IEC 62933-5-32023 电能存储（EES）系统.第5-3部分电网集成EES系统的安全要求.电化学系统的非计划修改标准立项发展报告

电能存储（EES）系统第5-3部分：电网集成EES系统的安全要求——电化学系统的非计划修改标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Electricalenergystorage(EES)systems-Part5-3:Safetyrequirementsforgrid-integratedEESsystems–Performingunplannedmodificationofelectrochemicalbasedsystem摘要随着全球能源转型战略的深入推进，电能存储（ElectricalEnergyStorage,EES）系统作为支撑高比例可再生能源接入电网的关键技术，其装机规模与应用场景正在持续拓展。在EES系统全生命周期中，由于设备老化、技术升级、故障修复或运行条件变化等原因，不可避免地需要对已投运的电化学储能系统实施非计划修改。此类修改涉及系统拓扑结构变更、电池模组更换、保护策略调整及辅助设施改造等多项高风险作业，若缺乏统一规范的技术指导，可能引发热失控、电气事故或电网安全事件。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2023年10月正式发布IEC62933-5-3:2023标准，系统规定了电网集成EES系统中电化学类系统开展非计划修改的安全要求。本报告全面梳理了该标准的编制背景、核心技术内容、适用边界及实施意义，深入分析了标准中关于风险管理流程、安全评估方法、验证与测试策略等关键条款，并对该标准的主要编制单位进行了介绍。报告认为，该标准的发布填补了国际范围内针对储能系统改造环节安全规范的空白，对提升我国电化学储能系统全生命周期安全管理水平具有重要参考价值和借鉴意义。关键词：电能存储系统；电化学储能；非计划修改；安全要求；IEC62933；电网集成；全生命周期管理Keywords:ElectricalEnergyStorage(EES)Systems;ElectrochemicalEnergyStorage;UnplannedModification;SafetyRequirements;IEC62933;GridIntegration;LifecycleManagement1引言1.1研究背景在全球碳中和目标驱动下，电能存储技术作为能源革命的核心支撑技术之一，正经历前所未有的快速发展。根据国际可再生能源机构（IRENA）统计数据，截至2023年底，全球电化学储能累计装机容量已突破100GW，其中锂离子电池储能占据主导地位。中国作为全球最大的储能应用市场，国家能源局数据显示，2023年国内新型储能装机规模同比增长超过200%，电化学储能项目在电力系统调峰、调频、备用及可再生能源消纳等方面发挥着日益重要的作用。然而，储能产业的快速扩张也带来了一系列安全管理挑战。电化学储能系统由大量电池单体经串并联组成，包含电池管理系统（BMS）、热管理系统、消防系统、变流器及并网保护装置等复杂子系统。在系统长达15-20年的服役期内，由于电池自然老化、个别模组故障、设备更新换代、功能升级或运行工况调整等原因，往往需要对已投运系统进行非计划的修改作业——这类修改与计划内的例行维护不同，其具有不可预见性、时间紧迫性以及较大的技术不确定性。然而，国际国内针对储能系统新建设计的规范体系相对成熟，而针对运行中系统改造的安全技术规范长期处于空白状态。1.2标准编制必要性储能系统的非计划修改高度复杂且风险密集。以锂离子电池储能系统为例，更换部分电池模组时，新老电芯的内阻、容量、衰减特性差异可能导致系统内部不一致性加剧，进而引发放热异常或过充过放风险；对BMS控制逻辑的临时调整若缺乏系统级安全评估，可能削弱过压、过流、过温保护功能；对冷却管路或消防系统的局部改造若与原有系统接口不匹配，则可能在极端工况下丧失热失控抑制能力。近年来国内外已发生多起储能电站起火爆炸事故，事后调查表明，部分事故与不规范的改造作业存在直接关联。在此背景下，制定专门针对电化学EES系统非计划修改的安全国际标准，已成为储能行业健康发展的迫切需求。IEC62933-5-3:2023的发布，填补了这一关键空白。2标准概况2.1标准基本信息IEC62933-5-3:2023《电能存储（EES）系统第5-3部分：电网集成EES系统的安全要求电化学系统的非计划修改》由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）于2023年10月10日正式发布，属于IEC62933系列标准的重要组成部分。