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储能消防:国际严苛储能安全标准:UL9540A

 扬帆35 2021-04-19

标准介绍


受到国内外政策的加持,以及各国政府的积极推动,新能源行业近年来在技术创新、市场拓展以及用户使用接受度等方面呈现了良好的增长态势。以储能应用为例,其广阔的发展前景将为各国经济增长、绿色能源发展创造巨大的价值。

但作为新兴技术产业,现阶段发展仍然面临一些问题,各种储能系统离我们的日常生活越来越近,当储能系统发生问题的时候,我们有什么方法可以处理?

所以目前最亟待解决的是需要各方合力,聚焦储能类产品的安全性能,实现产业健康、持续的发展。

储能系统安全是行业内普遍关注的问题,相关法规和标注也在不断完善。

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UL9540是针对储能系统的安全标准,是全球第一本储能系统安全标准。它在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。它包含各种储能类型,电化学类型如电池储能系统或超级电容储能系统,化学储能系统如燃料电池,机械的和热能的储能系统,都涵盖在这个标准里面。这些储能系统可以单独工作或者并网工作。

UL9540A是储能系统和设备安全标准。UL9540A测试由UL公司提出,是用以评估电池储能系统大规模热失控火蔓延情况的测试方法,受到相关部门的广泛认可。美国权威的行业规范,如《美国电工法》(706章节)、《美国住宅规范》(R327章节)、《美国国际防火规范》(储能章节)和美国国家消防局的NFPA855标准等都对储能系统提出了UL9540A列名的要求。UL9540A于2017年11月发布,是UL公司收集世界上的业界团体意见后确定的测试方法标准,也得到了重视安全性的美国大都市圈建筑业主和自治团体的高度评价。实际上,美国纽约市的消防当局要求,在安装蓄电系统时,必须实施UL9540A设定的燃烧试验并且提交报告。

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UL9540A是储能系统和设备安全标准,标准适用接收并存储某些能量,提供电能给负载或给公用电网供电的EPS储能系统。标准适用的储能系统可以是单独应用模式系统(例如自供电系统),也可以是并行的电力系统或输电网供电系统或并联工作模式的应用系统。

UL9540A 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电芯是不是热失控。模块层级看热失控在模块内部扩散的倾向。机柜层级看热失控是否在整个机柜内蔓延,并可能蔓延到其他相邻机柜的情况。安装层级的测试,更多看消防系统的有效性。


国外发展


关于储能标准体系建设,全球主要国家都在积极探索。值得注意的是,欧美国家更加重视防范储能技术所带来的风险。美国国际防火规范ICC IFC:2018的12章和美国国家消防协会NFPA855率先提出了对储能系统安装的防火要求。今年出版的储能系统安全标准UL9540:2020也引入了这些法规的要求。这些法规标准都提出了电池储能系统热失控火焰蔓延的测试要求,而UL9540A作为目前唯一的测试方法标准引起了广泛关注。UL9540A从2017年第一次发布,到如今的2019版,已经是第四个版本,标准的更替也在不断地提升电力储能系统对安全的要求。

UL9540A第四版标准要求也和前一版有了较大变化,明确了触发热失控的加热速率为每分钟4-7°C给测试增加了难度。尤其是电芯级别的测试,对电芯热失控排放气体的检测变化较大。首先燃烧下限LFL的检测标准由ASTM E681改为ASTM E918,增加了高温(电芯气体排放温度)下LFL的测量,另外增加了对电芯热失控排放气体的燃烧速率和最大爆炸压力Pmax的测量。对于模组级别的测试,新版标准主要增加了对烟雾释放量的测量,这也对第三方认证机构的综合服务能力也提出了更高的要求。新版测试报告的取得将有助于储能产品得到当地业主,消防单位及其他审批单位的认可,顺利进入市场。

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国内发展


继年初《关于加强储能标准化工作的实施方案》出台后,近日,国家标准化管理委员会印发了《2020年国家标准立项指南》,其中提到,将推动新能源发电并网、电力储能、能源互联网、港口岸电、电力需求侧管理技术及装备等重要标准研制。

业内人士表示,此次电力储能标准研制列入国家标准立项指南,将有助于集合行业力量,明确分工,加快储能技术标准落地步伐。

产业发展需要标准引领。当前,储能正处于由研发示范向商业化过渡的关键时期,迫切需要建立健全储能技术标准为产业发展保驾护航。

据了解,截至目前,我国已发布储能技术相关国家标准35项、行业标准9项、企业标准14项,团体标准若干项。在电化学储能技术统一规范、并网调度规则、产品检测认证等方面仍无明确标准,储能系统运输、安装、调试、运维方面的安全性标准尚不成熟,对储能消防要求、环保、社会经济效益等方面的评价标准仍是空白。

由于国内储能行业相较于国外发展的不成熟性,国内的储能产品为了顺利进入市场,安全性能认可也可按照UL9540A的要求进行规范。毕竟《储能系统及设备安全标准UL9540》和《评价电池储能系统中热失控火焰传播的安全试验方法UL9540A》被称为国际最严苛的系统级安全认证。UL9540A测试报告的取得将有助于储能产品得到业主、消防单位及其他审批单位的认可,顺利进入市场。

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未来前景


关于储能标准体系建设,全球主要国家都在积极探索。

标准是一个行业成熟到某个阶段的标志。储能是一个系统工程,要按照用户需求,选择合适的储能技术和产品,将电池、电池管理系统、储能变流器、能量管理系统及其他电气设备等组合起来,通过分析、试验和综合评价,使储能电站的整体性能达到最优。业内人士表示,未来储能要得到大规模应用,需要在安全性、成本、性能等各方面实现均衡。标准的建立,将有助于达成各方都满意的状态,推动行业健康有序发展。

我们国家发出的《关于加强储能标准化工作的实施方案》指出,到2021年,形成政府引导、多方参与的储能标准化工作机制,推进建立较为系统的储能标准体系,加强储能关键技术标准制修订和储能标准国际化。对此,中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇建议,除了继续完善储能本体技术标准以外,还要加强储能电站建设、储能电站安全评价及消防、储能电站环保要求、与国际标准的等同转化、其他子系统技术要求、储能电站全生命周期效益评估等标准建设,这需要政府、社会团体、产业链相关方、高校科研院所及第三方检测认证机构的共同参与。

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由此可见,储能标准化工作迫在眉睫,而UL9540A作为国际最严苛的系统级安全认证,大概率在我国制定标准中被借鉴和引用。而且,国内多家企业,阳光电源、宁德时代、南都电源、固德威电源的储能系统纷纷取得进军北美储能市场的UL9540A证书,走在行业的前端。对于行业标准的制定,以及企业产品的认证,UL9540A都具有莫大的意义。

UL9540A证书的获得,不仅意味着产品符合UL9540A的相关高标准要求,更助力产品在全球储能市场的竞争中脱颖而出。该标准对于企业产品的研发提出了较大的挑战,对于第三方检测认证机构的专业技术、服务能力也有着较高要求。

要想成功取得UL9540A证书,需要第三方检测认证机构制定周密的测试计划,有效将标准技术要求导入产品研发,对其储能系统进行从电池性能、系统设计、电气安全、功能安全、环境应用等方面进行全方位的技术审核和严格测试评估,需要产品通过全部测试,才能顺利获取UL9540证书。

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