中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
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近年來(lái)，隨著全球儲(chǔ)能行業(yè)的高速發(fā)展，鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BESS）的裝機(jī)規(guī)模持續(xù)攀升。然而，儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性始終是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，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(cái)產(chǎn)損失。
在這一背景下，UL9540A標(biāo)準(zhǔn)作為全球儲(chǔ)能系統(tǒng)安全測(cè)試的權(quán)威指南，其每一次更新都牽動(dòng)著行業(yè)的神經(jīng)。2025年最新修訂的UL9540A標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)熱失控火蔓延的測(cè)試評(píng)估方法進(jìn)行了全面升級(jí)，旨在為儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)提供更科學(xué)、更嚴(yán)苛的驗(yàn)證手段。本文將從技術(shù)細(xì)節(jié)、測(cè)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(diǎn)。
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熱失控火蔓延測(cè)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(guò)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(diǎn)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(jí)火災(zāi)。
2.傳統(tǒng)測(cè)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(cè)試，但儲(chǔ)能系統(tǒng)通常由數(shù)千甚至數(shù)萬(wàn)個(gè)電芯組成，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和散熱條件使得熱失控傳播路徑難以預(yù)測(cè)。傳統(tǒng)測(cè)試方法難以覆蓋真實(shí)場(chǎng)景下的火蔓延風(fēng)險(xiǎn)。
3.UL9540A:2025的突破
2025版標(biāo)準(zhǔn)首次提出“全尺度系統(tǒng)級(jí)熱失控火蔓延評(píng)估框架”，強(qiáng)調(diào)從單體電芯→模組→機(jī)柜→系統(tǒng)的多層級(jí)遞進(jìn)測(cè)試，并通過(guò)量化數(shù)據(jù)構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)模型，為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依據(jù)。
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UL9540A:2025測(cè)試方法的核心升級(jí)
1.測(cè)試層級(jí)的精細(xì)化劃分
新版標(biāo)準(zhǔn)將測(cè)試分為四個(gè)遞進(jìn)層級(jí)，并明確各層級(jí)的核心目標(biāo)：
Level1（單體電芯）：測(cè)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(píng)估單個(gè)電芯熱失控后對(duì)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(shí)際散熱條件和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析火焰蔓延范圍、煙霧濃度及毒性。
Level4（完整儲(chǔ)能系統(tǒng)）：結(jié)合消防系統(tǒng)、通風(fēng)設(shè)計(jì)等，驗(yàn)證系統(tǒng)級(jí)防控措施的有效性。
關(guān)鍵點(diǎn)：要求測(cè)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(jì)，確保數(shù)據(jù)真實(shí)性。
2.數(shù)據(jù)采集維度的擴(kuò)展
2025版新增多項(xiàng)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(shí)時(shí)濃度監(jiān)測(cè)；
③火焰?zhèn)鞑ニ俣龋和ㄟ^(guò)高速攝像和紅外熱成像技術(shù)量化火勢(shì)擴(kuò)散時(shí)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(duì)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(chǎng)景的強(qiáng)制覆蓋
針對(duì)行業(yè)痛點(diǎn)，新版標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)試必須包含以下兩種嚴(yán)苛場(chǎng)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(diǎn)；
②多電芯同時(shí)失效：模擬極端故障（如BMS失效）下多個(gè)電芯并發(fā)熱失控的影響。
案例：某廠商在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)邊緣電芯熱失控時(shí)，機(jī)柜金屬框架的熱傳導(dǎo)會(huì)加速相鄰模組升溫，這一結(jié)果直接推動(dòng)了隔熱涂層的設(shè)計(jì)改進(jìn)。
04
評(píng)估流程的三大創(chuàng)新
1.基于風(fēng)險(xiǎn)量化的安全閾值設(shè)計(jì)
UL9540A:2025引入“熱失控傳播時(shí)間”（TRPT）概念，要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須滿足：
TRPT≥T消防響應(yīng)+T人員疏散
其中，消防響應(yīng)時(shí)間需根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景（如戶用、電網(wǎng)側(cè)）定制。例如，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能通常要求TRPT≥30分鐘，以確保消防系統(tǒng)有足夠時(shí)間啟動(dòng)。
2.仿真與實(shí)測(cè)的耦合驗(yàn)證
標(biāo)準(zhǔn)鼓勵(lì)采用“數(shù)字孿生”技術(shù)，在實(shí)測(cè)前通過(guò)CFD（計(jì)算流體力學(xué)）仿真預(yù)測(cè)熱失控傳播路徑，再通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模型。這一方法可大幅降低測(cè)試成本，尤其適用于大型儲(chǔ)能系統(tǒng)。
3.動(dòng)態(tài)評(píng)估報(bào)告的強(qiáng)制要求
2025版規(guī)定，測(cè)試報(bào)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(duì)安全性的影響。
意義：推動(dòng)廠商從“通過(guò)測(cè)試”轉(zhuǎn)向“全生命周期安全設(shè)計(jì)”。
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對(duì)行業(yè)的影響與應(yīng)對(duì)建議
1.技術(shù)門(mén)檻提升，倒逼材料與設(shè)計(jì)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(jì)加速普及；
③消防系統(tǒng)：多級(jí)聯(lián)動(dòng)滅火（電芯級(jí)抑制劑+機(jī)柜級(jí)水霧）成為主流方案。
2.測(cè)試成本與周期挑戰(zhàn)
四級(jí)測(cè)試的全流程耗時(shí)可能超過(guò)6個(gè)月，成本高達(dá)百萬(wàn)美元。建議企業(yè)：
①提前與認(rèn)證機(jī)構(gòu)合作，制定測(cè)試預(yù)研計(jì)劃；
②采用模塊化設(shè)計(jì)，減少重復(fù)測(cè)試；
③參與行業(yè)聯(lián)盟，共享部分測(cè)試數(shù)據(jù)。
3.全球市場(chǎng)準(zhǔn)入的“通行證”
UL9540A已被美國(guó)NFPA855、歐盟IEC63056等多國(guó)標(biāo)準(zhǔn)引用，通過(guò)其測(cè)試是進(jìn)入歐美高端市場(chǎng)的必要條件。2025版進(jìn)一步與中國(guó)的GB/T36276對(duì)標(biāo)，助力中國(guó)企業(yè)出海。
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結(jié)語(yǔ)
UL9540A:2025的發(fā)布，標(biāo)志著儲(chǔ)能安全從“事后補(bǔ)救”邁入“主動(dòng)防控”的新階段。對(duì)廠商而言，這不僅是合規(guī)挑戰(zhàn)，更是通過(guò)差異化安全設(shè)計(jì)搶占市場(chǎng)先機(jī)的機(jī)遇。未來(lái)，隨著人工智能、新型傳感技術(shù)的融合，熱失控測(cè)試有望實(shí)現(xiàn)更高精度的實(shí)時(shí)預(yù)警——而這一切的起點(diǎn)，正是今天對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的深刻理解與踐行。
