中國儲能網(wǎng)訊：
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近年來，隨著全球儲能行業(yè)的高速發(fā)展，鋰離子電池儲能系統(tǒng)（BESS）的裝機(jī)規(guī)模持續(xù)攀升。然而，儲能系統(tǒng)的安全性始終是行業(yè)關(guān)注的焦點，尤其是熱失控引發(fā)的火災(zāi)和爆炸事故頻發(fā)，不僅威脅人身安全，更可能造成巨額財產(chǎn)損失。
在這一背景下，UL9540A標(biāo)準(zhǔn)作為全球儲能系統(tǒng)安全測試的權(quán)威指南，其每一次更新都牽動著行業(yè)的神經(jīng)。2025年最新修訂的UL9540A標(biāo)準(zhǔn)，針對熱失控火蔓延的測試評估方法進(jìn)行了全面升級，旨在為儲能系統(tǒng)的安全設(shè)計提供更科學(xué)、更嚴(yán)苛的驗證手段。本文將從技術(shù)細(xì)節(jié)、測試邏輯、行業(yè)影響三大維度，深度解讀這一關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)的革新要點。
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熱失控火蔓延測試為何成為核心？
1.熱失控的本質(zhì)與危害
熱失控（ThermalRunaway）是鋰離子電池因內(nèi)部短路、過充、機(jī)械損傷等原因?qū)е碌淖猿址艧徇B鎖反應(yīng)，其特點是溫度急劇上升（可達(dá)800°C以上）、氣體噴射（含易燃易爆氣體），并可能引發(fā)相鄰電芯的連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致系統(tǒng)級火災(zāi)。
2.傳統(tǒng)測試的局限性
早期標(biāo)準(zhǔn)多聚焦于單體電芯或小模組的安全性測試，但儲能系統(tǒng)通常由數(shù)千甚至數(shù)萬個電芯組成，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計和散熱條件使得熱失控傳播路徑難以預(yù)測。傳統(tǒng)測試方法難以覆蓋真實場景下的火蔓延風(fēng)險。
3.UL9540A:2025的突破
2025版標(biāo)準(zhǔn)首次提出“全尺度系統(tǒng)級熱失控火蔓延評估框架”，強(qiáng)調(diào)從單體電芯→模組→機(jī)柜→系統(tǒng)的多層級遞進(jìn)測試，并通過量化數(shù)據(jù)構(gòu)建風(fēng)險模型，為設(shè)計優(yōu)化提供依據(jù)。
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UL9540A:2025測試方法的核心升級
1.測試層級的精細(xì)化劃分
新版標(biāo)準(zhǔn)將測試分為四個遞進(jìn)層級，并明確各層級的核心目標(biāo)：
Level1（單體電芯）：測定熱失控觸發(fā)條件（如針刺、加熱板溫度閾值）、噴射物成分及燃燒特性。
Level2（模組）：評估單個電芯熱失控后對相鄰電芯的傳播速度、溫度分布、氣體擴(kuò)散路徑。
Level3（機(jī)柜/子系統(tǒng)）：模擬實際散熱條件和結(jié)構(gòu)設(shè)計，分析火焰蔓延范圍、煙霧濃度及毒性。
Level4（完整儲能系統(tǒng)）：結(jié)合消防系統(tǒng)、通風(fēng)設(shè)計等，驗證系統(tǒng)級防控措施的有效性。
關(guān)鍵點：要求測試中必須使用與量產(chǎn)產(chǎn)品一致的BMS（電池管理系統(tǒng)）和熱管理設(shè)計，確保數(shù)據(jù)真實性。
2.數(shù)據(jù)采集維度的擴(kuò)展
2025版新增多項關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)：
①熱力學(xué)參數(shù)：電芯表面溫升速率、模組內(nèi)部壓力變化曲線；
②氣體分析：氫氣、一氧化碳、氟化氫（HF）等有害氣體的實時濃度監(jiān)測；
③火焰?zhèn)鞑ニ俣龋和ㄟ^高速攝像和紅外熱成像技術(shù)量化火勢擴(kuò)散時間；
