VDE-AR-E 2510-52-2025 中文版 德国储能系统热失控传播测试规范

VDE-AR-E2510-52:2025中文版德国储能系统热失控传播测试规范前言本标准由德国电气工程师协会（VDE）制定发布，属于德国储能安全领域专项应用规范，隶属于VDE2510储能安全标准系列，2025年全新修订发布并正式实施，替代旧版VDE-AR-E2510-52:2022版本，是德国及欧盟区域固定式电化学储能系统热失控传播性能验证、产品准入、工程验收、安全认证的核心强制依据。本标准归口于德国电气电子信息技术标准化委员会，由德国储能技术协会、联邦电气安全研究院、慕尼黑储能安全实验室、欧洲电池工程技术中心联合头部储能集成企业、电池制造机构共同起草编制。标准立足德国及欧盟严苛的工业电气安全、防火防爆、设备耐久管控体系，针对欧洲温带海洋性气候、密闭舱体集中部署、工商业高密度储能布局的应用场景，聚焦锂电池热失控链式传播、跨单元蔓延、烟气携热扩散、二次复燃传播等核心风险，构建精细化、量化式、系统级的测试验证体系。本次2025版修订为结构性升级优化，重点补齐了旧版在低温环境热传播、老化电池蔓延特性、簇间跨区扩散、灭火后二次传播、密闭舱体烟气热传导等场景的测试空白，新增最小安全间距验证测试、被动隔热屏障阻断效能测试、系统级冗余防护验证测试等核心项目。同时细化了热传播速率量化指标、多级蔓延判定阈值、工况模拟精度要求，大幅提升了测试场景的真实性、严苛性与工程适配性，贴合大型储能电站实际故障链式蔓延规律。本标准是欧盟储能热安全测试的基础性核心规范，区别于单体电池安全测试标准，核心聚焦**模组、簇、系统三级热失控传播特性**，打破单一单体测试的局限性，重点验证储能系统整体的抗链式失控能力、热隔离有效性、风险阻断冗余度。标准统一了欧洲储能行业热失控传播测试的试验环境、试样状态、触发方式、传播观测、数据量化、结果判定、合规验收全流程规则，彻底解决了行业热扩散测试方法不统一、传播风险无法量化、隔离性能无判定依据的乱象，同时也是我国储能设备出口欧盟、完成VDE认证、进入欧洲储能市场的必备合规检测依据，对储能系统热隔离设计、消防布局优化、安全间距设定具备极强的指导价值。1范围本标准规定了储能系统热失控传播测试的术语和定义、规范性引用文件、测试通用总则、试验环境与设备技术要求、试样预处理规范、热失控触发测试方法、多级热传播验证测试、屏障阻断性能测试、多工况热蔓延适配测试、试验数据采集与量化分析、测试结果分级判定、试验安全防护、设备校准与质量管控、测试报告编制、规范性附录等全套技术内容。本标准适用于欧盟及德国境内所有固定式电化学储能系统，涵盖户用分布式储能、工商业储能、电网侧集中式储能、光伏耦合储能、独立共享储能等全场景储能设施，适配磷酸铁锂、三元锂等各类工业级锂离子电池模组与成套电池系统，是储能系统热失控链式传播安全性能验证的权威合规依据。本标准核心聚焦热失控传播全链条风险测试，覆盖单体诱发模组蔓延、模组诱发簇级扩散、簇间跨区链式传播、烟气携热二次蔓延、残余热源复燃传播五大核心场景，完整量化热传播速率、热扩散范围、屏障阻断效率、系统耐受极限、二次传播风险等关键参数，为储能系统热安全结构设计、防火分区划分、安全间距配置、消防系统选型提供精准试验支撑。本标准仅适用于工业固定式成套储能系统及模组单元，不适用于车载动力电池、便携式储能设备、特种试验电池、微型消费类电池，上述产品需遵循对应专项VDE测试标准。本标准所有测试项目优先适配欧洲密闭式储能舱、高密度堆叠部署、长期稳态运行、四季温差交变的工况特征，可完整还原储能全生命周期热失控传播故障场景。