Какви сертификати за безопасност са необходими за високопроизводителните литиеви батерии за натрупване на енергия?

UL 1973: Основен сертификат за безопасност на литиеви батерийни модули и блокове

Обхват, приложимост и ключови изисквания за стационарни системи за съхранение на енергия

UL 1973 е основният стандарт за безопасност в Северна Америка за модули и батерийни пакети с литиеви клетки, предназначени за стационарни приложения като системи за съхранение на енергия (ESS) и безпрекъснати електрозахранващи системи (UPS). По същество той проверява дали конструкцията може да издържи типични проблеми като електрически повреди, термични напрежения и потенциални пожари. Стандартът включва няколко важни изисквания, които заслужава да се отбележат. Първо, трябва да съществува надеждна електрическа изолация, за да не възникне опасно електрическо разрядяване при аварийни ситуации. Материалите трябва да са устойчиви към запалване и да притежават подходящи функции за съдържане. Механичните компоненти трябва да издържат обичайните вибрации и удари, предизвикани от ежедневната експлоатация. Термичното управление също трябва да функционира коректно дори при рязки температурни колебания извън нормалните граници. Сертифицирането според UL 1973 означава, че тези батерии ще работят безопасно в търговски сгради и фабрики по цялата територия. Освен това, успешно изминаването на този тест е задължително условие, преди производителите да могат да се насочат към сертификации от по-високо ниво, като например UL 9540 за пълни системи.

Критични тестове за злоупотреба: Презареждане, късо съединение, термично циклиране и механичен удар

За да получи сертификат UL 1973, литиевите батерийни системи подлагат на строги симулации на злоупотреба, предназначени да възпроизведат най-тежките възможни условия на отказ. Те включват:

• Презареждане : Зареждане над безопасните граници, за да се провери ефективността на защитната верига.
• Краткозамячване : Непосредствено свързване на клемите, за да се оцени способността за ограничаване на термичното разпадане.
• Термичен цикъл : Повторно излагане на температури от –20 °C до +60 °C, за да се оцени деградацията на работните характеристики.
• Механически удар : Удряния, имитиращи транспортни напрежения или физически повреди.

Според изданието на стандарта от 2022 г. за успешно изпълнение е необходимо да няма пожар, експлозия или изтичане на електролит — което демонстрира, че системата може да издържи екстремни условия без катастрофален отказ.

UL 9540A: Валидиране на разпространението на термично разпадане в литиеви батерийни системи

Протокол за тестване на разпространение на пожар от клетка до цялата система и интерпретация на данните

UL 9540A работи, като анализира как се разпространява топлината по време на повреди – от отделни батерийни клетки чак до пълни системи, състоящи се от множество модули и блокове. По същество, изпитателният процес създава условия за термичен разгон по контролиран начин чрез методи като прекомерно зареждане на батериите, предизвикване на къси съединения или прилагане на механично напрежение върху тях. На всеки етап от този процес се проверява дали системата може да ограничи проблема, преди той да се влоши. Ако нещо спре разпространението в който и да е момент по йерархията, няма нужда да се продължава с по-нататъшни изпитания. Когато обаче топлината се разпространява, техниците измерват параметри като повишаване на температурата, видовете газове, които се отделят, частиците, които могат да избягат, и точно колко време отнема на повредата да премине от един компонент към друг. Най-новата версия, публикувана през 2024 г., внася няколко важни промени, включително по-строги стандарти за изпитване на различни типове литиеви батерии при високи температури, както и по-ясни правила относно това какво се счита за „успешно“ и какво – за „неуспешно“ изпитание. Например, едно от новите изисквания е батериите да могат да ограничават повредите поне 60 минути между отделните клетки, за да отговарят на изискванията за безопасност. Всички тези изпитания генерират подробни доклади, които съдържат количествени данни за скоростта, с която огънят може да се разпространява, за количеството потенциално токсичен дим, който може да се отдели, и за възможността от експлозии. Тези данни стават жизнено важни, когато местните власти разработват нормативи за пожарна безопасност или когато компании се опитват да моделират потенциалните рискове в своите съоръжения.

Как UL 9540A насочва проектирането на електроенергийни системи за съхранение (ESS), безопасни срещу пожари, и стратегиите за намаляване на рисковете

Данните от изпитванията според UL 9540A играят значителна роля при вземането на инженерни решения, които действително намаляват риска от пожар в реални условия. При проектирането на системи специалистите анализират показателите за топлопреминаване и скоростта на разпространение на пламъците, за да определят по-ефективни начини за изграждане на термични бариери, оформяне на вентилационни отвори и отделяне на отделни части от инсталациите, така че всяко топлинно събитие да остане локализирано в най-много един или два модула. Газовите детектори са настроени така, че да активират системите за потушаване задълго преди достигане на опасни нива, например над 150 °C. Най-новото обновление от 2024 г. значително засилва изискванията за безопасност към оборудването, монтирано на покриви и в гаражи, където пространството е ограничено и хората не могат лесно да се изтеглят в случай на авария в непосредствена близост до сгради. Според отрасловите статистики от миналата година места, които прилагат насоките на UL 9540A, регистрират около 74 % по-малко пожари в сравнение с тези, които не ги прилагат. Пожарникарите също използват тези доклади за разпространение на пожара при планиране на своите действия в конкретни ситуации. А инспекторите използват цялата тази информация, за да се уверят, че инсталациите отговарят на изискванията на NFPA 855 относно правилното разстояние между компонентите и вентилацията, превръщайки теоретичните оценки на риска в практически мерки за безопасност, които действат ефективно на място.

