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儲能消防:國際嚴(yán)苛儲能安全標(biāo)準(zhǔn):UL9540A

 揚(yáng)帆35 2021-04-19

標(biāo)準(zhǔn)介紹


受到國內(nèi)外政策的加持,以及各國政府的積極推動,新能源行業(yè)近年來在技術(shù)創(chuàng)新、市場拓展以及用戶使用接受度等方面呈現(xiàn)了良好的增長態(tài)勢。以儲能應(yīng)用為例,其廣闊的發(fā)展前景將為各國經(jīng)濟(jì)增長、綠色能源發(fā)展創(chuàng)造巨大的價(jià)值。

但作為新興技術(shù)產(chǎn)業(yè),現(xiàn)階段發(fā)展仍然面臨一些問題,各種儲能系統(tǒng)離我們的日常生活越來越近,當(dāng)儲能系統(tǒng)發(fā)生問題的時(shí)候,我們有什么方法可以處理?

所以目前最亟待解決的是需要各方合力,聚焦儲能類產(chǎn)品的安全性能,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)健康、持續(xù)的發(fā)展。

儲能系統(tǒng)安全是行業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的問題,相關(guān)法規(guī)和標(biāo)注也在不斷完善。

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UL9540是針對儲能系統(tǒng)的安全標(biāo)準(zhǔn),是全球第一本儲能系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)。它在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)。它包含各種儲能類型,電化學(xué)類型如電池儲能系統(tǒng)或超級電容儲能系統(tǒng),化學(xué)儲能系統(tǒng)如燃料電池,機(jī)械的和熱能的儲能系統(tǒng),都涵蓋在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里面。這些儲能系統(tǒng)可以單獨(dú)工作或者并網(wǎng)工作。

UL9540A是儲能系統(tǒng)和設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)。UL9540A測試由UL公司提出,是用以評估電池儲能系統(tǒng)大規(guī)模熱失控火蔓延情況的測試方法,受到相關(guān)部門的廣泛認(rèn)可。美國權(quán)威的行業(yè)規(guī)范,如《美國電工法》(706章節(jié))、《美國住宅規(guī)范》(R327章節(jié))、《美國國際防火規(guī)范》(儲能章節(jié))和美國國家消防局的NFPA855標(biāo)準(zhǔn)等都對儲能系統(tǒng)提出了UL9540A列名的要求。UL9540A于2017年11月發(fā)布,是UL公司收集世界上的業(yè)界團(tuán)體意見后確定的測試方法標(biāo)準(zhǔn),也得到了重視安全性的美國大都市圈建筑業(yè)主和自治團(tuán)體的高度評價(jià)。實(shí)際上,美國紐約市的消防當(dāng)局要求,在安裝蓄電系統(tǒng)時(shí),必須實(shí)施UL9540A設(shè)定的燃燒試驗(yàn)并且提交報(bào)告。

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UL9540A是儲能系統(tǒng)和設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)適用接收并存儲某些能量,提供電能給負(fù)載或給公用電網(wǎng)供電的EPS儲能系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)適用的儲能系統(tǒng)可以是單獨(dú)應(yīng)用模式系統(tǒng)(例如自供電系統(tǒng)),也可以是并行的電力系統(tǒng)或輸電網(wǎng)供電系統(tǒng)或并聯(lián)工作模式的應(yīng)用系統(tǒng)。

UL9540A 的測試報(bào)告主要從四個(gè)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(jī)柜、安裝層級測試。電芯層級測試主要看電芯是不是熱失控。模塊層級看熱失控在模塊內(nèi)部擴(kuò)散的傾向。機(jī)柜層級看熱失控是否在整個(gè)機(jī)柜內(nèi)蔓延,并可能蔓延到其他相鄰機(jī)柜的情況。安裝層級的測試,更多看消防系統(tǒng)的有效性。


國外發(fā)展


關(guān)于儲能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè),全球主要國家都在積極探索。值得注意的是,歐美國家更加重視防范儲能技術(shù)所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。美國國際防火規(guī)范ICC IFC:2018的12章和美國國家消防協(xié)會NFPA855率先提出了對儲能系統(tǒng)安裝的防火要求。今年出版的儲能系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)UL9540:2020也引入了這些法規(guī)的要求。這些法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)都提出了電池儲能系統(tǒng)熱失控火焰蔓延的測試要求,而UL9540A作為目前唯一的測試方法標(biāo)準(zhǔn)引起了廣泛關(guān)注。UL9540A從2017年第一次發(fā)布,到如今的2019版,已經(jīng)是第四個(gè)版本,標(biāo)準(zhǔn)的更替也在不斷地提升電力儲能系統(tǒng)對安全的要求。

UL9540A第四版標(biāo)準(zhǔn)要求也和前一版有了較大變化,明確了觸發(fā)熱失控的加熱速率為每分鐘4-7°C,給測試增加了難度。尤其是電芯級別的測試,對電芯熱失控排放氣體的檢測變化較大。首先燃燒下限LFL的檢測標(biāo)準(zhǔn)由ASTM E681改為ASTM E918,增加了高溫(電芯氣體排放溫度)下LFL的測量,另外增加了對電芯熱失控排放氣體的燃燒速率和最大爆炸壓力Pmax的測量。對于模組級別的測試,新版標(biāo)準(zhǔn)主要增加了對煙霧釋放量的測量,這也對第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)的綜合服務(wù)能力也提出了更高的要求。新版測試報(bào)告的取得將有助于儲能產(chǎn)品得到當(dāng)?shù)貥I(yè)主,消防單位及其他審批單位的認(rèn)可,順利進(jìn)入市場。

