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第八届“储能国际峰会暨展览会2019（ESIE2019）”于5月18-20日在国家会议中心（北京）盛大启幕，主题聚焦“技术应用双创新，规模储能新起点”，将开展主题演讲、展览展示、创新大赛、专题研讨、项目考察、新品发布、技术交流等多种活动。能见App作为本次峰会的战略合作媒体，负责本次峰会图文直播。  以下为发言实录： 惠东：下面，请UL能源与电力科技事业部 首席工程师乐艳飞博士给我们介绍美国储能系统标准概述。谢谢！ 乐艳飞：各位专家、各位领导、各位朋友们，大家下午好！ 很荣幸受组委会邀请，参加2019年储能国际分会，我是来自UL公司的乐艳飞。我今天给大家分享的话题是《美国储能系统标准概述》。 介绍之前我们看一下韩国这两年发生储能系统的起火案例。在2018年韩国共发生16起储能系统的起火案例，今年1月份又发生4起起火案例。我们都知道，韩国是储能电池的制造强国，连它们都能发生这么多的储能系统的起火案例，说明储能电池的安全性还是比较严重的，需要各位同仁专家们去努力提高它的安全性，也需要标准部门制定更安全和更完备的标准。 因为储能系统它一旦起火之后，它的火势蔓延非常迅速，而且很难被扑灭，会造成很大的经济损失和人员伤害，另外对消防的救援也带来非常巨大的挑战。所以这两年美国制定很多储能规范和标准，今天会先介绍北美储能系统的规范。在北美叫做CODE。再介绍UL9540储能系统标准还有UL9540A储能系统热失控蔓延的评估方法。 近两年美国新制定储能系统相关的规范主要有这几本，首先是美国的电气规范或者NEC法规，这是最新版2017版，还有美国国际防火规范IFC，还有国际建筑规范IBC，IBC基本2018版中引用受IFC标准要求防火。国际住宅规范IRC，IRC针对一个家庭或两个家庭的住宅，IBC针对普通建筑的要求。因为储能系统，在美国它认为是非常重要的，专门针对储能系统新立一个标准NFPA 855专门针对储能系统的规范，目前规范大框架已经下来，基本会在今年发布。 首先看美国电工法，2017版是最新版本。在2017版中专门针对储能系统增加一个新的章节“706章节”。这个706章节适用50伏AC或低于60伏dc的储能系统，可以离网或并网工作。 在706.5提到所有设备必须列名，如监控器、控制器、继电器、保险丝、断路器等。或者储能电池独立系统做验证，在706章节引用列明的标准是UL9540这个标准。 对IRC美国的住宅法规或规范，2018版同样增加新的章节R327储能系统章节。同样提到储能系统必须UL9540列名。另外它对储能系统安装位置、通风要求、车辆碰撞防护、梯次利用电池许可进行规范，适用于>1kWh的电池系统，住宅系统只要大于1kWh必须满足这个要求。 再看IFC 2018，增加一个新的章节专门针对储能系统，同样有相应的要求，需要UL9540列名。此外它因为是防火规范，所以对火灾探测和灭火有相应要求，另外在做安装时，储能系统最大容量做了限制，以及储能系统里的机柜或电池触等有限制，一旦有限制给相关部门提供危险并组分析，并补大规模测试让监管部门接受。 从图中可以看到，对于非专业建筑或非偏远地段用的锂离子类储能系统，它在安装时最大的允许的能量是600千瓦时，每一个机柜，像电池柜或电池触最大能量是50千瓦时。每个机柜间距离及到墙壁间距离必须大于3英尺，如果储能系统一旦超过这个限制，如总容量超过600千瓦时，或机柜和机柜间的距离比较小，就要捕捉大规模火烧测试。并且AHJ美国监管部门授权是否接受这个系统。 因为IFC中没有给大规模火烧测试办法，所以UL开发了UL9540A专门为大规模火烧测试提供详细评估方案，受到美国消防部门和监管部门的大力支持。 我们再看一下NFPA 855。NFPA 855目前还在制定过程中，它主要基于IFC储能系统防火相关的条款，然后在IFC的基础上进行细分，它根据储能系统不同的安装位置，会给出不同安装的要求。比如储能系统是安装在室内或室外的，有没有人活动，或者安装在屋顶或车库，都是有不同的相对应的要求。 同样它对储能系统也有UL9540列名的要求，比如超出容量限制，或超出距离限制，储能系统要去评估大规模火烧测试UL9540A的评估。 前面讲了很多美国规范引用到9540，我们看9540标准，9540目前是针对储能系统标准，是全球第一本储能系统安全标准。在2015年被授权为美国国家标准，在2016年被授权为加拿大的国家标准，目前是双国国家标准。它包含储能的类型，电化学类型，如电池的储能系统或超级电容储能系统、化学储能系统，比如燃料电池、机械的和热能的储能系统，都涵盖在这个标准里面。这些储能系统是可以单独工作或者并网工作。 UL9540A对储能系统是比较全面的，它不仅有常规的测试要求，还有非常详尽的结构要求，以及对说明书和标签都有相对应的要求。 我们来看一下结构要求。对于熟悉UL的朋友可能知道，UL基本上所有的产品的安全标准都是会加上一个结构部分，对产品的关键零部件和结构去提出要求，9540也是这样的架构。在9450里面，它对里面所有关键零部件都有相应要求，如非金属材料阻燃性怎么样？温度等级如何？外壳防护等级是不是达到合适的等级？