UL9540A: 2025 Интерпретация методов испытаний и оценки распространения пожара под воздействием теплового неуправляемого тепла для систем хранения энергии!

В последние годы, в связи с быстрым развитием мировой индустрии накопления энергии, установленная мощность Системы хранения энергии на основе литий-ионных аккумуляторов (BESS) продолжала расти. Однако безопасность систем хранения энергии всегда была центральной проблемой, особенно с учетом участившихся случаев пожаров и взрывов, вызванных тепловым разгоном. Это не только угрожает личной безопасности, но и может привести к огромным потерям имущества.

На этом фоне стандарт UL9540A стал авторитетным мировым руководством по тестированию безопасности систем хранения энергии. Каждое обновление этого стандарта привлекает значительное внимание в отрасли. 12 марта 2025 года UL официально выпустила ANSI/CAN/UL9540A-2025 «Испытания на распространение пожара из-за теплового разгона для систем хранения энергии на аккумуляторных батареях», который всесторонне модернизирует методы тестирования и оценки распространения пожара под действием тепла. Цель состоит в том, чтобы предоставить более научные и строгие инструменты проверки для безопасного проектирования систем хранения энергии. В этой статье представлен углубленный анализ ключевых инноваций в обновленном стандарте с точки зрения технических деталей, логики тестирования и влияния на отрасль.

Почему испытания на распространение пожара под действием тепла стали центральными?

1. Природа и опасности теплового разгона

Тепловой разгон относится к самоподдерживающейся экзотермической цепной реакции в литий-ионных аккумуляторах, вызванной внутренними короткими замыканиями, перезарядкой, механическими повреждениями и т. д. Он характеризуется быстрым повышением температуры (превышающим 800 °C), выбросом газа (включая горючие и взрывоопасные газы) и возможными цепными реакциями в соседних ячейках, что в конечном итоге приводит к пожарам на уровне системы.

2. Ограничения традиционного тестирования

Раньше стандарты в основном фокусировались на тестировании безопасности отдельных ячеек или небольших модулей. Однако системы хранения энергии обычно состоят из тысяч или даже десятков тысяч ячеек, со сложными структурными конструкциями и тепловыми условиями, что затрудняет прогнозирование путей распространения пожара. Традиционные методы не в состоянии адекватно отразить реальные риски распространения пожара.

3. Прорывы в UL9540A:2025

В издании 2025 года впервые представлен «полномасштабная системная структура оценки распространения пожара под воздействием тепла», подчеркивая многоуровневое, прогрессивное тестирование от ячейки → модуля → шкафа → полной системы. Он создает модели риска с использованием количественных данных для поддержки оптимизации дизайна.

Основные обновления в методах тестирования UL9540A:2025

1. Уточненные уровни тестирования

В новой версии определены четыре прогрессивных уровня тестирования, каждый из которых имеет четкие цели:

• Уровень 1 (уровень ячеек): Определите условия возникновения теплового разгона (например, проникновение гвоздя, пороговое значение температуры нагревательной пластины), выбрасываемые материалы и характеристики горения.
• Уровень 2 (уровень модуля): Оцените скорость распространения, распределение температуры и путь диффузии газа, когда отдельная клетка входит в тепловой разгон.
• Уровень 3 (Уровень блока - Шкаф/Подсистема): Моделируйте реальные условия рассеивания тепла и конструкции, анализируйте степень распространения пламени, концентрацию дыма и токсичность.
• Уровень 4 (Уровень установки — Полная система): Интегрируйте системы пожаротушения и вентиляции для проверки эффективности смягчения последствий на системном уровне.

Основное требование: Тесты должны использовать эквивалентные производственные БМС (Системы управления батареями) и конструкции терморегулирования для обеспечения подлинности данных.

 

Интерпретация результатов испытания на распространение пожара под действием тепла

2. Расширенные измерения сбора данных

В издании 2025 года добавлено несколько важных показателей:

• Термодинамические параметры: Скорость повышения температуры поверхности ячейки, кривые изменения внутреннего давления;
• Анализ газа: Мониторинг в режиме реального времени вредных газов, таких как водород, CO и фтористый водород (HF);
• Скорость распространения пламени: Количественная оценка с использованием высокоскоростных камер и инфракрасного тепловидения;
• Эффективность огнетушащего вещества: Оценка агентов типа FK-5-1-12 и водяного тумана для подавления теплового разгона.

Взгляд: Многомерные данные позволяют построить «карту распространения теплового убегания», которая может служить руководством для оптимизации расстояния между ячейками, изоляционных материалов и стратегий пожаротушения.

3. Обязательные сценарии отказа нескольких ячеек

Чтобы устранить болевые точки отрасли, новый стандарт требует тестирования двух экстремальных сценариев:

• Наихудшее положение ячейки: Выберите ячейку с самым плохим рассеиванием тепла в качестве точки срабатывания;
• Одновременный отказ нескольких ячеек: Моделируйте эффект нескольких одновременных событий теплового разгона при серьезных отказах (например, неисправность BMS).