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國內(nèi)發(fā)展


繼年初《關(guān)于加強(qiáng)儲能標(biāo)準(zhǔn)化工作的實(shí)施方案》出臺后,近日,國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會印發(fā)了《2020年國家標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)指南》,其中提到,將推動新能源發(fā)電并網(wǎng)、電力儲能、能源互聯(lián)網(wǎng)、港口岸電、電力需求側(cè)管理技術(shù)及裝備等重要標(biāo)準(zhǔn)研制。

業(yè)內(nèi)人士表示,此次電力儲能標(biāo)準(zhǔn)研制列入國家標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)指南,將有助于集合行業(yè)力量,明確分工,加快儲能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)落地步伐。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)。當(dāng)前,儲能正處于由研發(fā)示范向商業(yè)化過渡的關(guān)鍵時(shí)期,迫切需要建立健全儲能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為產(chǎn)業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航。

據(jù)了解,截至目前,我國已發(fā)布儲能技術(shù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)35項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)14項(xiàng),團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)若干項(xiàng)。在電化學(xué)儲能技術(shù)統(tǒng)一規(guī)范、并網(wǎng)調(diào)度規(guī)則、產(chǎn)品檢測認(rèn)證等方面仍無明確標(biāo)準(zhǔn),儲能系統(tǒng)運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、運(yùn)維方面的安全性標(biāo)準(zhǔn)尚不成熟,對儲能消防要求、環(huán)保、社會經(jīng)濟(jì)效益等方面的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)仍是空白。

由于國內(nèi)儲能行業(yè)相較于國外發(fā)展的不成熟性,國內(nèi)的儲能產(chǎn)品為了順利進(jìn)入市場,安全性能認(rèn)可也可按照UL9540A的要求進(jìn)行規(guī)范。畢竟《儲能系統(tǒng)及設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)UL9540》和《評價(jià)電池儲能系統(tǒng)中熱失控火焰?zhèn)鞑サ陌踩囼?yàn)方法UL9540A》被稱為國際最嚴(yán)苛的系統(tǒng)級安全認(rèn)證。UL9540A測試報(bào)告的取得將有助于儲能產(chǎn)品得到業(yè)主、消防單位及其他審批單位的認(rèn)可,順利進(jìn)入市場。

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未來前景


關(guān)于儲能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè),全球主要國家都在積極探索。

標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)行業(yè)成熟到某個(gè)階段的標(biāo)志。儲能是一個(gè)系統(tǒng)工程,要按照用戶需求,選擇合適的儲能技術(shù)和產(chǎn)品,將電池、電池管理系統(tǒng)、儲能變流器、能量管理系統(tǒng)及其他電氣設(shè)備等組合起來,通過分析、試驗(yàn)和綜合評價(jià),使儲能電站的整體性能達(dá)到最優(yōu)。業(yè)內(nèi)人士表示,未來儲能要得到大規(guī)模應(yīng)用,需要在安全性、成本、性能等各方面實(shí)現(xiàn)均衡。標(biāo)準(zhǔn)的建立,將有助于達(dá)成各方都滿意的狀態(tài),推動行業(yè)健康有序發(fā)展。

我們國家發(fā)出的《關(guān)于加強(qiáng)儲能標(biāo)準(zhǔn)化工作的實(shí)施方案》指出,到2021年,形成政府引導(dǎo)、多方參與的儲能標(biāo)準(zhǔn)化工作機(jī)制,推進(jìn)建立較為系統(tǒng)的儲能標(biāo)準(zhǔn)體系,加強(qiáng)儲能關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制修訂和儲能標(biāo)準(zhǔn)國際化。對此,中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會秘書長劉勇建議,除了繼續(xù)完善儲能本體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以外,還要加強(qiáng)儲能電站建設(shè)、儲能電站安全評價(jià)及消防、儲能電站環(huán)保要求、與國際標(biāo)準(zhǔn)的等同轉(zhuǎn)化、其他子系統(tǒng)技術(shù)要求、儲能電站全生命周期效益評估等標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),這需要政府、社會團(tuán)體、產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)方、高??蒲性核暗谌綑z測認(rèn)證機(jī)構(gòu)的共同參與。

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由此可見,儲能標(biāo)準(zhǔn)化工作迫在眉睫,而UL9540A作為國際最嚴(yán)苛的系統(tǒng)級安全認(rèn)證,大概率在我國制定標(biāo)準(zhǔn)中被借鑒和引用。而且,國內(nèi)多家企業(yè),陽光電源、寧德時(shí)代、南都電源、固德威電源的儲能系統(tǒng)紛紛取得進(jìn)軍北美儲能市場的UL9540A證書,走在行業(yè)的前端。對于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定,以及企業(yè)產(chǎn)品的認(rèn)證,UL9540A都具有莫大的意義。

UL9540A證書的獲得,不僅意味著產(chǎn)品符合UL9540A的相關(guān)高標(biāo)準(zhǔn)要求,更助力產(chǎn)品在全球儲能市場的競爭中脫穎而出。該標(biāo)準(zhǔn)對于企業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)提出了較大的挑戰(zhàn),對于第三方檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu)的專業(yè)技術(shù)、服務(wù)能力也有著較高要求。

要想成功取得UL9540A證書,需要第三方檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu)制定周密的測試計(jì)劃,有效將標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求導(dǎo)入產(chǎn)品研發(fā),對其儲能系統(tǒng)進(jìn)行從電池性能、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣安全、功能安全、環(huán)境應(yīng)用等方面進(jìn)行全方位的技術(shù)審核和嚴(yán)格測試評估,需要產(chǎn)品通過全部測試,才能順利獲取UL9540證書。

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