC類似，但試驗溫度提高到130℃。
考慮到實際情況，UL的電池充放電極限溫度測試要求更貼近實際工程應用。此外，UL還規定了電池模組的不平衡充電試驗，IEC和GB均未規定。在跌落測試方面，UL和IEC根據測試對象的重量進行分級測試，而GB標準統一采用從1.2m高度自由跌落至水泥表面的測試方法，正極或負極朝向向下。這種一刀切的做法很容易實現，但是否符合產品開發的需要還有待商榷。三個標準都有熱失控擴散的要求，其中IEC標準可以選擇鐵芯短路測試作為替代測試。
另外，在美國，UL9540A用于評估電池儲能系統的熱失控特性，并通過測試數據選擇合適的防火防爆機制，是一些測試方法的標準。目的是幫助供應商明確系統與墻體的隔離要求、系統的加熱能力、可燃部件、燃燒產生的氣體種類及滅火器的選擇。IEC和GB沒有制定類似的標準。
2.3 環境影響要求比較：
UL標準規定了鹽霧試驗、防潮試驗、外火試驗等環境試驗，而GB標準規定了鹽霧試驗、高溫高濕試驗。需要說明的是，這兩項環境測試是根據產品的實際應用環境來確定的，不是必須的項目。IEC62619沒有關于環境測試的規定，可能是因為該標準是通用標準，而IEC62485-5還沒有發布。不知道有沒有這方面的內容。在電磁兼容方面，國家標準在BMS技術規范GB/T34131中規定了測試項目和要求等級。在 UL 和 IEC 中，“對安全起關鍵作用、依賴電、電路、軟件的控制系統進行功能安全分析”包括對BMS的測試。參考標準之一IEC60730-1附錄h包括電磁兼容測試項目和測試方法。項目數量超過國家標準。測試方法強調測試各種模式的控制器（BMS屬于電子控制器的范疇），檢查對被控設備安全性的影響。
2.4 系統要求比較：
在系統安全分析方面，UL和IEC都要求對電子電路軟件進行功能安全評估。UL還要求對系統進行風險分析，提供FMEA或故障樹分析報告，有利于排查系統的各種風險，如觸電風險、火災風險、機械風險等，將風險控制在適當的低概率。GB標準對此沒有規定。在系統元器件安全方面，UL標準指明了關鍵元器件應滿足的標準規范，而IEC和GB標準則沒有直接要求。
