一句话总结: ANSI/CAN/UL 1973:2022 (Third Edition) 是一个统一标准——核心测试(电气、环境、机械、火灾)对集装箱储能和家用储能的要求完全相同。差异来自六个方面:受限访问位置(6.51)、安装环境相关要求(IP 等级、外部火灾豁免、过电压类别)、系统级强制功能(手动断开)、安装规范(NFPA 70/C22.1 附加限制)以及补充标准(UL 9540A),这些差异是基于安装场景而非系统规模的分级。
一、核心结论:UL 1973 不区分"大储"和"户储"
UL 1973 测试实验室的官方立场: 同一本标准,同一套测试,同一个通过/失效判定体系。
不管你送测的是一个 20kWh 的家庭壁挂式储能,还是一台 5MWh 的集装箱储能系统,UL 1973 要求你通过的测试项目是完全一样的:
| 测试类别 | 户储(5-20kWh) | 大储(1-5MWh) | 差异 |
|---|---|---|---|
| 电气安全(Sec 14-23) | 必须通过 | 必须通过 | 无 |
| 热管理故障(Sec 24) | 必须通过 | 必须通过 | 无 |
| 环境测试(Sec 25-27) | 必须通过 | 必须通过 | 无 |
| 机械强度(Sec 28-37) | 必须通过 | 必须通过 | 无 |
| 火灾测试(Sec 38-43) | 必须通过 | 必须通过 | 无 |
那么区别到底在哪里?
二、差异来源全景图
UL 1973 对大储和户储的差异并非来自测试方法本身,而是来自以下几个外部因素的叠加:
| 差异来源 | 性质 | 对谁更严格 |
|---|---|---|
| 受限访问位置(6.51) | 标准内部概念 | 大储(宽松) |
| 过电压类别 III(7.5.2.2) | 标准内部要求 | 均适用 |
| 外部火灾豁免(41.4) | 标准内部条款 | 大储(有条件豁免) |
| 手动断开装置(7.9.9) | 标准内部要求 | 高压系统(>60Vdc) |
| IP 防护等级(7.3.5) | 标准内部要求 | 依安装环境 |
| 海拔间距修正(7.5.1.10) | 标准内部要求 | 高海拔安装 |
| UL 9540A 火势蔓延 | 补充标准 | 大储(必须) |
| NFPA 70 / C22.1 | 安装规范 | 场景相关 |
| 使用说明书(45.2) | 标准内部要求 | 户储(更详细) |
三、受限访问位置(Restricted Access Location, Section 6.51)
这是大储和户储之间最根本的概念差异。
3.1 定义
受限访问位置: 只有具备资质的人员使用工具或锁/钥匙才能进入的区域。
3.2 实际影响
| 方面 | 受限访问(典型大储) | 非受限访问(典型户储) |
|---|---|---|
| 带电部件防护 | 允许可触及(仅专业人员操作) | 必须完全不可触及(普通用户可能接触) |
| 警示标识 | 通用警告即可 | 需更详细的安全警告(普通用户可理解) |
| 外壳设计 | 可以使用锁控门禁 | 需防误触设计(如螺丝固定的防护罩) |
| 绝缘要求 | 可适当降低 | 必须达到基本绝缘 + 附加绝缘 |
实践意义: 大储可以利用受限访问位置概念降低某些防护成本,而户储必须假设最无知的用户场景进行设计。
四、过电压类别 III(Section 7.5.2.2)
UL 1973 要求固定式储能系统满足过电压类别 III (Overvoltage Category III)。
| 过电压类别 | 典型设备 | 耐压要求 |
|---|---|---|
| Cat I | 受保护的电子电路 | 最低 |
| Cat II | 家用电器、便携工具 | 中 |
| Cat III | 固定安装设备、配电盘 | 较高 |
| Cat IV | 进线端、架空线入口 | 最高 |
为什么大储/户储都一样? 因为两者都是"固定安装设备",直接接入建筑电气系统。唯一例外可能是使用插头连接的小型便携储能(如移动电源),它们可能降为 Cat II。
五、外部火灾测试豁免(Section 41.4)
这是少数明确对大储有利的条款:
| 条件 | 豁免状态 |
|---|---|
| 户外安装 | 满足 |
