IEC TS 633922025 聚光光伏组件的防火测试标准立项发展报告

聚光光伏组件的防火测试标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:FireTestforConcentratorPVModules摘要随着全球可再生能源产业的迅猛发展，聚光光伏（CPV）技术凭借其高效光电转换率在太阳能利用领域占据日益重要的地位。然而，聚光光伏组件在运行过程中因聚光效应产生的高温环境使其火灾风险显著高于常规平板光伏组件，制定专门适用于该类产品的防火测试标准成为国际社会的迫切需求。本报告围绕国际电工委员会（IEC）于2025年11月20日正式发布的IECTS63392:2025《聚光光伏组件的防火测试》技术规范，从标准编制背景、技术内容框架、关键测试方法与指标体系、与现行标准体系的协调关系及主要参编单位等方面展开系统论述。该标准针对聚光光伏组件特有的光学聚光结构与高能流密度运行特点，首次建立了涵盖材料燃烧特性、组件结构完整性及系统防火性能三位一体的测试评价体系，填补了国际标准体系中聚光光伏组件防火测试领域的空白。标准的发布实施将为聚光光伏产品的设计制造、质量认证及工程应用提供明确的技术依据，对推动聚光光伏技术安全健康发展具有里程碑式意义。关键词：聚光光伏；防火测试；国际电工委员会；技术规范；消防安全；太阳能工程Keywords:ConcentratorPhotovoltaic;FireTest;InternationalElectrotechnicalCommission;TechnicalSpecification;FireSafety;SolarEnergyEngineering一、引言1.1研究背景在全球应对气候变化、推进能源结构转型的时代背景下，太阳能光伏发电已成为可再生能源领域发展最为迅速的产业方向之一。据国际能源署（IEA）统计，全球光伏累计装机容量已突破1.4太瓦（TW），并保持持续快速增长态势。在众多光伏技术路线中，聚光光伏（ConcentratorPhotovoltaic,CPV）技术通过菲涅尔透镜或反射镜等光学元件将太阳光聚焦到小型高效多结太阳电池上，可实现30%以上的光电转换效率，远高于常规晶硅光伏组件的20%左右，展现出巨大的发展潜力。然而，聚光光伏组件在运行过程中具有显著区别于常规平板光伏组件的热特性。由于光学聚光作用，组件电池芯片表面的能流密度可达普通太阳辐照的500至1000倍，导致电池结温急剧升高。在正常运行条件下，聚光光伏电池的工作温度即可达到80°C以上，而在散热系统失效或跟踪系统故障等异常工况下，局部温度可超过200°C，远超常规光伏组件的工作温度范围。这一热特性使聚光光伏组件在火灾风险方面具有独特的敏感性：高温工况下封装材料加速老化、光学元件热应力开裂、电气连接绝缘失效等问题均可能诱发火灾事故。国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）下属的太阳能光伏能源系统标准化技术委员会（IEC/TC82）已制定了一系列光伏组件测试标准，如IEC61215《地面用光伏组件设计鉴定和定型》和IEC61730《光伏组件安全鉴定》，但上述标准主要针对常规平板光伏组件设计，其防火测试条款要求的热源条件、火焰传播评价指标及测试装置参数均不适用于聚光光伏组件的特殊结构和热特性。现行国际标准体系中缺乏专门针对聚光光伏组件防火性能的测试方法和技术要求，这一标准空白已对聚光光伏产品的安全认证和国际市场准入形成了实质性障碍。1.2标准立项的必要性与意义首先，从安全需求角度出发，聚光光伏电站通常建设在日照资源丰富的偏远地区，这些区域往往植被干燥、消防设施薄弱，一旦发生火灾，不仅会造成巨大的设备财产损失，还可能引发大面积植被火灾，造成严重的生态环境破坏和公共安全威胁。2018年至2024年间，全球范围内已发生多起涉及光伏电站的火灾事故，其中聚光光伏电站的事故率虽相对较低，但由于其高能量密度特性，一旦发生火灾，蔓延速度和破坏程度均远超常规电站。