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用构成本标准的强制约束条款，标注发布年份的引用文件仅对应版本适用，未标注年份的引用文件以德国VDE、欧盟EN标准最新修订版本为准。VDE-AR-E2510-1:2023固定式储能系统通用安全要求VDE-AR-E2510-2:2023储能电池电气安全测试规范VDE0100-722:2024电气装置储能系统专项安全规范EN62619:2022固定式锂离子电池安全性能要求EN63056:2023储能电池热管理系统测试标准EN13501-1:2021建筑材料防火性能分级规范IEC63300:2023锂电池热失控测试通用方法VDE0405:2022电池测试设备计量校准规范EN1991-1-2:2020结构防火安全通用准则3术语和定义下列术语和定义专门适用于本VDE-AR-E2510-52:2024标准。3.1热失控传播thermalrunawaypropagation储能系统内单一电池单体或模组发生热失控后，通过固体热传导、空气对流、热辐射、喷射物引燃、电气耦合传热等多种路径，将热量与故障风险传递至相邻电芯、模组、电池簇，引发多级连锁热失控的链式故障过程，是本标准核心测试管控对象。3.2传播阻断propagationblocking依托隔热屏障、安全间距、通风泄压、主动温控等被动与主动防护结构，阻断热失控热量传递、抑制故障链式蔓延、阻止相邻单元继发热失控的安全防护性能，是储能系统热安全评级的核心指标。3.3烟气携热传播fluegasheatpropagation电池热失控过程中产生的高温烟气、喷射气溶胶携带大量余热，在密闭储能舱内流动扩散，引发远距离无接触温升、间接诱发相邻电池故障的特殊传播形式，为2025版标准重点新增管控场景。3.4多级链式传播multi-stagechainpropagation故障从单体电池逐级蔓延至模组、电池簇、储能舱全域的递进式传播过程，分为初级单体蔓延、中级模组扩散、高级系统全域扩散三个等级，用于量化系统级热失控风险等级。3.5热传播速率thermalpropagationrate热失控故障从故障单元传递至相邻单元的时间效率与温升扩散速度，是评判储能系统热隔离性能、安全冗余的核心量化参数。3.6二次复燃传播secondaryre-ignitionpropagation初次热失控火情受控熄灭后，电池内部残余高温热源持续蓄热，通过热量传递引发周边未故障电池二次温升、复燃及链式蔓延的残余风险场景，是大型储能系统重点验证的隐蔽风险。3.7老化传播特性agingpropagationcharacteristic电池经过长期循环老化、内阻衰减、隔热结构老化失效后，热传导效率提升、阻断能力下降，导致热失控传播速度加快、蔓延范围扩大的性能变化规律，为2025版标准新增核心定义。4测试通用总则4.1测试核心目的本标准所有测试项目旨在精准量化储能电池单体、模组、系统三级热失控传播规律，验证热隔离结构、热管理系统、安全间距、通风防爆结构的传播阻断能力，识别系统热蔓延薄弱环节，量化链式失控风险等级，为储能系统热安全设计优化、防火分区划分、安全认证验收提供标准化、可量化的试验依据。4.2逐级测试原则测试严格遵循分级递进、逐级验证的核心准则，依次开展单体诱发模组传播测试、模组诱发簇级传播测试、系统全域链式传播测试，从局部到整体逐层验证热蔓延特性，杜绝单一层级测试无法覆盖系统级风险的缺陷。4.3工程真实性原则所有测试工况完全贴合欧洲储能实际部署场景，覆盖常温常规运行、夏季高温密闭、冬季低温静置、长期老化运行、满荷电静置等全工况，严格模拟真实故障诱因与传播路径，禁止采用理想化、脱离工程实际的测试条件，保障测试结果可直接指导工程应用。