电化学储能系统具有安装方便灵活、响应速度快、可控性好等特点，可显著提高风、光等可再生能源的电网消纳能力，改善电能质量，平滑电网潮流，降低电力资产投资，在促进能源转型变革发展中具有重要作用。近年来，锂离子电池储能系统由于其高能量密度、大放电倍率和不断下降的成本^[1]等显著优点得以在全球各国电力行业中蓬勃发展。2018年，全球新增规划、在建的电化学储能项目的规模为9547.2 MW，2019年的新增规模有望突破5.0 GW^[2]。与此同时，储能相关标准的编写发布也随着储能行业的发展不断更新。近两年，我国也集中发布了一批关于储能系统的标准规范，如GB/T 34131、GB/T 36276和GB/T 36558^[3,4,5]等。这些标准规范积极引导和推动了储能行业的发展，但在具体应用过程中仍存在一些问题，其中，对当前行业影响最为关键的是安全相关的标准规范。

当前国际上具有较大影响力的锂离子电池储能系统安全标准为UL 1973和IEC 62619^[6,7]，日本^[8]、澳大利亚、韩国等国家根据这两套标准参考引用或编制了其国内适用标准，中国于2017年和2018年发布了多个储能系统相关国标。尽管如此，国内外的锂电储能电站的安全问题仍比较突出，从2017年8月至2019年5月，韩国共发生了23起储能电站起火事件^[9]；2019年4月，美国亚利桑那储能系统发生火灾^[10]；2018年8月，江苏扬中储能系统发生火灾^[11]等等。由此说明，与锂电储能相关的标准规范远不完善。相比而言，北美、欧洲的储能电站运行较好，见诸报道的储能安全事故较少。虽然储能安全问题是一个复杂的综合问题，涉及储能系统的技术类型、技术水平、应用场景、电池品质、当地法规等众多因素，但先进完善的安全标准能够保证储能系统的安全运行。针对国内锂电储能行业的发展现状和储能系统的安全性考验，与国际先进的安全标准进行细致对比研究，有助于提升和完善国内标准，便于储能用户在科学合理的范围内操作运行，最终全面提升锂电储能系统的安全性。

本文通过对UL、IEC和国标主要储能系统锂离子电池安全标准对比研究，系统地分析比较各具体条款要求，发掘各标准的优劣势，提出标准改进的一些建议，为完善和升级新的储能系统安全标准提供参考。

国际上，储能系统安全标准主要有IEC标准和UL标准。欧洲、日本主要是参考IEC标准制定对应的安全标准，例如欧洲的EN 62619^[12]和日本的JIS C 8715-2^[8]都是依据IEC 62619^[7]进行修订编制而来。UL标准在北美普遍使用，其电池安全标准考虑全面而严谨，具有相当的影响力。澳洲方面，UL标准和IEC标准都有采用，澳大利亚标准协会于2017年开始起草DR AS/NZS 5139^[13]，尚未见正式稿发布。为配合韩国新能源政策，2015年韩国发布了一系列的储能相关标准，其中包括安全标准KBIA-10104-01，该标准主要参考IEC相关标准，最大的区别在于少了跌落试验和内短路/热失控扩散试验，增加了挤压、沉浸、外短路控制和过充电控制试验^[14]。

国内方面，储能国标处于主导地位，一般由电力相关部门牵头制定，一方面标准制定过程比较严谨，另一方面其规范要求指标相对较松，为最低限度要求。因此，出现了相关的各种行业团体标准，例如，中国电力企业联合会（CEC）、中关村储能产业技术联盟（CNESA）、中国化学与物理电源行业协会（CIPAS）等，呈现百花齐放的态势。

在锂电池运输安全方面，《联合国关于危险品运输的建议书试验和标准手册》中第38.3章节关于模拟锂电池运输状态条件的一系列测试，简称UN 38.3^[15]，是国际上比较通行的标准，要求锂电池运输前，必须要通过高度模拟、热测试、振动、冲击、55 ℃外短路、撞击试验、过充电试验、强制放电试验，才能保证锂电池运输安全。全球各国基本都是采用该标准。IEC 62281^[16]与UN 38.3^[15]标准相比，主要区别为测试样品的数量和带电状态的要求不同，测试项目基本一致。

IEC关于储能系统产品的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关注所有二次电池的安全标准，而TC120关注电网应用的电化学储能（EES）系统相关标准。IEC储能系统的主要安全标准如下：