另外对步入式系统电气安全如何考虑？线缆&电气连接如何考虑？如火警设备，烟雾传感器，喷淋头是不是可靠、是不是有UL测试？都需要在9540中做非常详尽的评估。 另外，要强调控制系统和功能安全。之前惠主席也介绍过，不同的系统，我们知道储能系统里面最主要的单元是电池和PCS，有人可能认为，我认证过的电池和PCS组装在一起是不是安全？之前有发生过PCS在运行的时候，它上面噪声电压造成电池BMS的损坏，进而造成整个储能系统的起火。所以整个储能系统即使里面很多零部件已经认可过，但组成储能系统时，还要考虑各个零部件间的兼容性，系统整个兼容控制和安全评估也要重新评估。 当然标签和说明书也是非常重要的一部分，比如安全标志，一定是可以有效预防危险。说明书可以有效保证储能系统在安装的时候、在运行的时候，它的有效工作。 UL 9540测试主要分为三大块：常规电气测试、环境测试，这两部分测试针对所有储能系统都适用，比如温升测试，看它正常工作时温度上升情况，看它的零部件是不是有超出范围的运行。还有耐压、浪涌，测试系统可能安装在地震带，地震系统有没有考虑？这部分都是有评估的。机械测试主要针对机械类储能系统，如飞轮储能系统，会考虑机械性的测试评估。 再看UL 9540A电池系统热失控散评估测试方法，用来记录和分析ESS起火特性，可以有效评估消防防火是否有效。从时间轴上可以看到，这个标准制定和修订非常快，目前UL 9540A标准是第三版，在今年三月份已经发布公告，大概会是第四版的内容。 UL 9540A之前有提到，它受到监管部门、消防部门的大力支持。为什么？主要因为我们这个标准是可以提供很多关键的、消防相关的信息。它通过这个测试之后，我们可以知道，电池储能系统它的安装参数，比如机柜到机柜之间的距离。热失控时产生的烟雾量、热量，痛风要求。也可以评估消防设施是不是有效，以及帮消防部门提供很好的应对策略。 正是因为它能提供很多消防安全相关的信息，能减少消防员的一些安全顾虑，所以它受到很多像储能集成商、保险业、建筑业主、监管部门的大规模采用，他们纷纷要求电池制造厂家和系统制造厂家去做UL 9540A的分析测试报告。 UL 9540A的测试报告主要从四个层级对储能系统热失控蔓延的情况进行评估，包括电芯、模块、机柜、安装层级测试。电芯层级测试主要看模块是不是热失控，模块侧记看热失控扩散的倾向，机柜层级看是不是在整个机柜蔓延，并可能蔓延到其他相邻机柜。安装层级机柜测试，更多看安装层级防火系统的有效性。 这是电芯层级测试机器的装置，还有测试方法。在电芯层级测试时，会触发电芯热失控，对它的热失控气体收集并且分析。在电芯层级得到很多重要参数，包括热失控方法和参数，电芯泄气温度，这里先有电芯泄气温度然后有热失控曲线。电芯释放的气体，它的成分是什么？气体总量是多少？它的可燃浓度是多少？它的气体成分的燃烧速度是多少？以及它的气体最大压力是多少？这些都是在我们电芯测试报告中有包含的。 在模块层级，把模块放在机器罩下，触发一个或几个电芯让它热失控，以保证它的连贯性、可重复性。在模块层面，我们让电芯热失控后，观察它热失控蔓延的现象。在模块层面得到整个模块热释放率，烟雾热释放率和释放总量，它的燃烧的危险性以及电芯泄气气体成分的总量，模块会不会起火，有没有爆燃的风险，都可以得到。 在机柜层级，我们会根据制造商给到一个安装说明布置这个机柜。如果你的说明书里面容许机柜或电池触是两排或多排安装放四个机柜测试，如果单排，比如集装箱只有一排电池触就是两个机柜测试。机柜里面的左上角这个机柜是真实机柜，另外三个机柜或一个机柜它们是去除电池后的机柜，然后会保留整个机柜电池机架、电缆及其他零部件，去除电芯。机柜间间距及到墙壁间的间距都是根据说明书来布置的。同样让机柜里面或模组里面一个，让电机热失控，观察电机热失控情况，有没有可能蔓延到隔壁机柜，监测机柜温度、墙体温度、墙体热流及机柜热流。会得到很多重要数据，如初始机柜模块之间热失控控制情况，热释放率、总的烟雾释放率、总的气体成分和体积，墙体温度和热流，起火/爆燃风险、及有没有可能复燃等。 最后是安装层级测试，如果机柜里有观察到外部火焰，需要安装层级结合消防做测试，否则不需要做测试。在这个测试里面，其他测试假设都和机柜层级一样，只是我们会结合天花板上的自动喷淋系统让它工作，或者有制造商提供的防火方案，可以把它配置起来。 我们在这个测试里面可以得到的数据，包含机柜层级的测试数据，同时也包含可以评估到消防系统，是不是可以有效工作。因为一旦起火之后，消防系统是不是可以把这个火扑灭？ 前面是主要内容，最后简单介绍一下UL。UL成立于1894年，最早源于芝加哥博览会的电器起火调查，从而成立实验室。目前UL业务遍及143个国家，跨越20多个行业。从储能、风能、光伏、线材、小家电等都有涉及。电池行业制定很多标准，同时提供认证服务，另外也有电池内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，非常欢迎大家跟我们探讨电池的安全及跟我们一起合作。 谢谢大家！ （能见App根据速记整理，未经本人审核） |
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