| 底座为厚度 >= 91.4 cm(36 英寸)的混凝土 | 满足 |
| 底座范围超出系统外壳投影 | 满足 |
三者全部满足时,可以豁免外部火灾测试(Section 41)。
实际应用:
- 大储(集装箱): 通常放置在混凝土平台上,很容易满足豁免条件
- 户储(壁挂式): 安装在墙上或地下室,通常不满足豁免条件,必须进行外部火灾测试
六、手动断开装置(Section 7.9.9)
| 触发条件 | 要求 |
|---|---|
| 系统电压 > 60 Vdc | 必须配备手动断开装置 |
| 断开装置位置 | 操作人员易于接近的位置 |
| 断开方式 | 无需使用工具即可操作 |
实际影响:
- 大储(例如 1500Vdc 集装箱系统):必须配备手动断开装置,且此装置需承受 1500Vdc 的耐压
- 户储(例如 48V 低压系统):如果系统电压 ⇐ 60Vdc,不触发此要求
- 户储(例如 400V 高压系统):同样必须配备手动断开装置
这是由电压而非规模决定的。
七、IP 防护等级(Section 7.3.5)
IP 等级由安装环境而非系统规模决定:
| 安装位置 | 最低 IP 要求 | 典型系统 |
|---|---|---|
| 室内(干燥) | IPX0 | 地下室户储 |
| 室内(潮湿区) | IPX2 | 车库户储 |
| 户外(无遮挡) | IPX4 或更高 | 户外大储/户外户储 |
| 特殊环境 | 协商确定 | 沿海高盐雾、沙漠风沙 |
结论: 户外大储和户外户储的 IP 要求可能完全一样。差异在于安装环境,而非系统规模。
八、高海拔间距修正(Section 7.5.1.10)
| 海拔 | 修正要求 |
|---|---|
| < 2000m | 无需修正 |
| >= 2000m | 电气间隙和爬电距离需按标准规定的系数放大 |
实例:
- 中国青海某光伏电站(海拔 3200m):大储需要间距修正
- 瑞士阿尔卑斯山区住宅(海拔 2200m):户储同样需要间距修正
再次说明,这是由地理位置而非系统规模决定。
九、UL 9540A 的角色
UL 9540A 不是 UL 1973 的一部分,但两者高度相关:
| 方面 | UL 1973 | UL 9540A |
|---|---|---|
| 性质 | 电池系统安全标准 | 火势蔓延评估方法 |
| 测试对象 | 电池系统本身 | 多个系统之间的火灾传播 |
| 触发条件 | 所有储能电池系统 | 安装规范(NFPA 855/IFC)要求时 |
| 典型适用 | 户储+大储都必须 | 通常大储必须,户储视情况 |
关键点: UL 9540A 主要针对大型 BESS 的火势蔓延测试。当多个电池柜并排安装时,需要验证一个柜子着火不会蔓延到相邻柜子。户储通常单机安装,间距较大,火势蔓延风险较低,因此 AHJ(主管部门)可能不要求 UL 9540A。
十、使用说明书的差异(Section 45.2)
| 要求 | 大储 | 户储 |
|---|---|---|
| 安装手册 | 面向专业安装人员 | 面向专业安装人员 |
| 用户手册 | 通常是操作规程 | 面向普通消费者的详细安全说明 |
| 电弧闪光分析 | 必须提供(45.2(i)(j)) | 通常不需要 |
| 维护手册 | 必须提供维护间隔和程序 | 建议提供 |
| 退役/回收 | 必须提供 | 必须提供 |
解读: 大储的使用说明书更侧重专业技术内容(如电弧闪光分析数据、维护操作规程),户储则更侧重消费者安全(如"不要用湿手触碰""不要覆盖通风口"等通俗警告)。
十一、工程师提示
为大型储能设计时的要点
- 善用受限访问位置(6.51): 在设计初期就确定系统是受限访问还是非受限访问,这影响外壳防护设计、警告标识和绝缘等级。在有争议时可以咨询 NRTL 确认。
- 外部火灾豁免(41.4): 如果项目场地有 >= 91.4cm 混凝土底座,提前准备场地照片和施工图纸作为豁免证据提交给 NRTL。但不要假设所有 NRTL 都接受豁免——提前确认。
- UL 9540A 前置规划: 大型储能项目的 UL 9540A 测试周期长、成本高。在系统设计阶段就应规划 UL 9540A 的测试方案,特别是模组间距、防火隔离等影响火势蔓延的设计参数。