④滅火劑有效性：記錄不同滅火介質(zhì)（如全氟己酮、水霧）對熱失控的抑制效果。
解讀：多維數(shù)據(jù)構(gòu)建的“熱失控傳播圖譜”，可幫助廠商優(yōu)化電芯間距、隔熱材料選型和消防策略。
3.多電芯失效場景的強(qiáng)制覆蓋
針對行業(yè)痛點，新版標(biāo)準(zhǔn)要求測試必須包含以下兩種嚴(yán)苛場景：
①最嚴(yán)苛電芯位置：選擇散熱條件最差的電芯作為初始觸發(fā)點；
②多電芯同時失效：模擬極端故障（如BMS失效）下多個電芯并發(fā)熱失控的影響。
案例：某廠商在測試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)邊緣電芯熱失控時，機(jī)柜金屬框架的熱傳導(dǎo)會加速相鄰模組升溫，這一結(jié)果直接推動了隔熱涂層的設(shè)計改進(jìn)。
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評估流程的三大創(chuàng)新
1.基于風(fēng)險量化的安全閾值設(shè)計
UL9540A:2025引入“熱失控傳播時間”（TRPT）概念，要求系統(tǒng)設(shè)計必須滿足：
TRPT≥T消防響應(yīng)+T人員疏散
其中，消防響應(yīng)時間需根據(jù)具體應(yīng)用場景（如戶用、電網(wǎng)側(cè)）定制。例如，電網(wǎng)側(cè)儲能通常要求TRPT≥30分鐘，以確保消防系統(tǒng)有足夠時間啟動。
2.仿真與實測的耦合驗證
標(biāo)準(zhǔn)鼓勵采用“數(shù)字孿生”技術(shù)，在實測前通過CFD（計算流體力學(xué)）仿真預(yù)測熱失控傳播路徑，再通過實測數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模型。這一方法可大幅降低測試成本，尤其適用于大型儲能系統(tǒng)。
3.動態(tài)評估報告的強(qiáng)制要求
2025版規(guī)定，測試報告需包含：
①熱失控觸發(fā)條件的敏感性分析；
②不同環(huán)境溫度（20°C至50°C）下的傳播差異；
③系統(tǒng)老化（如循環(huán)5000次后）對安全性的影響。
意義：推動廠商從“通過測試”轉(zhuǎn)向“全生命周期安全設(shè)計”。
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對行業(yè)的影響與應(yīng)對建議
1.技術(shù)門檻提升，倒逼材料與設(shè)計創(chuàng)新
①電芯層面：高穩(wěn)定性電解質(zhì)（如半固態(tài)電池）、耐高溫隔膜成為剛需；
②系統(tǒng)層面：相變材料、氣凝膠隔熱板、定向排爆設(shè)計加速普及；
③消防系統(tǒng)：多級聯(lián)動滅火（電芯級抑制劑+機(jī)柜級水霧）成為主流方案。
2.測試成本與周期挑戰(zhàn)
四級測試的全流程耗時可能超過6個月，成本高達(dá)百萬美元。建議企業(yè)：
①提前與認(rèn)證機(jī)構(gòu)合作，制定測試預(yù)研計劃；
②采用模塊化設(shè)計，減少重復(fù)測試；
③參與行業(yè)聯(lián)盟，共享部分測試數(shù)據(jù)。
3.全球市場準(zhǔn)入的“通行證”
UL9540A已被美國NFPA855、歐盟IEC63056等多國標(biāo)準(zhǔn)引用，通過其測試是進(jìn)入歐美高端市場的必要條件。2025版進(jìn)一步與中國的GB/T36276對標(biāo)，助力中國企業(yè)出海。
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結(jié)語
UL9540A:2025的發(fā)布，標(biāo)志著儲能安全從“事后補(bǔ)救”邁入“主動防控”的新階段。對廠商而言，這不僅是合規(guī)挑戰(zhàn)，更是通過差異化安全設(shè)計搶占市場先機(jī)的機(jī)遇。未來，隨著人工智能、新型傳感技術(shù)的融合，熱失控測試有望實現(xiàn)更高精度的實時預(yù)警——而這一切的起點，正是今天對標(biāo)準(zhǔn)的深刻理解與踐行。
