第八屆“儲能國際峰會暨展覽會2019（ESIE2019）”于5月18-20日在國家會議中心（北京）盛大啟幕，主題聚焦“技術(shù)應(yīng)用雙創(chuàng)新，規(guī)模儲能新起點”，將開展主題演講、展覽展示、創(chuàng)新大賽、專題研討、項目考察、新品發(fā)布、技術(shù)交流等多種活動。能見App作為本次峰會的戰(zhàn)略合作媒體，負(fù)責(zé)本次峰會圖文直播。

以下為發(fā)言實錄：

惠東：下面，請UL能源與電力科技事業(yè)部 首席工程師樂艷飛博士給我們介紹美國儲能系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)概述。謝謝！

樂艷飛：各位專家、各位領(lǐng)導(dǎo)、各位朋友們，大家下午好！

很榮幸受組委會邀請，參加2019年儲能國際分會，我是來自UL公司的樂艷飛。我今天給大家分享的話題是《美國儲能系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)概述》。

介紹之前我們看一下韓國這兩年發(fā)生儲能系統(tǒng)的起火案例。在2018年韓國共發(fā)生16起儲能系統(tǒng)的起火案例，今年1月份又發(fā)生4起起火案例。我們都知道，韓國是儲能電池的制造強國，連它們都能發(fā)生這么多的儲能系統(tǒng)的起火案例，說明儲能電池的安全性還是比較嚴(yán)重的，需要各位同仁專家們?nèi)ヅμ岣咚陌踩裕残枰獦?biāo)準(zhǔn)部門制定更安全和更完備的標(biāo)準(zhǔn)。

因為儲能系統(tǒng)它一旦起火之后，它的火勢蔓延非常迅速，而且很難被撲滅，會造成很大的經(jīng)濟損失和人員傷害，另外對消防的救援也帶來非常巨大的挑戰(zhàn)。所以這兩年美國制定很多儲能規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，今天會先介紹北美儲能系統(tǒng)的規(guī)范。在北美叫做CODE。再介紹UL9540儲能系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)還有UL9540A儲能系統(tǒng)熱失控蔓延的評估方法。

近兩年美國新制定儲能系統(tǒng)相關(guān)的規(guī)范主要有這幾本，首先是美國的電氣規(guī)范或者NEC法規(guī)，這是最新版2017版，還有美國國際防火規(guī)范IFC，還有國際建筑規(guī)范IBC，IBC基本2018版中引用受IFC標(biāo)準(zhǔn)要求防火。國際住宅規(guī)范IRC，IRC針對一個家庭或兩個家庭的住宅，IBC針對普通建筑的要求。因為儲能系統(tǒng)，在美國它認(rèn)為是非常重要的，專門針對儲能系統(tǒng)新立一個標(biāo)準(zhǔn)NFPA 855專門針對儲能系統(tǒng)的規(guī)范，目前規(guī)范大框架已經(jīng)下來，基本會在今年發(fā)布。

首先看美國電工法，2017版是最新版本。在2017版中專門針對儲能系統(tǒng)增加一個新的章節(jié)“706章節(jié)”。這個706章節(jié)適用50伏AC或低于60伏dc的儲能系統(tǒng)，可以離網(wǎng)或并網(wǎng)工作。

在706.5提到所有設(shè)備必須列名，如監(jiān)控器、控制器、繼電器、保險絲、斷路器等?；蛘邇δ茈姵鬲毩⑾到y(tǒng)做驗證，在706章節(jié)引用列明的標(biāo)準(zhǔn)是UL9540這個標(biāo)準(zhǔn)。

對IRC美國的住宅法規(guī)或規(guī)范，2018版同樣增加新的章節(jié)R327儲能系統(tǒng)章節(jié)。同樣提到儲能系統(tǒng)必須UL9540列名。另外它對儲能系統(tǒng)安裝位置、通風(fēng)要求、車輛碰撞防護、梯次利用電池許可進(jìn)行規(guī)范，適用于>1kWh的電池系統(tǒng)，住宅系統(tǒng)只要大于1kWh必須滿足這個要求。

再看IFC 2018，增加一個新的章節(jié)專門針對儲能系統(tǒng)，同樣有相應(yīng)的要求，需要UL9540列名。此外它因為是防火規(guī)范，所以對火災(zāi)探測和滅火有相應(yīng)要求，另外在做安裝時，儲能系統(tǒng)最大容量做了限制，以及儲能系統(tǒng)里的機柜或電池觸等有限制，一旦有限制給相關(guān)部門提供危險并組分析，并補大規(guī)模測試讓監(jiān)管部門接受。

從圖中可以看到，對于非專業(yè)建筑或非偏遠(yuǎn)地段用的鋰離子類儲能系統(tǒng)，它在安裝時最大的允許的能量是600千瓦時，每一個機柜，像電池柜或電池觸最大能量是50千瓦時。每個機柜間距離及到墻壁間距離必須大于3英尺，如果儲能系統(tǒng)一旦超過這個限制，如總?cè)萘砍^600千瓦時，或機柜和機柜間的距離比較小，就要捕捉大規(guī)模火燒測試。并且AHJ美國監(jiān)管部門授權(quán)是否接受這個系統(tǒng)。

