IEC 62933-4-32025 电能存储(EES)系统 第4-3部分根据环境条件对基于电池的能量存储系统(BESS)的保护要求标准立项发展报告

电能存储（EES）系统第4-3部分：根据环境条件对基于电池的能量存储系统（BESS）的保护要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricalEnergyStorage(EES)Systems-Part4-3:ProtectionRequirementsofBattery-BasedEnergyStorageSystems(BESS)AccordingtoEnvironmentalConditions摘要随着全球能源转型进程加速推进，以锂离子电池为代表的电能存储系统在电力系统中的应用规模持续扩大，已成为支撑高比例可再生能源接入、提升电网灵活性与可靠性的关键技术装备。然而，电池储能系统的安全性问题始终是制约其规模化部署的核心瓶颈，特别是不同环境条件下的保护策略差异，直接影响系统全生命周期的安全运行水平。基于此，国际电工委员会（IEC）于2025年10月20日正式发布IEC62933-4-3:2025《电能存储（EES）系统第4-3部分：根据环境条件对基于电池的能量存储系统（BESS）的保护要求》标准。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容及其行业影响，重点分析了标准在环境条件分类、保护层级架构、故障检测与隔离策略等方面的关键技术创新。报告指出，该标准的发布填补了国际层面针对BESS环境适应性保护要求的标准空白，为储能系统的设计、制造、运维及消防等全链条环节提供了统一的技术依据，对推动全球储能产业安全健康发展具有重要意义。关键词：电能存储系统；电池储能系统；环境保护要求；IEC标准；安全防护；环境适应性Keywords:ElectricalEnergyStorageSystems;BatteryEnergyStorageSystems;ProtectionRequirements;IECStandards;SafetyProtection;EnvironmentalAdaptability一、引言1.1研究背景在全球碳中和目标驱动下，可再生能源发电占比持续攀升，储能技术作为能源体系变革的关键支撑，正经历前所未有的发展机遇期。根据国际能源署（IEA）统计数据，截至2024年底，全球电化学储能累计装机规模已突破180GW，其中锂离子电池储能占比超过90%。中国、美国、欧洲等主要经济体均出台了大规模储能发展规划，储能产业已从示范应用阶段全面迈入商业化规模化发展阶段。然而，与装机规模高速增长相伴的是安全问题日益凸显。据不完全统计，2011年至2024年间，全球范围内公开报道的储能电站火灾事故超过80起，涉及韩国、美国、中国、澳大利亚、德国等多个国家。事故调查结果表明，电池热失控是引发火灾的主要原因，而环境条件的差异（如温度、湿度、海拔、盐雾等）对热失控的发生概率、传播速度及危害后果具有显著影响。不同地理区域、不同安装方式（室内/室外、地面/地下）所面临的环境条件差异巨大，亟需建立一套系统化、差异化、可操作的保护要求框架。在此背景下，国际电工委员会（IEC）技术委员会TC120（电能存储系统技术委员会）启动了IEC62933-4-3标准的编制工作，旨在于IEC62933系列标准框架下，专门针对基于电池的能量存储系统在不同环境条件下的保护要求做出明确规定。1.2标准的定位与意义IEC62933-4-3:2025是IEC62933《电能存储（EES）系统》系列标准的重要组成部分。该系列标准从系统架构、规划布置、环境影响、安全性能等多个维度，构建了覆盖EES系统全生命周期的标准体系。具体而言：-IEC62933-1：通用术语、定义和功能描述；-IEC62933-2-1：单元参数及测试方法；-IEC62933-3-1：规划与性能评估；-IEC62933-4-1：对环境问题的指导；-IEC62933-4-3（本标准）：根据环境条件确定的BESS保护要求；-IEC62933-5-2：并网安全要求。本标准的发布填补了该系列标准中"环境保护要求"维度的空白，将环境条件与保护措施建立了明确的映射关系，为BESS的工程设计、设备选型、运行维护及应急处置提供了权威技术依据。二、标准编制过程与工作基础2.1立项背景与编制历程IEC62933-4-3标准的编制工作可追溯至2019年。随着全球储能安全事故的频繁发生，业界对BESS安全保护技术标准化的呼声日益强烈。2019年10月，IECTC120在首尔全体会议上正式通过立项提案（NP），成立由多国专家组成的项目组（PT62933-4-3），启动标准编制工作。项目组先后召开了十余次工作组会议和多次网络技术研讨会，系统梳理了各国在BESS保护领域的现行技术要求、事故案例数据和科研成果。来自中国、德国、美国、韩国、日本、法国等主要储能技术国家的专家参与了标准草案的起草与评审工作。