Какие сертификаты безопасности требуются для высокопроизводительных литиевых аккумуляторов, используемых в системах накопления энергии?

UL 1973: базовый сертификат безопасности для литиевых аккумуляторных модулей и блоков

Область применения, сферы использования и ключевые требования к стационарным системам накопления энергии

UL 1973 является основным нормативным документом по безопасности в Северной Америке для модулей и блоков литиевых аккумуляторов, предназначенных для стационарных применений, таких как системы накопления энергии (ESS) и источники бесперебойного питания. В основе стандарта лежит проверка способности конструкций выдерживать типичные проблемы, например электрические неисправности, тепловые перегрузки и потенциальные возгорания. В стандарте содержится ряд важных требований, на которые следует обратить внимание. Во-первых, необходимо обеспечить надёжную электрическую изоляцию, чтобы при возникновении аварийных ситуаций не происходило опасной дуговой разрядки. Материалы должны обладать огнестойкостью и иметь соответствующие средства локализации возможного горения. Механические компоненты должны сохранять работоспособность при воздействии обычных вибраций и ударов, возникающих в ходе повседневной эксплуатации. Система терморегулирования также должна функционировать корректно даже при резких колебаниях температур за пределами нормального диапазона. Сертификация по стандарту UL 1973 означает, что такие аккумуляторы будут безопасно эксплуатироваться в коммерческих зданиях и промышленных предприятиях по всему миру. Кроме того, успешное прохождение испытаний по UL 1973 является обязательным условием для производителей перед получением сертификатов более высокого уровня, например UL 9540 для полных систем.

Критические испытания на воздействие экстремальных условий: перезарядка, короткое замыкание, термоциклирование и механический удар

Для получения сертификата UL 1973 литиевые аккумуляторные системы подвергаются строгому моделированию аварийных ситуаций, направленному на воспроизведение наихудших условий отказа. К ним относятся:

• Перезарядку : зарядка сверх безопасных пределов для проверки эффективности защитной схемы.
• Короткое замыкание : прямое соединение клемм для оценки способности системы предотвратить распространение теплового разгона.
• Термический цикл : многократное воздействие температур в диапазоне от –20 °C до +60 °C для оценки деградации эксплуатационных характеристик.
• Механический удар : ударные нагрузки, имитирующие стресс при транспортировке или физические повреждения.

Согласно изданию стандарта 2022 года, для успешного прохождения испытаний не допускаются возгорание, взрыв или утечка электролита — что подтверждает способность системы выдерживать экстремальные условия без катастрофического отказа.

UL 9540A: Валидация распространения теплового разгона в литиевых аккумуляторных системах

Протокол испытаний на распространение пожара от элемента к системе и интерпретация полученных данных

Стандарт UL 9540A основан на анализе распространения тепла в ходе аварийных ситуаций — от отдельных аккумуляторных элементов до полных систем, состоящих из нескольких модулей и блоков. По сути, в ходе испытаний создаются условия термического разгона в контролируемой среде: например, путём перезарядки аккумуляторов, вызова короткого замыкания или механического воздействия на них. На каждом этапе такого процесса проверяется, способна ли система локализовать аварию до того, как ситуация ухудшится. Если на любом уровне иерархии распространение аварии останавливается, дальнейшее тестирование не требуется. В случаях же, когда тепло действительно распространяется, специалисты измеряют такие параметры, как рост температуры, состав выделяемых газов, возможное выделение частиц и точное время, необходимое для перехода аварии от одного компонента к другому. Последняя редакция стандарта, выпущенная в 2024 году, включает ряд важных изменений: ужесточены требования к испытаниям различных типов литиевых аккумуляторов при высоких температурах, а также уточнены критерии прохождения или провала испытаний. Например, одним из новых требований является необходимость обеспечения локализации аварийной ситуации в течение как минимум 60 минут между соседними элементами для соответствия нормам безопасности. Все эти испытания формируют подробные отчёты, содержащие количественные данные о скорости распространения пожара, объёме потенциально выделяемого токсичного дыма и возможности возникновения взрывов. Эти данные становятся ключевыми при разработке правил пожарной безопасности местными органами власти или при моделировании потенциальных рисков компаниями на своих объектах.

Как стандарт UL 9540A определяет проектирование безопасных с точки зрения пожарной безопасности систем накопления энергии и стратегии снижения рисков

Данные, полученные в ходе испытаний по методике UL 9540A, играют важную роль при принятии инженерами решений, которые на практике действительно снижают риски возгорания. При проектировании систем специалисты анализируют показатели теплопередачи и скорость распространения пламени, чтобы разработать более эффективные тепловые барьеры, оптимизировать форму вентиляционных отверстий и обеспечить надёжное разделение различных компонентов установки — с тем, чтобы любое тепловое событие оставалось локализованным, затрагивая максимум один или два модуля. Газовые детекторы настраиваются так, чтобы активировать системы подавления пожара задолго до достижения критических значений температуры — например, превышения 150 °C. Последнее обновление стандарта в 2024 году существенно ужесточает требования к безопасности оборудования, устанавливаемого на крышах зданий и в гаражах, где пространство ограничено, а эвакуация людей в случае аварии в непосредственной близости от зданий затруднена. Согласно отраслевой статистике за прошлый год, объекты, соответствующие руководящим принципам UL 9540A, демонстрируют примерно на 74 % меньшее количество пожаров по сравнению с объектами, не соблюдающими эти требования. Пожарные также изучают отчёты об особенностях распространения горения при планировании оперативного реагирования на конкретные происшествия. Кроме того, инспекторы используют всю эту информацию для проверки соответствия установок требованиям стандарта NFPA 855 в части правильного расстояния между элементами и организации воздушного потока, превращая теоретические оценки рисков в действенные меры безопасности, применимые непосредственно на объекте.