其次，从产业需求角度出发，聚光光伏产业在全球范围内正经历新一轮发展浪潮。据国际聚光光伏协会（CPVConsortium）数据，截至2024年底，全球聚光光伏累计装机容量已超过450兆瓦（MW），在建及规划项目超过2吉瓦（GW）。欧盟、美国、中东及北非地区均将聚光光伏纳入可再生能源发展重点方向。然而，由于缺乏统一的防火测试标准，各国对聚光光伏产品的消防认证要求各异，部分国家的建筑规范和电气安全法规直接将常规光伏组件标准套用于聚光光伏产品，导致出现测试条件不合理、评价指标不适用等突出问题，制约了产业的规模化发展和国际贸易便利化。此外，IEC作为国际标准化三大组织之一，其发布的标准在全球范围具有广泛的影响力。IECTS63392:2025的制定和发布，填补了国际标准在聚光光伏防火测试领域的空白，为各成员国和相关利益方提供了统一的技术依据和评价准则，对促进聚光光伏技术安全发展、推动国际光伏标准体系完善具有深远意义。二、标准编制概况2.1标准基本信息IECTS63392:2025《聚光光伏组件的防火测试》（FiretestforconcentratorPVmodules）由国际电工委员会（IEC）正式发布，发布日期为2025年11月20日，标准状态为现行有效。本标准的国际标准分类法（ICS）号为太阳能工程相关类别。作为IEC技术规范（TechnicalSpecification,TS）类文件，该标准在IEC标准体系中属于公开发布的技术规范文件，旨在通过快速的标准化程序为新兴技术领域提供及时的技术指导。IEC技术规范在发布后需在3年内进行复审评估，以决定是否将其转化为正式国际标准。本标准采用电子版加密PDF格式发行，由IEC中央办公室统一管理。用户在下载和使用该标准文件时需安装FileOpen等数字版权管理插件，文件限制在三台电脑设备上累计打印5次，这一版权保护措施符合IEC标准出版物的一般管理规定。标准全文以英语发布。值得关注的是，该标准从立项到发布仅用时约18个月，体现了IEC对聚光光伏防火安全这一紧迫问题的高度重视。在标准编制过程中，IEC/TC82（太阳能光伏能源系统技术委员会）联合IEC/TC21（蓄电池技术委员会）等相关技术委员会，组织来自全球的专家开展了多轮技术论证与试验比对，确保标准内容既具备科学性，又兼顾可操作性。2.2标准定位与技术范畴IECTS63392作为一项专用的技术规范，其适用范围明确界定为聚光光伏组件及其构成的系统。具体而言，该标准适用于所有使用光学聚光元件（包括但不限于菲涅尔透镜、抛物面反射镜、复合抛物面聚光器等）将太阳辐射汇聚到小型高效太阳电池上的光伏发电组件，包括点聚焦型和线聚焦型两大类。在标准适用边界方面，IECTS63392明确规定其不适用于以下对象：不含聚光元件的常规平板光伏组件（其防火测试应遵循IEC61730-2的相关要求）、聚光光伏系统中涉及的电气配套设施（如逆变器、汇流箱等，应遵循相应电气标准的防火要求）、以及建筑一体化聚光光伏构件（此类产品需同时满足建筑构件相关的防火规范要求，建议参考相关建筑标准）。从技术范畴来看，本标准所建立的防火测试体系不仅仅关注材料层面的燃烧性能评价，更着眼于组件级别的系统防火安全性能。标准覆盖的测试对象层次包括：聚光光伏组件所用的关键材料（包括封装材料、光学元件材料、背板材料、接线盒材料等）、组件整体结构的防火性能、以及组件在模拟安装条件下的火灾响应行为。三、标准主要技术内容3.1聚光光伏组件火灾风险特征分析IECTS63392在标准编制过程中，首先系统梳理了聚光光伏组件的特殊性。与常规平板光伏组件相比，聚光光伏组件在火灾风险方面表现出以下显著差异：（1）热负荷特性差异：常规光伏组件在标准测试条件下的工作温度通常在40°C至70°C之间，而聚光光伏组件由于聚光效应，其电池区域的热流密度可达常规组件的500倍以上。在1000W/m²的直射辐照条件下，聚光比为500倍时，电池表面的等效能流密度相当于50个标准太阳。