经过CD（委员会草案）、DIS（国际标准草案）、FDIS（最终国际标准草案）等各阶段审议，该标准于2025年7月通过最终投票（赞成率超过95%），并于2025年10月20日正式发布。2.2编制核心原则标准编制过程中，项目组确立了以下核心原则：（1）风险导向原则。以电池热失控风险评估为出发点，将环境条件作为影响风险等级的关键变量，建立环境条件与保护要求之间的动态映射关系。（2）层级防护原则。遵循"预防—检测—抑制—隔离"的纵深防御理念，构建涵盖电芯级、模组级、簇级、系统级和站房级的多层次保护框架。（3）场景适配原则。针对不同安装环境（室内/室外、平原/高原、沿海/内陆等）和不同应用场景（发电侧、电网侧、用户侧），提出差异化的保护配置要求。（4）全生命周期覆盖原则。将保护要求贯穿BESS的设计、制造、运输、安装、调试、运行、维护和退役处置全过程，并引入失效模式与影响分析（FMEA）方法。三、标准主要内容解析3.1标准适用范围本标准适用于基于电池技术的固定式电能存储系统，涵盖锂离子电池、钠硫电池、铅酸电池、液流电池等主要电化学储能技术路线。标准同时覆盖交流耦合和直流耦合的系统架构，适用于新建BESS以及既有系统的改造升级。标准明确排除了移动式储能系统、电动车辆车载电池系统等特殊应用场景。3.2关键术语与定义标准在IEC62933-1通用定义的基础上，新增或细化了以下关键术语：-保护要求（ProtectionRequirements）：为防止BESS发生人身伤害、财产损失和环境损害而必须实施的技术措施和管理措施的总和；-环境条件类别（EnvironmentalConditionClasses）：依据温度、湿度、凝露、盐雾、沙尘、海拔、地震等环境因素的严重程度，对BESS安装场所进行的分级分类；-热失控传播防护（ThermalRunawayPropagationPrevention）：通过隔离、冷却、泄压等措施，阻止热失控在电池单体间或模组间扩散的能力；-可用安全时间（AvailableSafeEgressTime）：从检测到危险事件到危险条件影响到周围区域的时间间隔。3.3环境条件分类体系标准建立了一套系统化的环境条件分类体系，是整部标准的核心创新点之一。具体分类维度如下表所示：|环境因素|等级1（温和）|等级2（中等）|等级3（严酷）|等级4（极端）||---------|-------------|-------------|-------------|-------------||年环境温度范围|-5℃～+40℃|-20℃～+45℃|-35℃～+50℃|低于-45℃或高于+55℃||相对湿度|5%～85%（无凝露）|最高95%（有凝露可能）|可凝露/结霜|持续高湿（＞98%）||海拔高度|≤1000m|1000～2000m|2000～3000m|＞3000m||盐雾等级|无盐雾影响|轻度盐雾（距海岸＞10km）|中度盐雾（距海岸1～10km）|重度盐雾（距海岸＜1km）||沙尘等级|低（G1）|中等（G2）|高（G3）|极高（G4）||地震设防烈度|≤Ⅵ度|Ⅶ度|Ⅷ度|≥Ⅸ度|各环境因素的不同等级组合，构成BESS安装场所的综合环境条件类别（ECC-1至ECC-4）。标准要求设计方根据实际安装地点的环境条件评估结果，确定适用的环境条件类别，并据此选择对应的保护措施配置等级。3.4保护要求的分层框架标准将BESS的保护体系划分为以下六个层级，每一层级均对应对环境条件的具体保护功能：（1）电芯级保护。要求建立电池单体的热失控阈值监控（包括温度、内压、电压异常等参数），配置泄压防爆装置，确保在极端工况下电芯壳体不发生爆裂。对于高海拔应用场景（ECC-3及以上），还需考虑低气压对泄压阈值的影响修正。（2）模组级保护。要求在电池模组层面配置热隔离材料、温度均衡管理、防火阻燃外壳和热失控传播阻隔结构。模组外壳材料应满足相应的防火等级要求（参照UL94V-0或IEC60695标准体系），对于高湿度环境，还需增强密封防护等级（IP等级要求相应提高）。（3）电池簇/架级保护。要求配置簇级断路器或熔断器、直流侧故障检测与隔离装置、烟感/温感探测器。对簇级母排连接处设置温度监测点，对高压直流系统（＞1500V）增设绝缘监测装置（IMD）。盐雾环境下需对电气连接件提高防腐蚀等级，沙尘环境下需配置防尘过滤装置。（4）系统级保护。涵盖电池管理系统（BMS）的安全保护功能要求，包括过压、欠压、过流、过温、温差过大等保护策略的阈值设定和动作时间要求。标准明确要求BMS应具备故障自诊断功能，实现异常报警、自动断电和故障隔离。对低温和高温环境，应分别配置加热和冷却系统（热管理系统），并形成联动控制策略。（5）站房级保护。对BESS集装箱或站房的消防安全系统、通风系统、泄压系统、视频监控系统等提出配置要求。根据环境条件类别，划定不同的消防系统配置等级：ECC-1/2可配置气体灭火系统（如七氟丙烷、全氟己酮等），ECC-3/4还应增设水喷淋保护系统。通风系统应根据电池工作温度范围和当地环境温度确定通风量和通风策略。（6）外部接口保护。