该标准现行有效，其电子版以加密PDF格式发行，支持英语和法语两种官方语言版本。2.2标准体系定位IEC62933系列标准是国际电工委员会电能存储系统技术委员会（IECTC120）制定的核心标准族，系统涵盖了EES系统的术语定义、单元参数、规划安装、环境、安全等各个方面。其中，第5部分专门针对电网集成EES系统的安全要求，本标准的发布使第5部分形成了更为完善的分支体系：-IEC62933-5-1:电网集成EES系统的安全要求——通用安全考量-IEC62933-5-2:电网集成EES系统的安全要求——电化学系统的计划性修改-IEC62933-5-3:电网集成EES系统的安全要求——电化学系统的非计划修改-IEC62933-5-4:电网集成EES系统的安全要求——锂离子电池系统的非计划修改本标准聚焦于“非计划修改”（unplannedmodification）这一特殊场景，与5-2部分所规定的“计划性修改”形成互补关系，共同构建了覆盖电化学EES系统全生命周期改造活动的安全标准体系。3标准主要内容分析3.1标准适用范围本标准适用于连接到电网的电化学电能存储系统，覆盖交流电压最高可达1000V及直流电压最高可达1500V的电力储能系统。标准所规定的安全要求适用于以下类型的非计划修改活动：（1）设备更换类修改：因电池模组故障、寿命到期或性能不达标所需的电池更换作业；（2）结构变更类修改：对系统电气拓扑（如串并联结构）进行调整或扩展；（3）控制策略调整：对电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）的软件升级或参数修正；（4）辅助设施改造：对热管理、消防、通风、监控等辅助系统的非计划变更；（5）故障修复性修改：在系统发生故障后进行的修复性改动。标准同时界定了其不适用范围，包括新建设计阶段的安全要求（由IEC62933-5-1规定）、计划性修改（由IEC62933-5-2规定）以及储能系统正常运行的运维要求。3.2核心安全要求3.2.1风险管理流程要求标准建立了一个闭环的非计划修改风险管理流程框架，包括以下关键环节：-修改触发与识别：建立非计划修改的触发条件和分类机制，明确不同等级修改的审批权限和流程；-风险评估：要求对拟定修改方案开展系统性的安全风险评估，评估内容应涵盖电气安全风险、热安全风险、化学安全风险及对电网安全稳定运行的影响；-修改方案制定：基于风险评估结果，制定详细的修改实施方案，明确作业步骤、安全防护措施、人员资质要求和应急预案；-审批与授权：规定修改方案须经过相关责任方（如系统所有者、运维方、安全主管等）的审核批准后方可实施；-实施与监督：要求在修改作业过程中实施全过程安全监督，确保作业行为符合方案要求；-验证与恢复：修改完成后，须按照规定的方法进行功能验证和安全测试，确认系统处于安全状态后方可恢复运行。3.2.2技术安全要求在技术层面，标准重点规定了以下几个方面的安全要求：电池系统安全：对非计划修改中涉及的电池更换和重组提出明确要求，包括新旧电池的兼容性评估、一致性匹配（容量、内阻、电压等参数）、绝缘配合及连接可靠性验证。特别强调了锂离子电池系统在修改过程中的防短路、防反接和防过热保护要求。电气安全：规定了修改过程中的断电、验电、接地和挂牌上锁（LOTO）等安全操作程序，明确了带电作业的禁止条件，以及防止误送电、误操作的技术措施。BMS与保护系统：要求任何涉及BMS或保护装置的修改须确保修改后系统的保护功能不低于原有水平，保护定值和动作逻辑修改须经过专项评审和测试验证。环境与消防：规定了修改作业区的环境条件要求（温度、湿度、通风等），明确了动火作业的管理要求，以及临时拆除消防设施时的替代防护措施。3.2.3文档与记录要求标准强调全过程文档管理，要求保存以下记录：-修改申请及审批文件-风险评估报告-修改实施方案及变更记录-测试和验证报告-修改后系统配置文档-相关人员的培训和授权记录3.3验证与测试要求标准规定，非计划修改完成后应进行分层次的验证和测试。首先进行设备级测试，验证更换或修改设备的各项性能指标和安全功能是否正常；其次进行子系统级测试，确认修改部分与原有系统的接口兼容性和通信正常性；随后进行系统级联调，验证整个EES系统在充放电运行工况下的安全性、稳定性和保护协调性；最后进行并网验证，确认修改后系统满足并网技术要求和电网调度指令响应能力。