即使在正常散热条件下，聚光光伏电池的工作温度也普遍高于80°C，在聚光器失效或散热系统故障导致电池处于开路状态时，电池局部温度可能迅速升高至150°C以上，极端情况下甚至超过250°C。（2）材料构成差异：聚光光伏组件大量使用光学级高分子材料（如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）菲涅尔透镜、硅胶封装材料等），这些材料在高温下的热稳定性及其燃烧行为与常规光伏组件使用的钢化玻璃、EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）等材料存在明显差异。尤其是PMMA材料本身即属于可燃材料，其氧指数仅为17%左右，在火灾场景下的燃烧热释放速率和火焰传播特性需要专门评估。（3）结构形态差异：聚光光伏组件通常包含支撑结构、光学聚光元件与电池接收器三大部分，在结构形态上呈现三维立体特征，与常规平板光伏组件的平板层状结构截然不同。光学元件与电池接收器之间通常存在一定的空气间隙或透光介质层，这种非均匀的层间结构对火焰传播路径和热传递模式具有重要影响。（4）运行环境差异：聚光光伏系统需要精确的太阳跟踪装置以维持聚光光路对准，这导致聚光光伏组件通常安装在双轴或单轴跟踪支架上，其安装角度、离地高度及周围气流环境与常规固定式光伏组件存在显著差异。跟踪支架的结构形式也使得火灾在阵列间的传播模式更为复杂。基于上述火灾风险特征，IECTS63392明确了建立聚光光伏组件专属防火测试标准的必要性，并据此设计了针对性的测试方法和评价指标。3.2防火测试方法体系IECTS63392构建的防火测试方法体系主要包含以下几个核心测试项目：（1）材料级燃烧测试：针对聚光光伏组件中使用的各类非金属材料（包括封装材料、背板材料、光学元件材料、接线盒外壳材料、连接器材料、线缆绝缘材料等），规定了材料燃烧性能的测试方法和评价指标。测试指标包括但不限于：氧指数（LOI）、水平燃烧速率、垂直燃烧等级（UL94V-0/V-1/V-2等级）、热释放速率峰值、总热释放量等。IECTS63392要求聚光光伏组件所用高分子材料的氧指数不低于28%，阻燃等级应达到至少V-1级。考虑到聚光光伏组件的高温运行特点，标准还在材料燃烧测试中增加了高温预处理环节，即在进行燃烧性能测试之前，将材料试件在高于正常工作温度的条件下进行规定时长的高温热老化处理，以评估材料在长期热应力作用下的阻燃性能衰减情况。（2）组件级防火测试：在完整组件层面进行的防火性能评价是该标准的核心测试项目。IECTS63392参考了ISO834标准时间-温度曲线和UL790房顶材料防火测试方法，设计了适用于聚光光伏组件尺寸和结构特点的防火测试装置和测试程序。测试时，将组件按照实际安装角度（或规定的标准测试角度）安装在测试框架上，在组件下表面或暴露面施加标准火焰源，观察和记录以下参数：火焰在组件表面的传播距离和时间、组件是否产生熔融滴落物及其燃烧特性、组件结构在火灾条件下的完整性（是否发生坍塌、玻璃碎落等）、烟气产生密度。根据测试结果，将组件防火性能划分为不同等级（如ClassA、ClassB、ClassC等级别），以对应不同的应用场景和安装距离要求。（3）电气安全联动测试：聚光光伏组件即使在火灾工况下仍需保持一定的电气安全性能，以防止因组件损坏导致的漏电、电弧等二次灾害。标准规定了在模拟火灾条件下（组件局部加热至规定温度）对组件进行绝缘电阻测试和耐压测试的方法，评估组件在高温条件下的电气绝缘性能衰退情况。同时，标准还涵盖了接地连续性测试，验证组件金属边框在整个火灾过程中保持接地良好的能力。（4）系统级延烧模拟测试：为评估聚光光伏组件在电站实际安装条件下的火灾蔓延风险，标准设置了组件阵列的延烧模拟测试项目。该测试在户外或大型燃烧试验舱内进行，按照实际安装间距排布若干组件，在阵列一端点燃火源，观察火焰在相邻组件之间的传播情况，记录火焰蔓延速率和最大蔓延距离。