IEC 62619 и EN 62619: Глобални индустриални стандарти за безопасността на литиевите батерии

Изисквания за производителност, толерантност към злоупотреба и съответствие за комерсиални приложения на системи за съхранение на енергия (ESS)

Стандартът IEC 62619 заедно с европейския му аналог EN 62619 определя основните изисквания за безопасност на промишлените литиеви батерии, използвани в стационарни системи за съхранение на енергия (ESS). Тези международно приети насоки изискват батериите да функционират надеждно дори при експлоатационен стрес. Това включва запазване на капацитета им след многократно циклиране и термична стабилност до температури около 60 °C. Стандартите също определят как батериите трябва да издържат различни форми на злоупотреба чрез стандартизирани изпитания. Например те трябва да издържат условия на прекомерно напрежение при 1,5 пъти максималното им зарядно ниво, да оцелеят при външни къси съединения, при които съпротивлението пада под 100 милиома, да издържат механични съединителни сили над 100 килонютона и да ограничават ефективно термичното разрастване. За постигане на съответствие производителите трябва да вградят няколко вътрешни функции за безопасност, като резервни системи за мониторинг на напрежението, пасивни бариери, които спират разпространението на пламъци, и бързи механизми за изключване, които се активират в рамките на няколко милисекунди. Спазването на тези изисквания е наистина задължително за получаване на CE-означението според Регулацията на ЕС за батерии, която изисква доказателства за съответствие по повече от 25 различни аспекта на безопасността. Според последния Промишлен аудит на системите за съхранение на енергия от 2023 г. компании, които спазват стандартите IEC/EN 62619, съобщават за около 40 % по-малко откази в реални условия на експлоатация, което ги прави значително по-подходящи за големи мрежови развертания.

UL 9540: Сертифициране на системно ниво, обхващащо безопасността на литиевите батерии и системата за управление на батериите (BMS)

Как UL 9540 валидира безопасното функциониране на цялата система за съхранение на енергия — включително литиевите батерии, термичното управление и системите за управление

Стандартът UL 9540 предлага изчерпателни проверки на безопасността на системно ниво за пълни инсталации за съхранение на енергия. Той излиза отвъд самите батерийни модули и включва такива елементи като системи за термично управление, системи за управление на батерии (съкратено BMS), корпуси, както и начина, по който всички тези компоненти взаимодействат помежду си чрез контролна логика. Обикновено стандартните изпитания се фокусират върху отделни компоненти, докато UL 9540 действително изпитва как цялата система функционира при реални проблеми, които възникват едновременно. Представете си например електрически повреди, които се случват едновременно с екстремни метеорологични условия или с онези опасни термични верижни реакции, които понякога наблюдаваме. Най-важното е да се докаже, че всички функции за безопасност работят правилно като екип. Те трябва да осигуряват стабилност по време на нормални операции по зареждане и разреждане, да ограничават термичните проблеми в рамките на предназначените за тях корпуси, да изключват автоматично системата при сериозни повреди и да гарантират ефективното взаимодействие между системата за управление на батерии и оборудването за охлаждане. Този комплексен подход към изпитанията помага да се откриват слаби места в точките на свързване между различните компоненти. Според данни от докладите за пожарна безопасност за 2023 г. системите, които получават тази сертификация, показват около 47 % по-малко термични инциденти. Получаването на сертификата също ускорява процесите на одобрение и създава важни защитни нива както за търговски, така и за големи електроенергийни литиево-йонни батерийни инсталации.

ЧЗВ

Какво представлява сертификацията UL 1973?

Сертификацията UL 1973 е стандарт за безопасност на модули и блокове от литиеви батерии, използвани в стационарни системи за съхранение на енергия и в резервни захранващи системи (UPS), който гарантира, че те могат да издържат електрически повреди, термичен стрес и потенциални пожари.

Защо критичните тестове при злоупотреба са важни за системите от литиеви батерии?

Критичните тестове при злоупотреба — като прекомерно зареждане, късо съединение, термично циклиране и механичен удар — гарантират, че системите от литиеви батерии могат да издържат екстремни условия без катастрофален отказ, като по този начин отговарят на изискванията за безопасност.

Как UL 9540A влияе върху проектирането на системи за съхранение на енергия?

UL 9540A предоставя данни за топлопреминаване и разпространение на пожар, които са от решаващо значение за проектирането на системи, минимизиращи риска от пожар, и насочват разположението на термични бариери, както и формирането на стратегии за намаляване на рисковете.

Какви са стандартите IEC 62619 и EN 62619?

IEC 62619 и EN 62619 са международни стандарти, които установяват основните изисквания за безопасност на промишлени литиеви батерии, използвани в комерсиални системи за съхранение на енергия, включително надеждност на работата и толерантност към неправилна употреба.

Какво обхваща сертификацията UL 9540?

Сертификацията UL 9540 обхваща безопасното функциониране на цялата система за съхранение на енергия, включително литиевите батерии, термичното управление и контролния блок, като гарантира ефективното съвместно функциониране на всички компоненти за минимизиране на рисковете.