对BESS与电网的连接界面（包括变压器、PCS变流器、并网开关柜等）提出保护配置要求，要求在电网侧和储能侧之间建立可靠的安全隔离机制。3.5保护系统性能验证要求-保护装置的动作时间要求：从检测到异常信号到保护装置完全动作的时间应满足分级阈值要求（如直流侧短路保护应在100ms内动作）；-热失控抑制性能验证：要求通过实体火灾试验或等效模拟试验，验证在设定环境条件下热失控传播的抑制效果；-环境耐受性测试：针对高低温、高湿、盐雾、沙尘等严酷环境条件，要求保护系统组件通过相应的环境适应性试验（参照IEC60068系列标准）；-故障注入测试：要求对BMS保护功能进行系统性的故障注入测试，验证在各种故障模式下的保护响应正确性。四、标准核心创新点分析4.1环境条件分类体系的建立本标准最突出的创新在于首次在国际标准层面建立了系统化、量化的BESS环境条件分类体系。此前的储能安全相关标准（如IEC62933-5-2、UL9540A、NFPA855等）多从通用安全角度出发，未能充分反映环境条件的显著影响。本标准将环境因素从辅助考虑因素提升为保护方案设计的基础输入变量，通过五维环境评估矩阵，使用户和设计方能够快速明确项目所需满足的保护等级，具有极强的工程可操作性。4.2保护要求与环境条件的动态映射标准创新性地提出了"环境条件类别—保护措施等级"的映射逻辑，各环境因素的不同等级组合，构成BESS安装场所的综合环境条件类别（ECC-1至ECC-4）。设计方根据实际安装地点的环境条件评估结果，确定适用的环境条件类别，并据此选择对应的保护措施配置等级。这一映射关系体现了"因地制宜、分级保护"的先进理念，避免了"一刀切"式的过高冗余配置或过低安全裕度，在安全性和经济性之间实现了科学平衡。4.3热失控传播防护的系统化定义针对BESS最为致命的热失控传播风险，标准从电芯、模组、簇、系统四级尺度分别定义了传播阻断的要求和验证方法，首次在国际标准中明确将热失控传播防护能力量化，设定了"任一电池单体发生热失控，系统应保证不低于X分钟的安全逃生时间"等具体指标要求，为消防和应急响应提供了时间窗口保障。五、主要参与单位介绍5.1国际电工委员会（IEC）国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是制定和发布电工电子领域国际标准的权威组织。IEC现有技术委员会和分技术委员会200余个，正式成员国80余个，覆盖全球80%以上人口和GDP总量。IEC标准被全球各经济体广泛采纳，其中相当比例被采纳为国家标准或区域性标准。本标准的归口技术委员会为IECTC120（电能存储系统技术委员会）。TC120成立于2014年，是IEC在储能领域设立的首要技术委员会，秘书处由韩国（KATS承担）和德国（DKE承担）联合承担。TC120的工作范围涵盖EES系统的术语定义、规划部署、安全要求、环境问题和维护报废等全生命周期环节。中国作为TC120的积极成员，深度参与了包括本标准在内的多项IEC62933系列标准的编制工作。TC120的组织架构包括多个工作组（WorkingGroup），本标准由WG5（安全与环境保护工作组）主导编制。WG5汇集了来自全球储能安全领域的权威专家，涵盖电池制造商、储能系统集成商、消防研究机构、电力公司、检测认证机构及学术研究机构等多方力量。5.2中国参与情况中国高度重视IEC储能标准工作。全国储能标准化技术委员会（SAC/TC550）作为国内对口单位，组织国网电力科学研究院、中国电力科学研究院、宁德时代新能源科技股份有限公司、阳光电源股份有限公司、比亚迪股份有限公司等在内的多家单位深度参与了IEC62933-4-3标准的编制与评议工作。中国专家在海量环境条件数据、锂离子电池热失控行为特征、大型储能电站消防安全实践经验等方面的贡献，为标准内容的完善提供了重要支撑。六、标准实施影响与前景展望6.1行业影响评估IEC62933-4-3:2025的发布将对全球储能产业产生深远影响。首先，从设计制造端来看，BESS供应商和系统集成商需要按照标准中的环境条件分类和保护要求进行产品设计适配。这意味着同一产品平台可能需要针对不同环境类别提供差异化的配置方案，也将促使企业建立更精细化的环境适配设计能力。对于多环境适用型产品，可能需要增加防护冗余度，从而在一定程度上影响成本，但同时也将有助于规范市场竞争秩序。其次，从工程应用端来看，该标准为储能项目的选址评估、方案设计、设备选型和竣工验收提供了清晰的技术依据。业主单位可根据项目所在地的环境条件评估结果，准确确定所需的保护配置等级，避免因过度设计造成的投资浪费或因防护不足带来的安全隐患，对提升储能项目的全生命周期安全性具有重要意义。第三，从运维管理端来看，标准对保护系统的定期测试、维护周期和功能完好性验证提出了要求，这将推动储能电站运维标准体系的进一步完善。同时，标准中要求的保护系统动作记录和事件追溯能力，对后评估和事故调查将发挥积极作用。6.2国际协调与国家标准转化作为IEC框架下正式发布的国际标准，IEC62933-4-3:2025预计