固定式储能/电源设备

ANSI/CAN/UL 1973《用于固定和动力辅助电源应用的电池》(英文全称 Batteries for Use in Stationary and Motive Auxiliary Power Applications)是加拿大—美国联合国家标准,由美国国家标准学会(ANSI)与 UL 联合发布。现行第三版于 2022 年 2 月 25 日发布(ANSI/CAN/UL 1973:2022),替代 2018 年第二版;首版为 2013 年,名称为《用于轻型电轨(LER)应用和固定应用的电池》。

固定式储能/电源设备
图:固定式储能电源设备|Kindel Media,Pexels License,via Pexels

它面向固定式储能与工业动力辅助场景,评估的对象是“电池系统”这一层级,既包括电芯与电池组,也延伸到模块与系统的设计要求。与相邻标准的分工是:性能由 IEC 62620 承担,运输由 UN 38.3 承担,储能系统整机层由 UL 9540 等标准补充;电动出行电池由 UL 2271、UL 2272、UL 2849 覆盖,公路车辆电池则归 UL 2580。做一套完整的储能系统合规,通常是“安全 + 性能 + 运输 + 系统层”几项配合,而不是只看本标准。

适用范围可分成三类。一是固定应用,如光伏、风电储能与不间断电源(UPS)等,其安装遵循 NFPA 70、C22.1 等适用规范。二是轻型电轨(LER)与固定铁路应用,例如铁路变电站,这类电池系统可利用列车再生制动充电,用于削峰填谷、储能以及停电时把列车移至最近车站的应急供电。三是车辆辅助电源(VAP)系统,用于房车与其他车辆,为照明、电器等供电,但不用于车辆牵引——牵引动力电池应按 UL/ULC 2580 与 UL/ULC 2271 评估。标准还以附录形式覆盖特定技术:附录 B 针对钠-β 技术,附录 C 针对流动电解质技术,附录 H 针对排气式铅酸与镍镉电池,附录 I 针对机械充电金属空气电池。它评估电池系统承受模拟滥用工况的能力,不评价性能与可靠性。

第三版相对第二版做了较大修订,方向是把范围从固定与电轨扩展到更广义的动力辅助。名称改为“固定和动力辅助电源应用”,并把车辆辅助电源(VAP)纳入适用范围。技术内容上,新增了圆柱、棱柱、二次电池、关键安全、金属-空气电池等术语;要求液流电池的塑料外壳满足最低 HB 燃烧等级、印制线路板满足最低 V-1 燃烧等级;把电气间隙与爬电距离的依据由 UL 60950-1 更新为 UL 62368-1,并允许以 IEC 60664-1 作替代;新增变压器要求;在手保护线路与控制方面,把输出电压手动隔离开关的判定条件由“不小于 50V”改为“大于 60V”,并明确熔断器的相关要求;二次锂电芯须符合附录 E 的试验要求,不再以 UL 1642 证书直接替代,且需拆解电芯分析其结构是否满足安全设计要求,钠离子电池同样适用附录 E;增加了高倍率充电、短路与过载放电三项试验,新增了电磁抗扰度(EMC)试验,并补充了电芯铭牌与安装说明的要求。

作为安全标准,UL 1973 不作性能考核,测试围绕电气、机械、环境、阻燃与系统保护组织。按类别梳理如下。

电气安全:包括高倍率充电试验(以电池最大充电电流的 1.2 倍充电)、短路试验(需现场安装或更换的电池模块也要做)与过载放电试验(分低于与高于电池管理系统过流保护两级);并对保护线路与控制功能提出要求。第三版新增的电磁抗扰度试验参照 IEC 61000 系列,涵盖静电放电、射频电磁场、电快速瞬变脉冲群、浪涌、射频场感应的传导干扰与工频磁场等。

电气性能:不评价容量、内阻等性能指标,本类别不涉及,性能要求由 IEC 62620 承担。

机械安全:围绕电池系统的结构与机械完整性展开,重点关注模块在现场安装、更换条件下的耐受能力。

环境模拟:模拟温度等环境应力,考察电池系统在异常发热等工况下的稳定性。

阻燃防火:要求液流电池塑料外壳达到最低 HB、印制线路板达到最低 V-1 燃烧等级,并把热失控及其蔓延作为核心安全科目。

标识核查:覆盖电芯铭牌、安全标识与安装说明,其中安全标识的翻译以附录 G 为依据,确保标识完整、可追溯。

材料物理性能:以外壳、结构件与电芯内部绝缘材料的完整性和强度作支撑性检查,与滥用试验结果相互印证。

有害物质与腐蚀安全:流动电解质电池须具备泄漏检测手段,并评估电解液泄漏与材料相容性。

实务中最容易卡住的有以下几点。

一是把 UL 1973 与 UL 1642 的认证简单衔接。第三版起,系统所用电芯须按附录 E 评估,不再以 UL 1642 证书直接替代。

二是忽略第二版到第三版的名称与范围变化,仍按旧的固定与电轨口径准备,遗漏车辆辅助电源(VAP)场景。

三是把储能系统整机当作单一标准处理,忽略 UL 1973 与 UL 9540 等系统层标准之间的分工。

四是漏做第三版新增的高倍率充电、过载放电与电磁抗扰度项目,导致测试覆盖不全。

五是把梯次利用电池当新电池处理,梯次电池应符合 UL 1974 的要求。

先厘清用途(固定、电轨还是车辆辅助电源)与系统边界(电芯、电池组还是整个系统),再据此确定试验方案与配套标准,会省下大量返工。

来源:该文内容由亿联检测组织技术专家编写。版权所有,侵权必究!

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