4.4量化可追溯原则所有测试结果必须实现全量化记录，热传播时间、温升梯度、扩散范围、阻断效率、残余风险等参数均需精准量化，测试数据、视频、曲线全程留存，具备高度可重复性、可比对性、可追溯性，满足欧盟安全认证严苛溯源要求。4.5安全冗余验证原则测试不仅验证常规工况下的传播阻断能力，还需验证极限故障、结构局部失效、设备老化等恶劣工况下的安全冗余，确保储能系统在单一防护失效场景下仍可有效阻断链式热失控蔓延。5试验环境与设备要求5.1试验环境条件常规热传播测试需在标准恒温恒湿试验空间开展，环境温湿度稳定无波动，无强制气流干扰、无外部热源辐射、无易燃易爆杂物堆积。高低温专项传播测试需配备高精度可编程环境试验舱，可精准模拟欧洲冬季低温、夏季高温、昼夜温差交变等极端气候工况，环境参数调控精度、稳定性满足欧盟计量标准。密闭舱体传播测试需搭建模拟真实储能预制舱的密闭试验腔体，可还原舱内烟气积聚、热量滞留、气流闭塞的真实环境。5.2数据采集设备要求温度采集系统需采用高密度布点布设，覆盖电池电芯、模组间隙、隔热屏障、舱内空间等全区域，可实时捕捉微秒级瞬态温升变化，精准记录热传播梯度与蔓延路径。电气参数采集设备具备高精度采样能力，可同步采集电压、内阻、电流突变信号。烟气与气体采集设备可实时监测高温烟气扩散范围、可燃气体浓度分布，完整还原烟气携热传播全过程。5.3故障触发设备要求热失控触发设备包含精准加热装置、可控短路装置、可编程过充装置，设备参数全程可控、输出稳定，可精准触发标准化、均质化的初始热失控故障，杜绝触发强度偏差导致的传播试验结果失真，保障多次测试结果一致性。加热设备可实现局部定点均匀加热，短路设备可精准控制短路电流强度与持续时长。5.4试验安全设备要求试验场地需配备欧盟标准防爆系统、惰性气体灭火装置、废气净化处理系统、紧急泄压降温装置、远程应急断电系统，可快速处置测试过程中起火、燃爆、大量产气、全域热蔓延等突发状况。所有安全设备需具备不干扰试验热传播路径、不改变温升扩散规律的特性，保障试验数据真实有效。6试样预处理规范6.1试样选取标准测试试样必须为量产定型的标准储能模组与成套电池系统，外观完好、无生产缺陷、无前期故障记录，结构、隔热布局、散热配置与工程量产产品完全一致。需配套选取全新试样与老化试样，分别用于常规传播测试与老化工况传播测试，试样数量满足重复测试、数据校验需求。6.2充放电状态预处理所有试样需按照欧洲储能标准工况完成预处理充放电循环，稳定电池内部电化学状态，消除生产、存储过程中的性能偏差。预处理完成后分别调整至满荷电、高荷电、常规荷电三类典型运行状态，对应不同风险等级的传播测试项目，静置足够时长直至电池温度、电压、内阻参数完全稳定。6.3环境适配预处理高低温工况测试前，试样需在对应极端环境下长时间静置，确保电池整体、模组结构、隔热部件温度与环境温度完全同步，消除初始温差、结构温度滞后对热传播路径与速率的干扰，保障试验工况真实性。6.4老化试样预处理用于老化传播特性测试的试样，需完成标准储能全生命周期模拟循环老化，模拟长期运行后电池内阻上升、隔热材料老化、散热性能衰减的实际状态，精准还原存量储能电站的热失控传播风险。7初始热失控触发测试方法7.1局部加热触发测试采用定点局部加热方式触发单电芯初始热失控，模拟电池局部积热、环境高温、散热失效引发的原发性故障。精准控制加热功率与升温速率，在标准位置触发稳定、可控的初始热失控，全程记录故障起始时间、初始温升速率、热量释放强度，为后续热传播观测提供统一故障基准，规避初始故障强度差异带来的传播结果偏差。7.2内部短路触发测试采用标准化可控内部短路方式触发初始热失控，模拟电池长期老化、隔膜破损、杂质导通引发的隐蔽性短路故障。