随着全球能源结构的转型和可再生能源的大规模更替，储能系统在能源领域中的应用正日益受到人们的关注。然而，储能系统的安全问题一直是制约其发展的瓶颈之一。储能消防作为最后一道被动防御系统，合理地设计、选材、布置和施工直接影响到储能行业的健康发展。
一、UL9540A测试
在储能系统安全验证中，UL 9540A 是一项关键的火灾危害测试标准，专门用于评估储能系统的火灾风险，尤其是热失控风险。为了进行全方位的安全评估，通常需要进行从电芯到安装层级的分层测试，并进行数字化仿真模拟，结合实际大规模火灾实验的数据，最终生成符合 NFPA 855 标准的评估报告。
UL9540A测试标准是通过储能系统的热失控以及热蔓延，而得到火灾和爆燃危险的数据。该标准对电池，模块，单元和安装级别的储能系统中的热失控和传播进行了系统的评估。通过测试的数据可用于设计防火方法，以减轻产生的危害。
1.1、电芯层级测试
在电芯层级，测试目标是分析单个电池单元在触发热失控时的行为。
关键参数包括：
本部分测试是为了建立起一个迫使电池进入热失控状态可重复性方法。这些方法应被用在模块、单元和安装层级测试。在本部分测试期间，按照本标准电池出现热失控出现时电池排出的气体应该被收集起来并且进行分析，且监控电池表面的温度。
1.2 、模组层级测试
模组层级测试通过触发模组中的一个或多个电池单元的热失控，评估其在模组内的传播特性和可能的火灾风险。模块放在不燃性水平台面上，方向按照预期安装使用时放置，在尺寸适合收集模块释放气体的集烟罩下进行。关键参数包括：
模组层级测试结果用于优化防火设计，确保模组内发生热失控时能有效隔离故障单元，防止火灾蔓延至整个系统。
1.3、单元层级测试
根据BESS单元的不同安装情况，进行测试配置，采用模块中热失控方法，热失控一个或多个电芯。关键参数包括：
模组层级相同参数；
触发机柜周围温度；
爆燃和爆炸；
触发机柜热辐射通量。
主要测试热释放速率、气体的产生和成分、爆燃和飞溅的危害、目标储能系统和墙体表面温度、目标墙体和储能系统以及出口装置的热通量、复燃。
1.4、安装层级测试
Test Method 1-“Effectiveness of sprinklers”用于评估根据法规要求安装的喷淋灭火和防爆方法的有效性
Test Method 2-“Effectiveness of fireprotection plan”:用于评估其他灭火系统和爆方法的有效性(例如气体灭火剂、水雾系统组合系统)。
关键参数包括：
安装层级测试至关重要，它模拟了储能系统在实际安装和操作环境下的火灾风险，是设计验证防护措施是否足够有效的重要环节。
二、数字化仿真模拟
数字化仿真模拟，结合实际大规模火灾实验的数据，最终生成符合 NFPA 855 标准的评估报告的具体内容。这时可以采用流体动力学仿真（CFD，Computational Fluid Dynamics）模型进行分析，仿真分析根据电芯层级测试的数据，结合产品的结构设计，验证系统的安全性。数字化仿真模拟，结合实际大规模火灾实验的数据，最终生成符合NFPA 855 标准的评估报告的具体内容。
CFD 模型可以模拟电池储能系统中复杂的热流、气体释放和压力变化过程，特别是在热失控事件中。通过这种模拟，可以有效地评估以下方面：2.1 热失控事件的传播路径
了解当电池组发生热失控时，热量如何在系统中扩散，是否会蔓延到其他电池单元。
2.2 气体和压力的释放与积聚
在热失控发生时，一些电池（如锂离子电池）会释放可燃性气体，CFD 模型可以模拟这些气体在封闭或半封闭环境中的积聚过程，分析其爆燃风险。
2.3 爆燃的可能性与后果
通过模拟不同情境下的燃烧特性，验证释放的气体在特定条件下是否会达到燃爆极限，以及潜在的爆燃强度与后果。
2.4 通风与防爆设计的有效性
评估通风系统是否能够有效排出有害气体，防止气体浓度达到爆燃限值。同时分析防爆系统在保护系统中的作用，如压力释放装置、防爆墙的布置等。
在完成 NFPA 68 和 NFPA 69 的理论计算与模拟仿真后，还需通大规模火灾测试对验证这些理论结果。在这个阶段，会针对储能系统在特定场景下进行火灾测试，验证泄压系统的设计是否有效，及压力波是否按预期控制在安全范围内。大规模火灾测试是项目中的关键步骤，它能够真实地模拟电池系统在实际应用中可能遇到的最恶劣工况，并检验系统在极端情况下的表现。测试需要模拟可能发生的火灾场景，并记录防火、防爆设备在火灾中的实际表现，为下一阶段的评估提供有效数据支持。基于 UL 9540A 各层级测试、NFPA 68 和 NFPA 69 的验算结果、大规 模 火灾测试以后，最终编制 NFPA 855 评估报告。NFPA 855 是关于储能系统的安装与安全评估标准，评估报告需要详细说明储能系统是否符合 NFPA 855 的所有安全要求，包括防火、泄压、爆炸预防、系统安装环境的安全防护等。最终报告需要由美国注册消防工程师签字后才能具有法律效力，并满足美国法律和保险机构的合规要求。这保证了储能系统在实际使用中的安全性和合规性。