测试结果用于指导聚光光伏电站的防火间距设计和消防分区规划。3.3关键性能指标与技术要求IECTS63392规定了聚光光伏组件防火性能的关键技术指标，主要包括：（1）在材料层面，所有聚光光伏组件用非金属材料须通过规定的燃烧测试，其中关键结构材料的氧指数应不低于28%或达到规定的阻燃等级；对于热塑性光学元件材料，如无法满足阻燃要求，须通过组件级测试证明其在整体结构中的火灾安全性。（2）在组件层面，组件在标准防火测试中，火焰传播距离不得超过规定的最大允许值；组件在火灾条件下不应产生持续燃烧的熔融滴落物；组件的承载结构在规定的燃烧时间内应保持结构完整性，不应发生坍塌导致火焰蔓延范围扩大；组件燃烧产生的烟气密度应控制在一定范围内，以确保消防人员能够辨识火场环境并实施有效救援。（3）在安全联动层面，组件在模拟火灾热影响下（温度升高至规定值的范围内），其绝缘电阻应保持在安全阈值以上；组件的接地路径应在整个测试过程中保持连续导通。3.4标准之间的协调与配合IECTS63392在制定过程中充分考虑了与现有IEC标准体系的衔接和兼容：作为IEC/TC82框架下的技术规范，本标准是对IEC61215（光伏组件性能测试）和IEC61730（光伏组件安全鉴定）系列标准的重要补充。对于聚光光伏组件的产品鉴定，IEC62108是针对聚光光伏组件和组件的设计鉴定标准，IECTS63392补充了其中未涵盖的防火安全测试内容。在材料测试方法方面，本标准引用了ISO4589（氧指数测试）、IEC60695-11-10（灼热丝测试）等成熟国际标准。在建筑应用方面，本标准的组件防火等级划分参考了IEC61730-2中关于防火等级（FirePerformance）的分类体系和UL790的等级划分思路，便于后续与建筑防火规范的对接。为帮助标准使用者准确理解和应用该标准，IEC还同步发布了一份配套的技术解释文件，对标准中涉及的测试条件选择、不确定度评价和结果判定方法等关键操作环节给予进一步指导说明，为检测实验室的落地实施提供了有力支撑。四、主要参编单位介绍4.1国际电工委员会（IEC）国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责有关电气工程和电子工程领域的国际标准化工作。IEC是联合国经济和社会理事会的咨询机构，与ISO（国际标准化组织）和ITU（国际电信联盟）并称为国际标准化领域的三大权威组织。IEC的成员包括全球170多个国家，覆盖了世界80%以上的人口和95%以上的电能产量。IEC通过其下设的200多个技术委员会（TC）和分委员会（SC）开展标准化工作，已发布国际标准超过8000项。作为全球最具权威性的电工电子领域国际标准制定组织，IEC的标准广泛服务于电力、电子、通信、新能源、家用电器等众多行业领域。在太阳能光伏领域，IEC设立了专门的技术委员会IEC/TC82（SolarPhotovoltaicEnergySystems，太阳能光伏能源系统技术委员会）。IEC/TC82成立于1984年，负责制定光伏能源系统从基础材料、电池、组件到系统集成和应用全产业链相关的国际标准。该技术委员会下设多个工作组（WorkingGroup,WG）和项目组（ProjectTeam,PT），分别负责不同方向的标准制修订工作，其中WG2负责光伏组件和材料相关标准，WG6负责聚光光伏标准相关工作。IEC/TC82已发布的光伏标准涵盖了术语定义、性能测试、安全要求、环境试验、可靠性与耐久性等全面领域，为全球光伏产业的健康有序发展提供了坚实的技术基础。4.2标准编制的组织与管理IECTS63392的制定由IEC/TC82主导推进，为确保标准的专业技术质量，IEC/TC82专门成立了特别项目组，负责组织标准草案的起草和修订工作。项目组召集人由具有丰富聚光光伏研究和标准化经验的专家担任，汇聚了来自全球光伏制造企业、检测认证机构、科研院所、高等院校和终端用户等各方代表。项目组成员构成如下表所示：|