隨著儲能行業(yè)的迅猛發(fā)展，電化學儲能產業(yè)日益成熟，全球范圍內裝機呈倍數(shù)增長態(tài)勢。最新數(shù)據(jù)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(guī)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(yè)規(guī)模的擴大，儲能安全問題也日益凸顯，成為行業(yè)發(fā)展的關鍵挑戰(zhàn)。
僅在9月，全球發(fā)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(fā)，暴露出儲能安全的嚴峻性。為了確保儲能產業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展，迫切需要確立明確的安全標準和提高行業(yè)準入門檻，以預防和減少嚴重事故的發(fā)生，已成為儲能行業(yè)發(fā)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(xiàn)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(xié)會(IEEE)和國際大電網(wǎng)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(tǒng)與電力系統(tǒng)之間的互聯(lián)。TC120下設5個工作組分別負責術語、性能參數(shù)、規(guī)劃建設、環(huán)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(fā)布儲能安全戰(zhàn)略規(guī)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(xié)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(fā)，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(tǒng)、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(xié)會(NFPA)制定的NFPA 855“Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems”2019年正式發(fā)布，規(guī)定了電池儲能系統(tǒng)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(fā)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(xié)會(national fire protection association，NFPA)為制定消防安全或為建筑行業(yè)部署儲能標準而制定的具體規(guī)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(tǒng)中的火災級聯(lián)失控時，可能會發(fā)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(fā)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(tǒng)、機械儲能系統(tǒng)和儲熱系統(tǒng)，是評估電池儲能系統(tǒng)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(jiān)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(xié)會IEEE自2003年起陸續(xù)發(fā)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(zhí)行，是推動儲能在智能電網(wǎng)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(xié)會標會(VDE)、日本電氣規(guī)格協(xié)會(JEA)、南德意志集團(TUV)、歐盟CEN-CENELEC聯(lián)合工作組(CEN)等標準制訂組織也陸續(xù)發(fā)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(guī)劃設計、設備及試驗、施工及驗收、并網(wǎng)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(guī)范》;② GB/T 34120—2017《電化學儲能系統(tǒng)儲能變流器技術規(guī)范》;③ GB/T 34131—2017《電化學儲能電站用鋰離子電池管理系統(tǒng)技術規(guī)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(tǒng)電化學儲能系統(tǒng)通用技術條件》;⑥ GB/T 40090—2021《儲能電站運行維護規(guī)程》;⑦ DB11/T 1893—2021《電力儲能系統(tǒng)建設運行規(guī)范》;⑧ 《電能存儲系統(tǒng)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(guī)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(tǒng)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(guī)定了儲能系統(tǒng)的能量轉換效率、充放電時間等性能要求以及保護、監(jiān)控、通信、計量等要求，GB/T 34120—2017規(guī)定了儲能變流器的功能和性能要求，GB/T 34131—2017規(guī)定了電池管理系統(tǒng)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(fā)布，規(guī)定了儲能電站的站址選擇、規(guī)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(guī)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(tǒng)建設運行規(guī)范》正式發(fā)布，以“事前預防為主、安全監(jiān)控為輔”為原則，明確了儲能系統(tǒng)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(tǒng)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(yè)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(xù)發(fā)揮其重要作用，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供堅實的保障，同時，也需要行業(yè)內外的共同努力，不斷探索和創(chuàng)新，以實現(xiàn)儲能技術的更安全、更高效、更經(jīng)濟的應用。
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