Пример исследования: В ходе испытаний производитель обнаружил, что при выходе из строя краевой ячейки металлический каркас шкафа проводит тепло, ускоряя нагрев соседних модулей, что привело к необходимости модернизации конструкции с использованием теплоизолирующих покрытий.

Три основных нововведения в процессе оценки

1. Разработка пороговых значений безопасности на основе оценки риска

UL9540A:2025 вводит концепцию «Время распространения теплового убегания (TRPT)», требуя, чтобы конструкции системы удовлетворяли:
TRPT ≥ T (T = время реагирования на пожар + время эвакуации персонала).

Время реагирования на пожар должно быть адаптировано к конкретным приложениям (например, жилые или сетевые). Для систем с сетевыми системами TRPT ≥ 30 минут обычно требуется для обеспечения своевременной активации пожарных систем.

2. Совместное моделирование и проверка в реальных условиях

Стандарт поощряет использование технология цифровых двойников, где симуляции CFD (Computational Fluid Dynamics) используются для прогнозирования путей распространения перед физическим тестированием, а фактические данные тестирования используются для калибровки модели. Такой подход значительно снижает затраты на тестирование, особенно для крупномасштабных систем.

3. Обязательные отчеты о динамической оценке

В версии 2025 года отчеты об испытаниях должны включать:

• Анализ чувствительности условий срабатывания теплового разгона;
• Различия в распространении при различных температурах окружающей среды (от 20°C до 50°C);
• Влияние старения (например, после 5000 циклов) на безопасность.

Значимость: Смещает акцент с простого «прохождения теста» на «проектирование безопасности на весь срок службы».

Обзор ключевых воздействий

1. Улучшенная гибкость: Дополнительные методы FTIR и нагрева с помощью рампы обеспечивают гибкость тестирования.
2. Более широкое применение: Добавляет тестирование свинцово-кислотных, никель-кадмиевых и высокотемпературных аккумуляторов.
3. Повышенная безопасность: Пересмотренные критерии распространения пламени и новый анализ дефлаграции снижают риски распространения пожара.
4. Упрощенное тестирование: Теперь тестирование в жилых помещениях позволяет использовать испытательные стенды, что потенциально снижает сложность тестирования.

Эта версия подчеркивает ясность, безопасность и техническая инклюзивность, в соответствии с развитием технологий аккумуляторных батарей и меняющимися нормативными требованиями.

Влияние на отрасль и рекомендуемые меры реагирования

1. Более высокие технические барьеры стимулируют инновации

• Уровень ячейки: Становятся необходимыми высокостабильные электролиты (например, полутвердые), сепараторы, устойчивые к высоким температурам;
• Уровень системы: Материалы с изменяемой фазой, изоляция из аэрогеля, конструкции направленной вентиляции приобретают все большую популярность;
• Системы противопожарной защиты: Многоуровневое подавление (например, ингибиторы на уровне клеток + водяной туман на уровне шкафа) становится общепринятым.

2. Проблемы стоимости и времени тестирования

Полное четырехуровневое тестирование может занять более шести месяцев и стоить более миллиона долларов США. Рекомендации:

• На раннем этапе сотрудничать с органами по сертификации для разработки планов предварительного тестирования;
• Используйте модульные конструкции, чтобы свести к минимуму повторное тестирование;
• Присоединяйтесь к отраслевым альянсам, чтобы делиться тестовыми данными.

3. «Паспорт» для доступа на глобальный рынок

UL 9540A — это не только обязательный стандарт в США и Канаде, но и широко принятый на международном уровне — на него ссылаются в правилах установки систем хранения энергии в Сингапуре, Малайзии и Виктории, Австралия. Версия 2025 года еще больше соответствует китайскому стандарту GB/T36276, помогая китайским компаниям расширяться за рубежом.

Нажмите, чтобы узнать больше о продукции ACE Battery с сертификацией UL9540A:

RESS-E20-L0 | Модульный домашний аккумулятор емкостью 6,6–119,7 кВт·ч

RESS-BM-L1 | Литий-ионный аккумулятор емкостью 5,12 кВт·ч для домашнего хранения энергии

RESS-PE20-L0 | Гибридная система хранения солнечной энергии на 6,6–19,8 кВт·ч

RESS-E20-BB | Модуль аккумуляторной батареи ESS емкостью 3,3 кВт·ч
C&I-EnerBlock: наружная система хранения энергии на основе аккумуляторных батарей C&I

C&I-EnerCube: контейнерная система хранения энергии C&I

Заключение

UL 9540A оценивает безопасность системы в случае распространения пожара под воздействием тепла и является единственным согласованным стандартом, на который ссылаются при проведении крупномасштабных испытаний на огнестойкость в NFPA 855<р>.<р>

Выпуск UL9540A:2025 знаменует собой переход от реактивный ответот до активная профилактика в области безопасности хранения энергии. Для производителей это не только проблема соответствия, но и возможность получить преимущество на рынке за счет дифференцированного проектирования безопасности. Заглядывая вперед, с интеграцией ИИ и передовых сенсорных технологий тестирование на тепловой разгон может обеспечить высокоточные ранние предупреждения в реальном времени — и основой для этого будущего является глубокое понимание и внедрение современных стандартов.