UL动力和储能电池首席工程师乐艳飞：北美储能系统安全法规和标准概述

“北美对安全法规和标准非常看重，所以出台了一系列的规范和标准。针对安装的规范有美国电工法，其中706章节是针对储能系统的。因为储能系统特别重要，所以在2019年又发布了NFPA 855，专门针对储能系统的安装要求，不仅强调了起火爆炸的风险，全系统的安装过程中需要注意的点，需要满足的要求，都在这个标准中有了陈述。消防法规有IFC国际防火规范，以及NFPA防火规范，规范之后又会对储能系统具体产品要满足哪个安全标准提出相对应的要求，在规范下面一级就有安全标准等。”

——UL动力和储能电池首席工程师乐艳飞

7月10日，由中国能源研究会、中关村储能产业技术联盟主办，比亚迪汽车工业有限公司、阳光电源股份有限公司、华为技术有限公司联合主办的中国能源高端论坛——储能安全专题研讨会在北京隆重召开。论坛以“筑牢储能安全底线，护航产业健康发展”为主题，特邀请政府、行业专家、储能企业探讨交流，共同为储能产业的安全健康发展保驾护航。会上，UL动力和储能电池首席工程师乐艳飞，作《北美储能系统安装规范和安全标准借鉴探讨》主旨报告。

以下为发言实录：

各位专家、各位领导，

大家下午好，我是来自UL的乐艳飞，目前主要负责动力和储能电池的标准制定，非常希望以后有更多机会和大家探讨、交流或者合作。

首先看储能系统包含哪些安全风险，储能系统里面包含很多电池或者其它能量，所以它最大的风险就是能量风险，涉及到起火、爆炸，都是能量造成的。既使是储能电池最后退役了，还残存着很多能量，这是需要关注的。

其次是，储能电池的工作电压非常特别，是工业用储能系统，基本上在1000伏以上，这样就有非常大的电气危险，比如说电机、电弧，电弧非常可怕，会有起火短路的风险。因为锂电池是电化学产品，所以有化学风险和机械威胁，所有风险都应该在标准或者规范里有效评估，降低它的安全风险。

国际上发生了很多储能系统的事故，所以北美对安全法规和标准非常看重，所以出台了一系列的规范和标准。针对安装的规范有美国电工法，其中706章节是针对储能系统的。因为储能系统特别重要，所以在2019年又发布了NFPA 855，专门针对储能系统的安装要求，不仅强调了起火爆炸的风险，全系统的安装过程中需要注意的点，需要满足的要求，都在这个标准中有了陈述。

消防法规有IFC国际防火规范，以及NFPA 1防火规范，这两个规范基本内容协调的，在相对应的储能系统章节中的内容基本相似。

规范之后又会对储能系统具体产品要满足哪个安全标准提出相对应的要求，在规范下面一级就有安全标准， 因为美国州比较多，每个州的法规都有点不太一样，但大概都是这个方式，每个州有当地的法规，像联邦法规、加州法规，是强制的法规要求。但法规里会引用到规范，比如NFPA 855，发布之后会被当地州或者联邦政府采用就会变成强制要求。在NFPA 855里面或者电工法里面会要求很多产品做认证，就有认证标准，比如UL的9540或者1973，这样就有标准具体评估这个产品。

最后到产品安装时，比如储能系统安装时，美国的一些监管部门、执法部门就会看产品是不是按照当地的法规进行相对应的安装，产品是不是有相对应的认证标志，从而确保整个系统的安全性。

美国的法规更新非常快，每三年更新一次，目前NEC是2020版，但从去年开始就已经在为2023版修制订做相对应的提案。适用1kWh的储能系统，所以1kWh都要满足要求，NEC更多强调于电气安全，706.15章节专门要求了断开装置，因为在异常情况下紧急断开非常有必要。706.20是电气安装的要求，包括通过风、户用储能、工作距离。

706.15章节所有储能系统都要有断开装置，是指手动断开装置，断开装置非常明确要有相对应的标识，标识是断开装置，而且有开关状态的标识，比如上面是开的状态，下面是关的状态，这是很明显的，就是紧急处理时应急按纽或者应急装置。

706.20章节是在安装时首先要强调安装的环境要有足够的通风，防止爆炸性气体或者可燃性气体的聚集，户用储能通常情况下电压不能超过100伏，如果维修时可以到600伏。工作间距，比如在室内安装或者集装箱内部安装，两侧或者两个系统之间要有一定距离，因为要维修，人不能靠近系统太近，所以有必要的工作空间，可以根据储能系统工作电压找到对应的要求组，一般至少三英尺以上，大概1米左右，当然电压越大距离越高。

NEC毕竟是电工法规，所以更多关注在电气安全方面，储能系统实际量的容量太大，一旦起火很难扑灭，消防局非常关注。所以经过了几年的开发，2019年发布了NFPA 855，版本定为2020版本。855为了降低储能系统的安全风险产生的，是专门针对储能系统的，NEC是针对所有章节，但NFPA 855是专门针对储能系统的。目前关注主要是针对电气储能系统，主要用于降低起火和爆炸风险的。

里面有很多条款，第四章节是最重要的，针对储能系统安装时的通用要求。第五章节还有第七、八章节针对系统互连、试运行、操作、维护、退役，储能系统安装时要有调试计划、试运行计划、退役计划，并且要有详细的操作和维护流程。

后面几章针对于电化学储能系统、电容器系统以及其它储能系统专门独立章节的介绍，还有废旧电池的存储以及家储。

855主要的目的降低储能系统的安全风险，提供了一系列的方法，主要限制储能系统的尺寸、限制安全区域的总体安全、量，还有增大到可燃物的距离，要求可燃系统有火灾检测和抑制，如果有可燃性的集聚不能达到。另外提出了更严格的喷淋要求， 2小时防火等级，对于储能产品要有列名认证UL9540的列名认证。

具体来看电池限制小于50千瓦时，是对建筑类安装的，户用是20千瓦时，间距大于3英尺，一个防火区域内总安装容量小于600千瓦时，户用储能一户两户只能80千瓦时。到其它建筑物可燃物出口距离大于10英尺，消防喷淋要求，如果对于超出安装限制的储能系统，不是不可以接受，一旦电池出现热失控时总体的风险和危险性。消防法规IFC和NFPA都和855是协同的。

根据储能系统的安装场景，刚才是通用的要求，但其实储能系统安装场景是不一样的，比如非常偏远的室外安装就没有单个尺寸的限制和总体含量的限制，这也是非常灵活的。刚才提到很多地下安装，在NFPA 855里也是不允许的，因为消防不能进入。

前面是规范，下面是标准简单的介绍。9540是产品的安全标准，涵盖了电化学、化学、液流电池、机械储能都可以，住宅、室外、室内都可以在这个标准中评估。9540安全标准除了常规的设置要求外，还有很多结构要求，同时在结构要求里，我这边特别说明有功能安全的要求。功能要求的话，刚才提到BMS的可靠性，这就要在功能安全里评估。我们所说的结构要求我举了一些例子，电气间距等都可以在标准中有所体现，所以对产品的评估会更加完善。

9540A主要分为四个层级测试，具体来看是指，一旦泄出来之后对气体成分进行分析，最低燃烧浓度是多少，成分是如何的，爆炸压力以及燃烧速度如何。在模块的单元层级我们会看热失控在单元模块里的蔓延，检测烟雾释放数量和燃烧和爆炸的情况。在安装层级，一旦单元层级如果有火出现或者热量很高的话，就会涉及到安装层级的测试，安装层级的测试更多是看消防系统有效性，以及火是不是在房间里可以被限制两小时以内。

9540这个标准发布后美国消防部门非常欢迎这个标准，9540里很多测试解决了很多消防安全顾虑，可以评估储能系统的安装参数，比如间距是否足够大，热失控的时候有没有可能造成线缆起火，整个安装区域的通风是不是合理，有没有可能造成可燃气体的集聚，如果有起火消防措施是否有效，最后根据实际测试过程中得到的烟雾释放速率以及热辐射值，所有消防相关数据参数的测试，消防部门就可以建议消防策略和应对策略。监管部门可以针对这样的测试结果，你觉得你有没有能力确保一旦起火的时候有能力控制，如果你觉得风险太大就不允许他安装，如果风险可控就允许安装。