因為IFC中沒有給大規(guī)?；馃郎y試辦法，所以UL開發(fā)了UL9540A專門為大規(guī)?；馃郎y試提供詳細(xì)評估方案，受到美國消防部門和監(jiān)管部門的大力支持。

我們再看一下NFPA 855。NFPA 855目前還在制定過程中，它主要基于IFC儲能系統(tǒng)防火相關(guān)的條款，然后在IFC的基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)分，它根據(jù)儲能系統(tǒng)不同的安裝位置，會給出不同安裝的要求。比如儲能系統(tǒng)是安裝在室內(nèi)或室外的，有沒有人活動，或者安裝在屋頂或車庫，都是有不同的相對應(yīng)的要求。

同樣它對儲能系統(tǒng)也有UL9540列名的要求，比如超出容量限制，或超出距離限制，儲能系統(tǒng)要去評估大規(guī)?；馃郎y試UL9540A的評估。

前面講了很多美國規(guī)范引用到9540，我們看9540標(biāo)準(zhǔn)，9540目前是針對儲能系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，是全球第一本儲能系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)。在2015年被授權(quán)為美國國家標(biāo)準(zhǔn)，在2016年被授權(quán)為加拿大的國家標(biāo)準(zhǔn)，目前是雙國國家標(biāo)準(zhǔn)。它包含儲能的類型，電化學(xué)類型，如電池的儲能系統(tǒng)或超級電容儲能系統(tǒng)、化學(xué)儲能系統(tǒng)，比如燃料電池、機械的和熱能的儲能系統(tǒng)，都涵蓋在這個標(biāo)準(zhǔn)里面。這些儲能系統(tǒng)是可以單獨工作或者并網(wǎng)工作。

UL9540A對儲能系統(tǒng)是比較全面的，它不僅有常規(guī)的測試要求，還有非常詳盡的結(jié)構(gòu)要求，以及對說明書和標(biāo)簽都有相對應(yīng)的要求。

我們來看一下結(jié)構(gòu)要求。對于熟悉UL的朋友可能知道，UL基本上所有的產(chǎn)品的安全標(biāo)準(zhǔn)都是會加上一個結(jié)構(gòu)部分，對產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件和結(jié)構(gòu)去提出要求，9540也是這樣的架構(gòu)。在9450里面，它對里面所有關(guān)鍵零部件都有相應(yīng)要求，如非金屬材料阻燃性怎么樣？溫度等級如何？外殼防護等級是不是達(dá)到合適的等級？另外對步入式系統(tǒng)電氣安全如何考慮？線纜&電氣連接如何考慮？如火警設(shè)備，煙霧傳感器，噴淋頭是不是可靠、是不是有UL測試？都需要在9540中做非常詳盡的評估。

另外，要強調(diào)控制系統(tǒng)和功能安全。之前惠主席也介紹過，不同的系統(tǒng)，我們知道儲能系統(tǒng)里面最主要的單元是電池和PCS，有人可能認(rèn)為，我認(rèn)證過的電池和PCS組裝在一起是不是安全？之前有發(fā)生過PCS在運行的時候，它上面噪聲電壓造成電池BMS的損壞，進(jìn)而造成整個儲能系統(tǒng)的起火。所以整個儲能系統(tǒng)即使里面很多零部件已經(jīng)認(rèn)可過，但組成儲能系統(tǒng)時，還要考慮各個零部件間的兼容性，系統(tǒng)整個兼容控制和安全評估也要重新評估。

當(dāng)然標(biāo)簽和說明書也是非常重要的一部分，比如安全標(biāo)志，一定是可以有效預(yù)防危險。說明書可以有效保證儲能系統(tǒng)在安裝的時候、在運行的時候，它的有效工作。

UL 9540測試主要分為三大塊：常規(guī)電氣測試、環(huán)境測試，這兩部分測試針對所有儲能系統(tǒng)都適用，比如溫升測試，看它正常工作時溫度上升情況，看它的零部件是不是有超出范圍的運行。還有耐壓、浪涌，測試系統(tǒng)可能安裝在地震帶，地震系統(tǒng)有沒有考慮？這部分都是有評估的。機械測試主要針對機械類儲能系統(tǒng)，如飛輪儲能系統(tǒng)，會考慮機械性的測試評估。

再看UL 9540A電池系統(tǒng)熱失控散評估測試方法，用來記錄和分析ESS起火特性，可以有效評估消防防火是否有效。從時間軸上可以看到，這個標(biāo)準(zhǔn)制定和修訂非?？欤壳癠L 9540A標(biāo)準(zhǔn)是第三版，在今年三月份已經(jīng)發(fā)布公告，大概會是第四版的內(nèi)容。

