隨著儲能行業的迅猛發展,電化學儲能產業日益成熟,全球范圍內裝機呈倍數增長態勢。最新數據顯示,截至2024年上半年,我國已建成投運新型儲能項目累計裝機規模達4444萬千瓦/9906萬千瓦時,較2023年底增長超過40%,然而隨著產業規模的擴大,儲能安全問題也日益凸顯,成為行業發展的關鍵挑戰。
僅在9月,全球發生了多起在鋰電領域的火災事故,國內外儲能安全事故頻發,暴露出儲能安全的嚴峻性。為了確保儲能產業的健康持續發展,迫切需要確立明確的安全標準和提高行業準入門檻,以預防和減少嚴重事故的發生,已成為儲能行業發展的核心需求。
本文將從國內外方面概述下儲能安全的標準化現狀:
國際上相關的標準化組織主要有國際電工委員會(IEC)、美國電器和電子工程師協會(IEEE)和國際大電網會議(CIGRE),在標準方面以IEC最具代表性。
IEC儲能安全標準:
■ IEC TC120成立于2012年,主要關注所有能夠儲存、釋放電能的儲能技術,以及儲能系統與電力系統之間的互聯。TC120下設5個工作組分別負責術語、性能參數、規劃建設、環境和安全相關標準。
除TC120外,IEC堿性和非酸性蓄電池分技術委員會TC21/SC21A是制定鋰離子電池相關國際標準最主要的組織。
美國儲能安全標準:
■ 為解決儲能安全問題,美國能源部(DOE)2014年發布儲能安全戰略規劃,并于2015年成立儲能安全工作組。標準工作組是儲能安全工作組下設的三個工作組之一,主要推動和協調相關的標準制定機構(SDO)制修訂儲能安全相關的標準。DOE通過項目支持儲能相關研發,并與SDO合作,填補儲能標準空白。
美國儲能標準主要覆蓋儲能項目建設、儲能系統、儲能技術本體和關鍵設備等層級,與儲能安全相關的標準主要有下列標準。美國消防協會(NFPA)制定的NFPA 855“Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems”2019年正式發布,規定了電池儲能系統部署要求,列出了各種儲能項目設計和安裝注意事項,包括不同場所中的間距、消防裝置、通風以及相關的防火等要求。
美國保險商試驗所(Underwriter Laboratories Inc,UL)是一家在安全標準方面具有廣泛影響力的私營公司,該公司在2014年發布了世界上第一個用于固定儲能的安全標準,即UL9540。UL9540是其他組織如美國消防協會(national fire protection association,NFPA)為制定消防安全或為建筑行業部署儲能標準而制定的具體規范。
熱失控是安全專家和消防人員最關心的問題之一。當電池系統中的火災級聯失控時,可能會發生這種情況,同時還存在火災中電池釋放爆炸性氣體的問題,因為電池火災即使在撲滅后也能重新點燃。所以,UL最近發布了UL 9540A,UL 9540A在2015年被批準為美國國家標準,在2016年被批準為加拿大國家標準。UL 9540A涵蓋電化學儲能系統、機械儲能系統和儲熱系統,是評估電池儲能系統熱失控的測試方法。
UL 9540A“Test Method for Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systems”是評估電池熱失控特性的測試方法,通過測試熱失控下產生的各種氣體的濃度以及燃燒速率、爆炸壓力等來評估火災、爆炸的危害。NFPA 855等標準中要求電池容量、距離等超出限制時,需要向監管部門提供UL 9540A的測試結果。
在制定標準這方面,國際電工委員會IEC涉及儲能標準制定工作的工作組有TC8、TC21、SC21A、T120等。電子電氣工程師協會IEEE自2003年起陸續發布了一系列儲能電站相關標準,其中IEEE1547在全球得到實際應用與廣泛執行,是推動儲能在智能電網應用的關鍵基石標準。美國保險商試驗所(UL)、NFPA、德國電氣工程師協會標會(VDE)、日本電氣規格協會(JEA)、南德意志集團(TUV)、歐盟CEN-CENELEC聯合工作組(CEN)等標準制訂組織也陸續發布了關于電化學儲能的系列標準。
國內儲能安全標準:
■ 全國電力儲能標準化技術委員會(SAC TC550)2014年正式成立,負責電力儲能領域國家標準的管理,已形成覆蓋規劃設計、設備及試驗、施工及驗收、并網及檢測、運行與維護、評價等方面的儲能標準體系。目前與儲能安全相關的標準主要有:① GB 51048—2014《電化學儲能電站設計規范》;② GB/T 34120—2017《電化學儲能系統儲能變流器技術規范》;③ GB/T 34131—2017《電化學儲能電站用鋰離子電池管理系統技術規范》;④ GB/T 36276—2018《電力儲能用鋰離子電池》;⑤ GB/T 36558—2018《電力系統電化學儲能系統通用技術條件》;⑥ GB/T 40090—2021《儲能電站運行維護規程》;⑦ DB11/T 1893—2021《電力儲能系統建設運行規范》;⑧ 《電能存儲系統用鋰蓄電池和電池組安全要求》。
電池安全標準方面,GB/T 36276—2018規定了儲能用鋰離子電池的技術要求,其中包括電池過充、過放、絕緣、耐壓、短路、擠壓、跌落以及熱失控和熱失控擴散等安全要求。2021年底強制性國家標準《電能存儲系統用鋰蓄電池和電池組安全要求》正式立項,由中國電子技術標準化研究院組織起草中。
儲能設備標準方面,GB/T 36558—2018規定了儲能系統的能量轉換效率、充放電時間等性能要求以及保護、監控、通信、計量等要求,GB/T 34120—2017規定了儲能變流器的功能和性能要求,GB/T 34131—2017規定了電池管理系統的功能和性能要求。
儲能建設標準方面,最早的標準GB 51048—2014于2014年發布,規定了儲能電站的站址選擇、規劃布置、電氣、土建、通風、給排水、消防等要求。
儲能電站運維方面,GB/T 40090—2021規定了儲能電站的正常運行、異常運行及故障處理、維護等過程的技術要求。為滿足北京市儲能項目安全建設需求,2021年12月28日北京市地方標準DB11/T 1893—2021《電力儲能系統建設運行規范》正式發布,以“事前預防為主、安全監控為輔”為原則,明確了儲能系統設計、施工、驗收、運行維護及退役和應急處置要求。
與IEC、美國等儲能安全標準對比,國內針對儲能應用的電池安全標準仍在制定中,儲能系統相關的電氣安全、功能安全、電池熱失控蔓延、火災試驗等相關要求有待進一步明確。
隨著儲能行業的進一步成熟和市場的擴大,有理由相信,儲能安全標準將會繼續發揮其重要作用,為行業的可持續發展提供堅實的保障,同時,也需要行業內外的共同努力,不斷探索和創新,以實現儲能技術的更安全、更高效、更經濟的應用。
責任編輯: 李穎