IEC 62619 и EN 62619: глобальные промышленные стандарты безопасности литиевых аккумуляторов

Требования к эксплуатационным характеристикам, устойчивости к неправильной эксплуатации и соответствию для коммерческих применений систем накопления энергии (ESS)

Стандарт IEC 62619 и его европейский аналог EN 62619 устанавливают основные требования безопасности для промышленных литиевых аккумуляторов, используемых в стационарных системах накопления энергии (ESS). Эти международно признанные руководящие принципы требуют, чтобы аккумуляторы функционировали надёжно даже при эксплуатационных нагрузках. В частности, это подразумевает сохранение ёмкости после многократных циклов зарядки-разрядки и термическую стабильность при температурах до примерно 60 °C. В стандартах также определены требования к способности аккумуляторов выдерживать различные виды неправильного обращения, проверяемые посредством стандартизированных испытаний. Например, аккумуляторы должны выдерживать перенапряжение при напряжении, в 1,5 раза превышающем максимальный уровень заряда, переживать внешние короткие замыкания при сопротивлении ниже 100 миллиом, выдерживать механическое сдавливание силой свыше 100 килоньютонов и эффективно локализовывать тепловый разгон. Для соответствия требованиям производители обязаны внедрять ряд встроенных мер безопасности, таких как резервные системы контроля напряжения, пассивные барьеры, препятствующие распространению огня, и механизмы быстрого отключения, срабатывающие в течение нескольких миллисекунд. Соблюдение этих требований фактически является обязательным условием получения знака CE в соответствии с Регламентом ЕС о батареях, который предусматривает представление доказательств соответствия более чем 25 различным аспектам безопасности. Согласно недавнему Промышленному аудиту систем накопления энергии за 2023 г., компании, соблюдающие стандарты IEC/EN 62619, сообщают о на 40 % меньшем количестве отказов в реальных условиях эксплуатации, что делает такие аккумуляторы значительно более пригодными для крупномасштабного применения в электросетях.

UL 9540: Сертификация на уровне системы с интеграцией литиевой батареи и системы управления батареей (BMS) в целях обеспечения безопасности

Как стандарт UL 9540 подтверждает безопасность полной системы накопления энергии — включая литиевую батарею, систему теплового управления и элементы управления

Стандарт UL 9540 обеспечивает всестороннюю проверку безопасности на уровне всей системы для полных установок накопления энергии. Он выходит за рамки анализа самих модулей аккумуляторов и охватывает такие элементы, как системы теплового управления, системы управления аккумуляторами (сокращённо — BMS), корпуса, а также взаимодействие всех этих компонентов посредством управляющей логики. Типичные стандартные испытания, как правило, сосредоточены на отдельных компонентах, тогда как UL 9540 фактически тестирует совместную работу всех элементов при возникновении реальных проблем, происходящих одновременно. Представьте, например, электрические неисправности в сочетании с экстремальными погодными условиями или опасными термическими цепными реакциями, которые иногда наблюдаются. Главное — доказать, что все функции безопасности работают корректно как единая команда: они должны поддерживать стабильность в ходе обычных операций зарядки и разрядки, локализовывать тепловые проблемы внутри соответствующих герметичных корпусов, автоматически отключаться при серьёзных сбоях, а также обеспечивать эффективное взаимодействие между системой управления аккумуляторами и оборудованием охлаждения. Такой комплексный подход к испытаниям позволяет выявить слабые места в местах соединения различных компонентов. Согласно данным отчётов по пожарной безопасности за 2023 год, системы, прошедшие сертификацию по этому стандарту, продемонстрировали снижение числа термических инцидентов примерно на 47 %. Получение данной сертификации также ускоряет процессы согласования и создаёт важные уровни защиты как для коммерческих, так и для крупных сетевых литий-ионных аккумуляторных установок.

Часто задаваемые вопросы

Что такое сертификация UL 1973?

Сертификация UL 1973 — это стандарт безопасности для модулей и блоков литиевых аккумуляторов, используемых в стационарных системах накопления энергии и источниках бесперебойного питания, гарантирующий их устойчивость к электрическим неисправностям, тепловым нагрузкам и возможным возгораниям.

Почему критические испытания на воздействие чрезмерных нагрузок важны для систем литиевых аккумуляторов?

Критические испытания на воздействие чрезмерных нагрузок — такие как перезарядка, короткое замыкание, термоциклирование и механический удар — обеспечивают устойчивость систем литиевых аккумуляторов к экстремальным условиям без катастрофического отказа, тем самым соответствующих требованиям безопасности.

Как стандарт UL 9540A влияет на проектирование систем накопления энергии?

UL 9540A предоставляет данные о теплопередаче и распространении огня, которые имеют решающее значение при проектировании систем, минимизирующих риски возгорания, и определяют размещение тепловых барьеров, а также формируют стратегии снижения рисков.

Что представляют собой стандарты IEC 62619 и EN 62619?

Международные стандарты IEC 62619 и EN 62619 устанавливают основные требования безопасности для промышленных литиевых аккумуляторов, используемых в коммерческих системах накопления энергии, включая надёжность эксплуатационных характеристик и устойчивость к воздействию внешних агрессивных факторов.

Что включает в себя сертификация по стандарту UL 9540?

Сертификация по стандарту UL 9540 охватывает безопасность всей системы накопления энергии, включая литиевые аккумуляторы, системы теплового управления и средства управления, обеспечивая эффективное взаимодействие всех компонентов для минимизации рисков.