IEC 62619 Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes – Safety requirements for secondary lithium cells and batteries, for use in industrial applications

IEC 62619 Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes – Safety requirements for secondary lithium cells and batteries, for use in industrial applications

IEC 62485-5 Safety requirements for secondary batteries and battery installations - Part 5: Safe operation of stationary lithium-ion batteries

IEC 62933-5-1 Electrical energy storage （EES） systems -Part5-1: Safety considerations for grid-integrated EES systems - General specification

IEC 62933-5-2 Electrical energy storage （EES） systems Part 5-2: Safety requirements for grid integrated EES systems - electrochemical based systems

IEC 63056 Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes - Safety requirements for secondary lithium cells and batteries for use in electrical energy storage systems

IEC 62281 Safety of primary and secondary lithium cells and batteries during transport

IEC 62619规范了二次锂电池在工业用途的共通性试验项目及最低限度的安全需求，IEC将其定位为“保护伞标准”^[17]，适用范围涵盖各种工业产品应用，包括通信基站、不断电系统（UPS）、储能系统、紧急电源灯固定安装产品，以及动力应用的堆高机、高尔夫球车、无人搬运车（AGV），铁路、海运，不包括陆地交通。对于各种产品应用，IEC再进一步发展专用的锂电池安全标准来应对，如储能系统用的IEC 63056^[17]。IEC 62619强调应在合理可预见的滥用情况下对电池系统做安全评估，包括外短路试验、撞击试验、跌落试验、热滥用试验、过充电试验、强迫放电试验。另外，在电池内短路安全评估上，提供了两种可选择的试验：电芯内短路试验或电池系统热扩散试验^[7]，是一种比较折中的做法。

IEC 63056规范额定电压在1500 V（直流）以下的储能系统用二次锂电池及电池组的安全要求^[17]。IEC 62485-5则规范了锂电池在固定应用时相关的安装、使用、检查、维护和处置等安全要求，着重在固定型锂电池的操作安全^[17]；IEC 62933-5-2则规范了包含锂电池应用在内的电化学储能系统并入电网使用时的系统安全要求^[18]。IEC 62281规范了一次、二次锂电池和电池组在运输中的安全要求^[16]。IEC 63356、IEC 62485-5尚未发布正式稿，IEC 62281于2019年4月发布。

综上所述，IEC储能安全标准层次较为清晰，覆盖内容全面。但由于它是一个国际标准，参与编写的组织及成员关系复杂，牵涉较多的国家利益之争，推进缓慢，进度落后于行业发展，除IEC 62619、IEC 62281已经发布，其他几个安全标准都还在编写中。

UL（Underwriter Laboratories Inc.）安全试验所是美国最有权威的从事安全试验和鉴定的、独立的、营利的专业机构，其关于电化学储能的主要安全标准如下：

UL 1973 STANDARD FOR SAFETY ANSI/CAN/UL-1973：2018，Batteries for Use in Stationary, Vehicle Auxiliary Power and Light Electric Rail（LER）Applications

UL 9540 Standard for Energy Storage Systems and Equipment

UL 9540A Test Method for Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systems

UL 1973覆盖了用于固定式应用储能中的电池系统，如光伏、风力发电存储或UPS等应用，也涵盖了用于轻型电动轨道和用于固定式的铁路应用的电池系统，例如铁路变电站^[6]，与IEC 62619相同之处是，涵盖了共通性的安全要求。但与IEC不同的是，UL并没有计划针对电网应用的储能系统的锂电池安全标准编制，且标准中的电池范围除了锂离子电池，还包含其他种类的电池，如钠-β型电池、液流电池。2019年新改版发布的UL 1973，从结构要求、电气试验、机械试验、环境试验、电芯失效试验、产线试验等方面详细规定了安全相关的要求或试验方法^[6]。

UL 9540是针对三类储能技术（电化学储能、机械储能和热储能）的储能系统安全标准，其范围涵盖充放电系统、控制保护系统、功率转换系统、通信、冷热管理系统、消防系统、燃料或者液体管道、容器、系统安装等，包含离网运行和并网运行的储能系统^[19]。UL 9540A主要用于评估电池储能系统发生热失控的特性，通过测试数据选择合适的火灾和爆炸保护机制，属于针对具体测试方法的标准。目的在于帮助供应商明确系统与墙体的隔离要求，系统的发热量、可燃部件，燃烧产生气体的类型及灭火器选型^[20]。