对于涉及安全关键功能的修改，标准还要求引入独立第三方的审核或见证测试。4标准主要参与编制单位介绍4.1国际电工委员会电能存储系统技术委员会（IECTC120）IECTC120是负责制定电能存储系统领域国际标准的专业技术委员会，正式名称为“电能存储系统技术委员会”（TechnicalCommittee120:ElectricalEnergyStorageSystems）。该委员会成立于2012年，秘书处由日本工业标准调查会（JISC）承担。TC120的成立标志着国际标准化组织将电能存储系统作为独立的技术领域进行系统性规范，其工作范围涵盖EES系统的术语定义、系统规划与安装、环境考量、安全要求和并网接口等方面。TC120汇聚了来自全球储能领域的权威专家，包括储能系统制造商、电力公司、科研机构、检测认证机构和政府监管部门的技术代表。截至2023年底，TC120已发布和正在制定的标准项目超过20项，形成了较为完整的EES标准体系框架。在本标准的编制过程中，TC120成立了专门的工作组（WorkingGroup），汇集了来自德国、中国、美国、日本、韩国、法国等主要储能技术国家的专家力量。工作组在标准的范围界定、风险分析方法论、安全要求分级等核心技术上进行了多轮深入研讨，并广泛征求了各国国家委员会、行业协会和相关利益方的意见。值得关注的是，中国作为全球最大的电化学储能市场之一，派出了来自中国电力科学研究院、南方电网科研院等机构的专家积极参与标准编制工作，为标准的完善贡献了中国在储能系统运行维护和安全管理方面的实践经验。4.2其他国家机构和组织除IECTC120外，本标准还获得了国际电工委员会其他相关技术委员会的协作支持，包括负责低压开关设备和控制设备的TC121、负责可再生能源发电系统并网的技术委员会等。同时，国际储能联盟（GlobalEnergyStorageAlliance）和部分国家级标准化机构也在标准征求意见阶段提供了重要输入。5标准实施意义与应用前景5.1对行业的规范引领作用本标准作为国际上首个专门针对电化学储能系统非计划修改安全要求的通用规范，具有里程碑式的意义。其发布实施为全球储能系统运营商、设备制造商、工程服务商和安全监管机构提供了统一的技术准则，有效解决了此前非计划修改环节“无标可依”的问题。对于设备制造商而言，该标准为储能产品的可维护性和可改造性设计提供了明确导向，促使企业在新品研发阶段就充分考虑后期改动可能涉及的安全因素。对于系统运营商，标准的风险管理框架为其建立内部变更管理制度提供了重要参考，有助于降低改造作业中的事故概率。对于第三方评估和认证机构，该标准可作为开展在役储能系统安全评估的技术依据。5.2对我国的借鉴意义近年来，我国电化学储能产业发展迅猛，但储能系统安全标准体系建设仍处于发展阶段。目前，我国已发布了《电化学储能电站安全规程》（GB/T42288-2022）、《电化学储能电站设计规范》（GB51048-2014）、《电力储能系统用锂离子电池安全要求》（GB/T40080-2021）等标准和规范，但尚未发布针对在役储能系统非计划修改安全要求的专项标准。5.3未来发展趋势随着储能技术的不断进步和应用场景的持续拓展，IEC62933-5-3标准也将面临持续的修订和完善需求。未来可能的更新方向包括：针对固态电池、钠离子电池、液流电池等新型电化学储能技术的非计划修改安全要求；结合数字化技术（如数字孪生、人工智能状态评估）的智能化改造辅助决策方法；以及与退役电池梯次利用相关的改造安全规范。标准体系的持续完善将进一步推动储能行业的安全、健康和可持续发展。6结论IEC62933-5-3:2023《电能存储（EES）系统第5-3部分：电网集成EES系统的安全要求电化学系统的非计划修改》是国际电工委员会在电能存储系统安全标准化领域取得的一项重要成果。该标准首次系统地定义了电网集成电化学EES系统在非计划修改场景下的安全要求，构建了从风险识别、方案制定、作业实施到验证恢复的全流程安全管理框架，覆盖了电池系统、电气系统、控制保护系统和辅助设施等各个安全相关维度。参考文献[1]IEC62933-5-3:2023,Electricalenergystorage(EES)systems-Part5-3:Safetyrequirementsforgrid-integratedEESsystems–Performingunplannedmodificationofelectrochemicalbasedsystem[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalComm