UL 9540A 第6版：大型火灾测试（LSFT）的全面解释

— 电池储能系统火灾风险评估的最高安全阈值

1. 背景：为什么要进行大规模火灾测试？

 

由于全球储能市场迅猛增长，电池储能系统（BESS）的消防安全已成为行业紧迫的优先事项。在过热、过充或机械损伤等极端情况下，锂离子电池可能发生 热失控—释放大量可燃气体并引发严重火灾。如果火灾蔓延到相邻的电池柜或周围结构，后果可能是灾难性的。

在2026年3月13日，美国保险商实验室（UL）正式发布了第6版 ANSI/CAN/UL 9540A. 此次修订的核心更新重点在于 安装级别 – 大规模火灾测试（LSFT）. 作为在真实安装场景下评估储能系统防火安全性能的终极标准，LSFT also 被 NFPA 855:2026 (固定式储能系统的安装标准)。

简单来说，LSFT 涉及在实验室中构建一个 BESS 数组，该数组紧密模拟实际现场安装，故意引发一个 完全发展的火灾状况 在其中一个围栏内，并观察火灾是否蔓延到相邻的电池围栏或周围的建筑结构。科学收集的数据验证了最小间距、防火计划和整体系统设计的完整性。

2. UL 9540A 测试层级的全景视图

要了解大型火灾测试的作用，首先必须了解UL 9540A的四级测试层次结构。从微观到宏观逐步推进，每一级为下一级提供关键的基础数据：

表1：UL 9540A 四级测试层次概述

3. LSFT的核心目标

根据UL 9540A第6版第10章，大型火灾测试旨在解决四个关键的工程和安全问题：

• 热暴露评估： 当BESS单元内部发生完全发展的火灾时，相邻或附近的系统会受到多严重的热暴露？是否存在二次热失控或点火的风险？
• 结构火灾风险： 火焰是否对附近的建筑结构构成点火威胁（例如，可燃的墙壁或屋顶）？
• 分离距离验证： 制造商规定的最小安装间距是否足以防止火灾蔓延？
• 防火保护计划验证： 建筑设计中的主动防火措施（例如自动喷水灭火系统）是否有效控制火灾蔓延？

4. 测试方法详情

4.1 测试环境要求

LSFT 强制执行严格的环境控制措施，以确保数据的可靠性以及测试的可重复性。对于户外测试，必须满足以下条件：

• 风速 ≤19.3公里/小时（≈5.4米/秒），如有必要，使用防风屏
• 环境温度 ≥ 0℃ (32°F)
• 相对湿度 < 90%
• 测试期间无降水
• 试验区域内的植被和可燃物的控制管理

室内测试使用非专用建筑的标准配置，具有固定高度的平坦天花板和位于角落的测试墙体。这种布局防止热气层被墙壁包围，从而能够将数据扩展到更大的房间体积。此外，室内设置允许使用主动灭火系统（通常是基于水的喷头）来评估其灭火效果。</p>

4.2 测试布局

测试布局必须代表BESS的最终现场安装配置。主要原则要求，起源附件 被电池模块和辅助设备完全填充，而周围的 目标外壳和/或目标墙位于制造商规定的最小间距处。下面的图示说明了一个典型的室内地面安装测试配置： 

在图中，红色区域表示火灾起始位置（完全填充，已开发火灾状况的起始位置），蓝色区域表示原始围护结构的剩余部分，黄色区域表示仪器化的目标围护结构。字母A、B、C和D表示每个方向上允许的最小间距。

目标舱体可能以三种形式提供：一个完全配置的物理单元、一个代表性替代样本，或一个仪器化的目标墙结构。热电偶应以网格图案布置，间距不得超过0.61米（2 ft)，覆盖目标单元的细胞表面、模块表面或内部封闭体表面，具体取决于目标封闭体的实际内部设备配置。

4.3 火灾触发方法

标准LSFT需要在起火区域建立充分发展的火灾状况。这是通过三种标准化方法中的一种触发的：

• 加热板 + 辅助点火源： 加热板将电池驱动至热失控，同时在气体排放路径上配备点火源（火花塞、点火器或小火焰）以确保可燃气体燃烧。
• 电气/机械滥用 + 辅助点火源： 热失控是通过过充、外部短路或机械滥用，以及气体点火源共同作用引起的。
• 燃气灶： 一种扩散式、预混式或半预混式燃气燃烧器直接作为热源和点火源。

启动位置通过结构和热力审查来确定，以找到能够产生最大热应力的位置。通常，这会选择在靠近外壳外缘的最低或第二低的垂直模块位置——这里热量积聚最严重且通风受限。</p>

4.4 已发展火灾状况的标准

标准确立了明确的基准以确认“完全发展火灾状况”：

• 户外装置： 涉及热失控和主动火灾在原始机箱内的至少一个完整垂直列（机架）的模块中蔓延。
• 室内装置： 涉及至少一个完整模块发生完全热失控传播，并点燃该模块内的所有可燃材料。

5. 堆叠式储能系统的测试

随着能量密度的增加，堆叠的 BESS 配置 已变得越来越普遍。第6版为多层堆叠的BESS安装引入了具体的测试要求：</p>

堆叠测试需要将目标容器放置在原始容器的旁边和直接上方。整个堆叠必须在其最大额定机械负载能力下安装，包括所有安装硬件和支持支架。

在测试期间，必须监控上部组件底部的热暴露情况。如果客户要求，整个垂直堆叠可以作为单一的起源外壳进行评估（适用于预计火势会在堆叠结构内垂直传播的情况）。</p>

6. 合格/不合格标准：详细性能指标

LSFT通过/失败标准分为室外和室内安装，涵盖温度限制、热失控隔离和结构稳定性。

表2：LSFT性能标准比较（户外与室内）

关于允许的温度公差的说明： 所有温度测量值均使用60秒移动平均值进行评估，以消除瞬时峰值。此外，对于安装在模块或内部外壳表面的热电偶，标准提供了一个允许：在总共最多5分钟的累计持续时间内（连续或间断），测得的数值可能超过限制，只要不超过阈值的120%。此规定反映了实际的工程考虑。

暴露	限制
目标围栏内的单元	电池测试排放温度的平均温度
目标围栏内的模块	电池测试排放温度的平均温度
目标外壳的内部表面	110% 电池单元测试中排放温度的平均值
仪器墙，如用于替代目标机箱	110% 电池单元测试中排放温度的平均值

表3：户外LSFT安装的关键性能标准

暴露	限制
目标围栏内的单元	电池测试排放温度的平均温度
目标围栏内的模块	电池测试排放温度的平均温度
目标外壳的内部表面	110% 电池单元测试中排放温度的平均值

表4： 室内LSFT安装的关键绩效标准

 

7. 测试终止条件

LSFT是一种扩展的高强度测试。在正常情况下，当满足以下所有条件时，测试将结束：

1. 起源围栏内部和外部的明火已完全熄灭。
2. 在完全发展的火灾条件建立后，起火舱室内的温度在连续3小时内保持在100°C（212°F）以下。
3. 目标BESS温度呈下降趋势，并且至少连续3小时保持在标准限值以下。
4. 如果水基灭火系统被启动，一个 12小时观察期 必须在关闭水源后进行，以排除复燃的可能。
5. 堆叠配置需要一个额外的24小时观察期以确保长期的结构稳定性。</p>

如果热失控传播到目标舱室，堆叠结构坍塌，温度限制被突破，或人员安全受到威胁，测试将提前终止并被视为失败。

8. 第6版更新的关键亮点

• 与NFPA 855:2026的协调： 将LSFT正式链接到NFPA 855，作为强制性合规要求，建立一致的“测试到规范”框架。
• 明确的豁免标准： 明确规定在哪些适用条件下可以绕过或免除三级（单元级）测试。
• 标准化堆叠测试： 介绍为多层堆叠的BESS量身定制的精确测试程序和评估标准。
• 优化的性能限制： 为表面温度标准包含一个110%的乘数和5分钟的宽限期容差，更贴近实际工程动态。
• 增强的重新点火监控： 对于室内系统，强制要求在灭火后进行12小时的观察期，以验证消防系统的长期控制能力。
• 全面报告要求： 需要从物理测试装配到最终结论的全过程数据跟踪记录。

9. 结论

 

大型火灾测试（LSFT）代表了全球电池储能系统消防安全评估的最高技术标准。超越理论计算或小规模台面测试，它通过全尺寸物理试验来解决一个基本的安全挑战：

"当您的能源存储系统内部真的发生火灾时，它会蔓延到相邻单元或周围结构吗？"

对于BESS制造商、集成商和项目开发商来说，掌握LSFT的细微差别至关重要——不仅是为了符合法规和市场准入，而且作为推进储能产品固有安全性的关键途径。

— 本文参考了 ANSI/CAN/UL 9540A-2026（第6版）标准编写。 —