综上所述，UL储能安全标准具有覆盖全面、具体及应用性强的特点，是发展较为成熟的产品安全标准。

与IEC、UL不同，国标并没有把储能系统的安全标准单独分离出来成标准，而是在技术规范或运行管理规范中分章节进行规定。以下是涉及锂电池储能系统的安全要求的国家标准：

GB/T 34131 电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范

GB/T 36276 电力储能用锂离子电池

GB/T 36547 电化学储能系统接入电网技术规定

GB/T 36548 电化学储能系统接入电网测试规范

GB/T 36558 电力系统电化学储能系统通用技术条件

GB/T 36549 电化学储能电站运行指标及评价

GB/T 51048 电化学储能电站设计规范

其中，涉及电池系统安全的标准主要是GB/T 34131、GB/T 36276、GB/T 36558^[3,4,5]。这些标准对功能储能行业的一些常用术语、符号、试验项目、试验方法做出了明确的定义，对国内储能行业的发展起到较大的引领作用。在电池或电池系统的初始充放电能量、倍率充放电性能、能量保持与恢复能力、循环性能等与电池容量相关的试验规定了采用恒功率充放电模式进行考核，对于电网储能应用具有实际意义，促进储能行业的健康发展。与安全直接相关的试验有过充电试验、过放电试验、外短路试验、挤压试验、跌落试验、低气压试验、加热试验、热失控试验、盐雾与高温高湿试验、绝缘性能试验、耐压性能试验。电池管理系统BMS单独呈现一份技术规范，相关的电磁兼容性试验都在该标准规定，试验时，BMS不需要与真实的电池连接成系统进行测试。这样的安排，有利于BMS产品单独进行检验，但对电池系统的检验有可能会出现偏差。

除了国标之外，国内相关行业团体联盟如国家能源局的能源行业、中国电力企业联合会CEC、中关村储能产业技术联盟CNESA、中国化学与物理电源行业协会CIPAS等也颁布了行（团）标：

NB/T 42091 电化学储能电站用锂离子电池技术规范

TCIAPS0003 电力储能系统用二次锂离子单体电池和电池系统安全要求

T/CEC 172 电力储能用锂离子电池安全要求及试验方法

T/CNESA 1000 电化学储能系统评价规范

T/CNESA 1001 电力储能用直流动力连接器通用技术要求

T/CNESA 1002 电化学储能系统用电池管理系统技术规范

其中NB/T 42091^[21]发布时间早于国标，TCIAPS0003^[22]主要参照IEC 62619进行修改编制，而T/CEC 172^[23]是在国标的基础上，将电池安全相关的规范要求和试验方法整合到一个标准文件，除个别条款和测试方法有所不同，总体来说并没有太多的区别。中关村储能联盟发布的T/CNESA 1000揉合了国标和IEC标准，提出了一套完整的评分方法。T/CNESA 1001规范了电力储能系统直流动力连机器通用技术要求，对系统中用到的连接器、端子、密封件、线缆进行了详细的结构、电气、环境适应性等规范要求。T/CNESA 1002则是在GB/T 34131的基础上对电池管理系统的技术规范进行了改进和补充。

储能系统的安全除了电池系统的安全外，其外在集成系统，包括储能逆变器（PCS）的安全也是不可或缺的部分。但是由于各国各地区的电网接入要求差异较多，这部分不宜作直接比较，本文研究的范围不包括储能与电网的接入部分，即PCS到电网部分，主要研究共通的锂离子电池系统的安全标准问题。因此，涉及此方面的标准主要为UL 1973、IEC 62619、GB/T 36276和GB/T 34131。为了方便对标准中的各方面要求进行比较，以UL标准为参照，将标准条款分为结构安全、电池本体安全、系统安全和环境安全四类进行对比。

UL 1973对产品外壳提出了较为详细具体的要求，例如，对非金属外壳、金属外壳、挂墙支架/把手、线缆和端子都有具体的要求^[6]。这几个方面，IEC和GB标准没有详细的规范要求，仅要求相关实验中外壳不应破裂导致内部物质裸露或漏液。UL标准还对外壳的可靠保护接地进行了规范，而IEC、GB无针对电池系统的保护接地规范，按相关电气标准执行，在检验的过程中容易被疏忽。