精准控制短路位置与短路能量，触发符合工程实际的热失控故障，重点观测短路高热释放后的快速热传导与周边蔓延规律，贴合存量储能电站高发故障场景。7.3过充故障触发测试通过可控过充工况触发电池热失控，模拟BMS监测失效、充电异常、电网波动引发的过充故障。稳定输出标准过充电压与电流，缓慢诱发电池内部副反应放热、电解液分解产气，逐步触发热失控，观测过充型热失控的低热流、长周期、慢蔓延的特殊传播特性。8多级热失控传播验证测试8.1单体至模组热传播测试以模组内部单颗电芯为初始故障单元，触发标准热失控后，高密度监测模组内所有相邻电芯的温度变化、参数波动、故障发展状态，精准记录热量沿电芯间隙、极耳、汇流排、壳体结构的传导路径，统计相邻电芯温升速率、达到临界故障温度的时间、继发热失控数量。重点验证模组级隔热结构、间隙设计、散热布局对热传播的阻断效果，量化模组级链式失控风险。8.2模组至簇级热传播测试选取电池簇内单一模组作为初始故障单元，触发热失控后，持续监测簇内其他模组的温度扩散规律，记录跨模组热传播的时间节点、温升梯度、扩散范围。重点验证簇级防火隔板、隔热垫层、风道隔离结构的阻断效能，判定单模组故障是否会引发整簇链式热失控，明确簇级安全防护的冗余能力。8.3舱体全域烟气热传播测试在密闭储能试验舱内开展系统级热传播测试，重点观测高温烟气、喷射气溶胶的远距离携热传播效应，记录无物理接触区域的电池温升变化，验证舱体通风泄压、烟气导流、分区密闭结构对烟气热蔓延的阻断能力。本测试为2025版标准核心升级项目，针对性解决密闭储能舱远距离隐蔽热传播风险。8.4二次复燃传播测试初次热失控火情受控熄灭后，持续长时间监测故障区域残余温度与周边电池状态，记录残余热源引发的二次温升、复燃、蔓延现象，量化灭火后残余热传播风险。明确火情处置后的安全静置时长、风险清零标准，解决储能电池复燃链式蔓延的工程痛点。9热隔离屏障与阻断性能测试9.1隔热屏障阻断效能测试针对储能系统配置的防火隔热屏障、缓冲垫层、阻燃分隔结构开展专项阻断测试，在屏障单侧触发热失控，持续监测屏障两侧温度差值、热量穿透速率、结构耐高温时效，量化屏障的热阻隔效率与有效防护时长，验证防火分隔结构的合规性与可靠性。9.2最小安全间距验证测试通过多组不同单元间距的对比传播测试，测算可有效阻断热失控链式蔓延的最小安全间距，明确电芯、模组、簇体之间的合规布局间距标准，为储能系统结构设计、设备堆叠布局、工程施工间距管控提供量化依据。9.3主动防控阻断联动测试联动热管理系统、通风泄压系统、消防抑制系统开展联合阻断测试，验证主动降温、排气、灭火措施对热传播的干预效果，测试主动防护系统的响应时序、降温效率、蔓延阻断能力，明确被动隔离与主动防控的协同防护效能。10多工况适配性热传播测试10.1高温密闭工况传播测试模拟夏季高温、舱体密闭积热的极端工况，开展全套热传播测试，验证高温环境下热传导速率加快、热量滞留加剧后的蔓延特性变化，考核高温工况下系统热隔离结构的耐受能力与阻断冗余，适配欧洲南部高温储能部署场景。10.2低温静置工况传播测试模拟冬季低温、电池活性衰减、结构保温密闭的工况，测试低温环境下热失控传播路径与速率变化，验证低温工况下烟气滞留、热量不易散发引发的隐蔽蔓延风险，补齐低温场景热安全测试短板。10.3老化系统热传播测试对完成长期循环老化的储能系统开展热传播测试，对比全新系统与老化系统的传播速率、蔓延范围、阻断能力差异，量化结构老化、性能衰减对热失控传播风险的影响，为存量储能电站运维、改造、退役判定提供试验依据。