- 手动断开装置的高压设计: 1500Vdc 手动断开装置的灭弧设计是一个技术挑战。不要低估直流拉弧的难度,建议选用有 UL 认证的直流隔离开关而不是通用断路器。
为户用储能设计时的要点
- 假设最无知的用户: 户储设计应假设用户可能用湿抹布擦拭设备、可能让儿童接触设备、可能将杂物堆放在设备周围。所有设计都应考虑这些极端用户行为。
- 外部火灾测试不可豁免: 户储通常安装位置多样(壁挂/地面/地下室),不要指望豁免 Section 41。在研发阶段就应规划外部火灾测试,特别是外壳材料的阻燃等级。
- 说明书的法律责任: 户储的使用说明书不仅是技术文件,更是法律文件。用户因误操作导致事故时,说明书中的警告是否充分将成为法律责任认定的关键依据。建议请法务团队审核所有消费者安全警告。
共同要点
- 产品家族策略: 如果同一平台既有大储又有户储变体,建议按以下策略认证:
- 核心电池模组:统一按 UL 1973 认证(一次通过,两种场景共用)
- 系统集成:按目标安装场景分别评估 IP 等级、受限访问、火灾豁免等差异
- UL 9540A:仅针对大储应用场景提交
十二、关键事实
- UL 1973 不区分"大储"和"户储" —— Section 14–43 的核心测试(电气、环境、机械、火灾)对所有储能电池系统要求完全相同,差异来自安装场景而非系统规模。
- 受限访问位置(Section 6.51)是最根本的概念差异 —— 大储可适用受限访问(工具/锁控进入),允许专业人员接触危险带电部件;户储须假设普通用户场景,所有带电部件须完全防护。
- 大储可豁免外部火灾测试(Section 41.4) —— 满足三个条件即可:户外安装 + 底座为 ≥91.4cm 混凝土 + 底座超出系统外壳投影。
- 系统电压 >60Vdc 必须配备手动断开装置(Section 7.9.9) —— 大储 1500Vdc 系统必须配备且需承受高压,户储 48V 低压系统不触发此要求。
- UL 9540A 对大储是强制要求,对户储视 AHJ 决定 —— 大储多柜并排安装须验证火势不蔓延至相邻柜,户储通常单机安装间距较大。
十三、常见问题
Q1: 用 UL 1973 认证的大储模组可以直接用于户储系统吗? 可以。核心电池模组认证是通用的,但系统集成时需额外评估受限访问、IP 等级、使用说明书等差异项。
Q2: 户储安装在户外也需要 UL 9540A 吗? 视 AHJ(主管部门)决定。户储通常单机安装、间距较大,火势蔓延风险低于多柜大储,AHJ 可能不要求。
Q3: 海拔 2000m 以下的大储和户储都需要间距修正吗? 不需要。海拔 <2000m 时电气间隙无需修正(标准设计默认海平面至 2000m 区间),>=2000m 才需乘以修正系数。
Q4: 为什么大储可以降低某些防护成本? 受限访问位置概念允许大储外壳使用锁控门禁而非防误触设计,绝缘要求可适度降低(因为只有专业人员操作),这是标准明确允许的设计灵活性。
Q5: 使用说明书有什么区别? 大储侧重专业技术内容(电弧闪光分析数据、维护操作规程);户储侧重消费者安全(通俗警告如"不要用湿手触碰""不要覆盖通风口"),说明书本身是法律文件。
十四、相关阅读
- UL 1973 储能电池安全标准:四大测试维度、Section 6~18 全景一次讲清
- UL 1973 过充测试:Section 15 恒流/恒压过充、热失控监测与无火无爆判据
- UL 1973 结构材料与设计:Section 7 外壳阻燃 V-0/V-1、绝缘耐温与接地连续性
- UL 1973 过充测试:Section 15 恒流/恒压过充、热失控监测与无火无爆判据
- UL 1973 储能电池安全标准:四大测试维度、Section 6~18 全景一次讲清
参考文献
| 来源 | 关键内容 |
|---|---|
| ANSI/CAN/UL 1973:2022 (Third Edition) | Sections 6.51, 7.3.5, 7.5.1.10, 7.5.2.2, 7.9.9, 41.4, 45.2 |
| UL 9540A | 储能系统火势蔓延评估测试方法 |
| NFPA 855 | 固定式储能系统安装标准 |
| NFPA 70 (NEC) | 美国国家电气规范 |
| C22.1 (CEC) | 加拿大电气规范 |
| IFC | 国际消防规范 |