这里的电池本体安全是指与电池直接相关的试验要求，如过充过放电试验等。国标按电池单体、电池模块、电池簇（系统）三个层级对电池试验要求和试验方法做了规范。UL、IEC则是在各试验中注明试验对象。在电池本体安全方面，三者的区别不是太大，个别地方，国标甚至要求更加严格，例如，外短路的线路内阻要求≤5 mΩ，温升试验要求最高温度达到130 ℃并保持30 min^[3]。一个较为重要的区别是，UL标准对试验合格的判定更加严格，不仅要求不发生起火、爆炸、漏液现象，还规定了试验后不应出现有毒气体、可燃气体聚集、裸露触电危险、失去保护控制现象。温度相关的安全要求，各标准相差较大，UL的充放电极限温度试验：在最大充放电条件下应保持在规定的极限工况内，对温度敏感的关键安全器件应保持在其额定温度范围内，同时，可触及的表面温度不能超过安全界限^[6]。IEC则从热滥用方面提出要求，并要求过热充放电的BMS保护。GB标准与IEC类似，只是试验温度提高到130 ℃^[3]。作者认为，从现实考虑，UL的电池充放电极限温度试验要求更为贴近实际工程应用。除此之外，UL还规定了对电池模组的不平衡充电试验，IEC、GB未有规定。跌落试验方面，UL、IEC都根据试验对象的重量进行分级试验，而GB标准统一采用正极或负极朝下从1.2 m高度自由跌落到水泥面的试验方法^[3]。这种一刀切的方法执行起来简单易行，但是否符合产品发展的需要，有待商榷。三个标准都对热失控扩散进行了要求，其中IEC标准可以选择电芯内短路试验作为替代选择试验^[7]。

另外，在美国，UL 9540A用于评估电池储能系统发生热失控的特性，通过测试数据选择合适的火灾和爆炸保护机制，是一些测试方法的标准^[19]。目的在于帮助供应商明确系统与墙体的隔离要求，系统的发热量、可燃部件，燃烧产生气体的类型及灭火器选型。IEC、GB尚未制定类似标准。

UL标准规定了盐雾试验、防潮试验、外部火烧试验等环境试验，GB标准规定了盐雾试验、高温高湿试验。需要注意的是，这两个环境试验都根据产品实际应用环境而定，不是必做项目。IEC 62619没有环境试验方面的规定，可能是该标准是通用性标准的缘故，而IEC 62485-5尚未发布，是否有此方面的内容，不得而知。电磁兼容方面，国标在BMS技术规范GB/T 34131规定了试验项目和要求等级。而UL、IEC中“对安全起关键作用的，依赖于电、电路和软件的控制系统，应进行功能安全分析”^[7]包含了对BMS在内的试验，分析其中一个参考标准IEC 60730-1附录H，包括电磁兼容试验项目和试验方法，其项目数量多于国标，试验方法强调对控制器（BMS属于电子控制器类别）的各种模式进行测试，检验对被控设备安全的影响^[24]。

系统安全分析方面，UL和IEC都要求对电子电路软件做功能安全评估，UL还要求对系统进行风险分析，提供FMEA或故障树分析报告^[6]，有利于系统的排查各种风险，如触电风险、火灾风险、机械风险等，将风险控制在一个合适的较小概率。而GB标准在此方面没有专门指明。系统组件安全方面，UL标准对关键组件指明了需要符合的标准规范^[6]，而IEC、GB标准没有直接的要求。

本文详细分析了国内外主要储能系统锂离子电池安全标准的特点，归纳对比了相关安全标准的异同和优劣。总体来说，IEC标准体系考虑较为完善，但编写进展较为缓慢。UL标准规范全面而细致，执行时需要对检验方法和检验设备的符合性进行考证。而国内标准以国标为导向，各行业团体标准结合国标和IEC标准编写制定，组织结构差异较大，执行起来有较多困难，因此，当前国内市场储能系统制造主要参照国标执行。对于我国锂电储能系统，总体有以下问题或建议。

（1）国标中的系统级安全评估不够完善，主要体现在系统风险识别与评估要求的缺少、BMS功能安全评估的缺失、BMS未结合系统进行整体评估三个方面。

（2）在外壳、保护接地、端子和线缆、文档信息以及其他关键组件的要求上缺乏详细的规范或明确的指引。

（3）建议将储能系统安全相关标准与功能性能标准分开，并针对安全标准进行开展相关认证工作，从产品准入上做出强制规定，有利于我国储能行业的参与者公平竞争和发展。