11试验数据采集与量化分析规范11.1全域数据采集要求测试全过程需连续采集全域温度场分布、逐点温升速率、热传播时序节点、电压内阻波动、烟气扩散范围、可燃气体浓度、舱内压力变化等核心参数，采样频率适配热失控快速传播特性，无数据断层、无点位缺失，完整还原多级链式热蔓延的全过程特征。11.2全景影像记录要求采用多机位高清摄像全程录制，同步记录电芯鼓包、电解液喷射、冒烟起火、烟气流动、结构形变等外观现象，精准对应各项数据参数变化，实现现象、时序、数据三维对应，便于后期故障复盘与传播路径溯源。11.3量化分析要求测试完成后需开展专项量化分析，精准测算热传播平均速率、最大蔓延范围、屏障阻断效率、二次传播风险概率、工况衰减系数等核心指标，形成标准化量化分析结论，杜绝主观定性判定，完全贴合德国标准量化管控的核心要求。12测试结果分级判定准则12.1无传播安全等级初始单元触发热失控后，相邻电芯、模组无继发温升超标、无故障劣化、无热失控蔓延，隔热屏障与安全间距完全阻断热量传递，无任何链式风险，为最高安全等级，适用于大型集中式储能、高危密闭舱体储能场景。12.2局部可控传播等级初始热失控后，仅相邻单元出现轻微温升，无继发热失控故障，热量传播可通过主动温控、通风散热快速抑制，蔓延范围局限于故障单元周边极小区域，无全域扩散风险，满足工商业储能合规要求。12.3全域链式传播不合格等级初始故障触发多级链式热失控，热量快速跨模组、跨簇蔓延，出现大范围起火、燃爆、烟气全域扩散，防护结构完全失效，风险无法可控阻断，判定为热传播性能不合格，禁止投入工程应用。12.4二次传播不合格判定初次火情熄灭后出现复燃、二次蔓延、远距离热扩散现象，残余风险无法清零，判定为系统热安全冗余不足，不符合欧盟储能安全准入要求。13试验安全防护与操作规范13.1人员操作安全要求所有试验操作人员需持有欧盟电池安全测试资质，熟练掌握热失控传播试验风险处置流程，全程穿戴防爆、耐高温、防有毒烟气专用防护装备。试验全程采用远程操控模式，禁止人员近距离接触试验工位，规避燃爆、高温、毒气伤害风险。13.2试验场地管控要求试验场地保持负压通风、防爆密闭，烟气与废气统一无害化处理，杜绝可燃气体积聚引发二次爆炸。场地应急泄压、灭火、断电装置全程待命，可快速终止失控试验、阻断突发全域蔓延风险。13.3试验后处置规范测试结束后持续监测试样残余温度与内部反应状态，确认完全降温、无复燃风险、无残余蓄热后方可开展拆解清理工作。试验废弃物严格按照欧盟危险废物处置标准合规处理，杜绝安全隐患与环境污染。14设备校准与测试质量管控14.1设备定期校准所有试验计量设备严格按照VDE计量周期定期校准，温度、电气、气体、影像采集设备校准记录完整可溯，未校准、校准不合格的设备严禁投入测试使用，保障所有传播测试数据精准可靠。14.2全流程质量管控建立测试前、测试中、测试后全链条质控体系，测试前核查试样状态、环境参数、设备精度；测试中实时监控操作规范性、数据稳定性；测试后核验数据完整性、量化结论合理性，杜绝人为误差、设备异常导致的无效测试。14.3复测校验机制单组测试结果异常、数据波动超出标准允许范围时，立即启动复测机制，更换全新试样重新开展整套测试，排除个体差异与工况干扰，保障最终判定结论精准有效。15测试报告编制规范15.1报告基础要素正式测试报告需完整包含试样参数、试验设备信息、环境工况、预处理流程、触发方式、测试项目、原始数据曲线、影像记录、传播路径分析、量化指标、分级判定结果、测试结论、资质签章等核心内容，信息完整、数据真实、格式规范。15.2专项分析内容报告需针对不同工况、不同层级的热传播特性开展专项分析，明确系统热防护优势与薄弱环节，量化隔离结构阻断效率，评估老化衰减风险，提出针对性的结构优化、间距调