UL 9540A之前有提到，它受到監(jiān)管部門、消防部門的大力支持。為什么？主要因為我們這個標(biāo)準(zhǔn)是可以提供很多關(guān)鍵的、消防相關(guān)的信息。它通過這個測試之后，我們可以知道，電池儲能系統(tǒng)它的安裝參數(shù)，比如機柜到機柜之間的距離。熱失控時產(chǎn)生的煙霧量、熱量，痛風(fēng)要求。也可以評估消防設(shè)施是不是有效，以及幫消防部門提供很好的應(yīng)對策略。

正是因為它能提供很多消防安全相關(guān)的信息，能減少消防員的一些安全顧慮，所以它受到很多像儲能集成商、保險業(yè)、建筑業(yè)主、監(jiān)管部門的大規(guī)模采用，他們紛紛要求電池制造廠家和系統(tǒng)制造廠家去做UL 9540A的分析測試報告。

UL 9540A的測試報告主要從四個層級對儲能系統(tǒng)熱失控蔓延的情況進(jìn)行評估，包括電芯、模塊、機柜、安裝層級測試。電芯層級測試主要看模塊是不是熱失控，模塊側(cè)記看熱失控擴散的傾向，機柜層級看是不是在整個機柜蔓延，并可能蔓延到其他相鄰機柜。安裝層級機柜測試，更多看安裝層級防火系統(tǒng)的有效性。

這是電芯層級測試機器的裝置，還有測試方法。在電芯層級測試時，會觸發(fā)電芯熱失控，對它的熱失控氣體收集并且分析。在電芯層級得到很多重要參數(shù)，包括熱失控方法和參數(shù)，電芯泄氣溫度，這里先有電芯泄氣溫度然后有熱失控曲線。電芯釋放的氣體，它的成分是什么？氣體總量是多少？它的可燃濃度是多少？它的氣體成分的燃燒速度是多少？以及它的氣體最大壓力是多少？這些都是在我們電芯測試報告中有包含的。

在模塊層級，把模塊放在機器罩下，觸發(fā)一個或幾個電芯讓它熱失控，以保證它的連貫性、可重復(fù)性。在模塊層面，我們讓電芯熱失控后，觀察它熱失控蔓延的現(xiàn)象。在模塊層面得到整個模塊熱釋放率，煙霧熱釋放率和釋放總量，它的燃燒的危險性以及電芯泄氣氣體成分的總量，模塊會不會起火，有沒有爆燃的風(fēng)險，都可以得到。

在機柜層級，我們會根據(jù)制造商給到一個安裝說明布置這個機柜。如果你的說明書里面容許機柜或電池觸是兩排或多排安裝放四個機柜測試，如果單排，比如集裝箱只有一排電池觸就是兩個機柜測試。機柜里面的左上角這個機柜是真實機柜，另外三個機柜或一個機柜它們是去除電池后的機柜，然后會保留整個機柜電池機架、電纜及其他零部件，去除電芯。機柜間間距及到墻壁間的間距都是根據(jù)說明書來布置的。同樣讓機柜里面或模組里面一個，讓電機熱失控，觀察電機熱失控情況，有沒有可能蔓延到隔壁機柜，監(jiān)測機柜溫度、墻體溫度、墻體熱流及機柜熱流。會得到很多重要數(shù)據(jù)，如初始機柜模塊之間熱失控控制情況，熱釋放率、總的煙霧釋放率、總的氣體成分和體積，墻體溫度和熱流，起火/爆燃風(fēng)險、及有沒有可能復(fù)燃等。

最后是安裝層級測試，如果機柜里有觀察到外部火焰，需要安裝層級結(jié)合消防做測試，否則不需要做測試。在這個測試?yán)锩妫渌麥y試假設(shè)都和機柜層級一樣，只是我們會結(jié)合天花板上的自動噴淋系統(tǒng)讓它工作，或者有制造商提供的防火方案，可以把它配置起來。

我們在這個測試?yán)锩婵梢缘玫降臄?shù)據(jù)，包含機柜層級的測試數(shù)據(jù)，同時也包含可以評估到消防系統(tǒng)，是不是可以有效工作。因為一旦起火之后，消防系統(tǒng)是不是可以把這個火撲滅？

前面是主要內(nèi)容，最后簡單介紹一下UL。UL成立于1894年，最早源于芝加哥博覽會的電器起火調(diào)查，從而成立實驗室。目前UL業(yè)務(wù)遍及143個國家，跨越20多個行業(yè)。從儲能、風(fēng)能、光伏、線材、小家電等都有涉及。電池行業(yè)制定很多標(biāo)準(zhǔn)，同時提供認(rèn)證服務(wù)，另外也有電池內(nèi)短路研究和老化研究，也做很多失效的案例分析，比如波音787案例分析及三星Note 7案例分析，非常歡迎大家跟我們探討電池的安全及跟我們一起合作。

謝謝大家！

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