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UL提出國際電池儲能系統標準三大發展方向

UL提出國際電池儲能系統標準三大發展方向
全球安全科學機構 UL(Underwriters Laboratories)10月5日於「2018電池科技峰會」上,以「電池儲能」為主題,邀請產業專家一起探索電池應用與安全的發展趨勢,提出國際上電池安全標準的三大發展走向,包括:(1)電池與系統安全兼顧;(2)功能性安全評估建立;(3)反向思考,預測失效完封潛在危險。

UL全球研發技術總監王凱魯博士在會中指出,「綠能當道,儲能系統是現今產業與政府解決電力問題的重點發展項目。觀察目前產業實務上的應用以及各種最新市場調查數據,都說明了儲能市場與電池技術的緊密關聯性,這也為電池產業的各方帶來新商機和新挑戰的省思。」根據市場研究機構HIS的報告,全球儲能系統的年安裝規模近年呈現巨幅成長,在2012和2013年的初始安裝數僅有0.34 GW,到2017年已達6 GW,至2022年更可望超過40 GW。

進一步分析,隨著併網型儲能系統的需求增加、再生能源產業對鋰離子技術的高需求,以及鋰離子電池持續降價,MarketsandMarkets在最新發布的預測報告就指出,上述因素將使得全球電池儲能市場從2018年的19.8億美元,以33.9%的年複合成長率,至2023年增加到85.4億美元,而亞太區國家的成長率最高。

從更大的市場來看,蓬勃發展的電動車、不斷增加的智慧型裝置需求,和各產業電池採用率的增加,種種利多因素的推波助瀾下,鋰離子電池已是目前的主流電池技術。根據ResearchAndMarkets.com的2018年最新報告,全球鋰離子電池市場在2017年達298.6億美元,預期到2026年,將以18.7%的年複合成長率增長到 1,393.6 億美元。

電池與系統安全兼顧

「從這些廣泛且快速發展的鋰電池應用技術,我們可以觀察到一個重要的趨勢,那就是因應多元應用的發展,安全仍是最大關鍵。因此,除了電池安全技術持續改進,電池的安全標準也持續更新。UL即對特定應用鋰電池的產品提出新的安全標準,像是針對電動滑板車、電動自行車、無人機等。」王凱魯指出。

另,即使是設計良好的電池,放在有缺陷的系統或充電器中也會發生故障。因此2015 年推出的 UL Subject 9540 儲能系統標準,就涵蓋了電子、電氣化學、機械和其他類型的儲能技術、以及電網/輸電線系統等,它是從整體系統來看各個關鍵性零件和電池之間運作協調的安全。

功能性安全列入評估 

儘管設計、開發和測試鋰電池系統有其價值,但其安全性也會面臨使用者不易預知的行為和誤用的挑戰。過去多年來,標準組織已從系統層次將功能性安全(functional safety)列入標準中。功能性安全常被視為一個系統或產品整體安全最關鍵的環節,是在產品的前端設計和測試中將終端使用者的因素考慮進來,強調使用者的安全保障。

反向思考預測失效完封潛在危險

此外,標準另一個發展趨勢,就是反向思考,除了基本的安全要求,也須加入考量最壞狀況,提出失效後的應對防護措施。由於未來儲能系統將安裝在混合式住宅或高樓層建築中,規範須更周延。美國即針對此,提出新的消防草案NFPA 855,要求進行大規模的火災測試,以評估電池失效的火災風險。

王凱魯強調,「預測失效相當重要,電池開發人員可從電池失效造成的最壞情況來思考,進而設計完善的失效模式,以降低傷害的嚴重性。」UL提出的新測試方法標準UL 9540A,就藉由評估電池熱失控時儲能系統的火災特性,進而提供規劃防護措施的依據,以確保符合如國際消防法規(IFC)及美國國家防火協會(NFPA)對電池儲能系統的安裝要求。
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