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    電力儲能標準化工作現狀及展望

    作者:汪毅 馬小琨 來源:中國電力企業管理 發布時間:2022-06-10 瀏覽:

    中國儲能網訊:儲能是構建新型電力系統的重要技術和基礎裝備,是實現碳達峰、碳中和目標的重要支撐,也是改善國內能源新業態、支持“一帶一路”建設的重要領域。而儲能產業的健康有序發展離不開標準化工作的支撐。加強電力儲能標準體系建設,加強儲能標準體系與現行能源電力系統相關標準的有效銜接,積極推進關鍵儲能標準實施落地,對于發揮標準的規范和引領作用,推進儲能產業高質量發展具有重要基礎性作用。

    新型儲能標準體系建設情況

    標準體系是指一定范圍內的標準按照其內在聯系形成的科學的有機整體。新型儲能標準體系涵蓋了新型儲能領域范圍內需要共同遵守的全部標準,包括了已發布的標準、正在制修訂的標準、待制定的標準。

    從專業上劃分,標準體系覆蓋包括以鋰離子電池、鈉離子電池、鉛酸/鉛碳電池、液流電池、燃料電池為載體的電化學儲能以及壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超級電容儲能等形式的物理儲能。以“急用先行”為原則,涵蓋了目前電力儲能的常用形式。

    從標準層級上劃分,標準體系包含國家、行業和團體標準,國家、行業和團體標準協調統一、銜接配套,共同組成新型儲能標準體系。按照《標準化法》和《關于加快能源領域新型標準體系建設的指導意見》要求,國家標準定位在滿足基礎通用、與強制性國家標準配套、對各行業起引領作用的技術標準。行業標準定位于行業有特殊要求的領域,沒有國家標準又需要在能源行業范圍內統一的,涉及重要產品、工程技術、服務和行業管理需求的技術標準。團體標準定位于新技術領域以及現有國家、行業標準技術條款的細化和實施等領域標準。

    從生產流程上劃分,標準體系涵蓋基礎通用、規劃設計、施工驗收、運行維護、設備及試驗、安全環保、技術管理等專業技術領域,覆蓋了新型儲能工程建設、生產運行全流程以及安全環保、技術管理等專業技術內容,體系架構如圖所示。

    截至目前,電力儲能標準體系規劃項目200項,其中,已發布標準近百項,在編標準70余項。

    基礎通用類

    基礎通用類標準主要對新型儲能標準體系中的共性內容進行規定。主要涉及電力儲能領域的術語、圖形、符號、編碼等方面標準。

    規劃設計類

    規劃設計類標準主要對電力儲能電站規劃、勘察、設計進行規定,從電站規劃、勘察、各階段設計等方面提出相關要求。

    施工及驗收類

    施工及驗收類標準主要對電力儲能電站工程施工、安裝、驗收進行規定,包括電站土建及各系統設備安裝、調試、質量驗收、啟動驗收、施工質量評定等方面標準。

    運行維護類

    運行維護類標準主要對電力儲能電站運行、維護、并網調度進行規定。包括電站運行監視、運行操作、巡視檢查、異常及故障處理等方面要求,設備及系統維護要求以及儲能電站并網調度運行與控制等方面要求。

    檢修類

    檢修類標準主要對電力儲能電站及主要設備檢修、試驗進行規定,包括計劃檢修、故障檢修、狀態檢修等檢修方式以及修前檢測、修后試驗等方面標準。

    設備及試驗類

    設備及試驗類標準主要對電力儲能電站主要設備及系統的技術要求、試驗檢測等進行規定,主要包括各種電池等儲能設備、電池管理系統、變流器、監控系統等主要設備技術要求及型式試驗、出廠檢驗、現場實驗等檢測試驗方法,還包括儲能系統、儲能電站接入電網技術要求,梯次利用電池及系統技術要求等方面標準。

    安全環保類

    安全環保類標準主要對電力儲能電站建設、運行階段的安全等進行規定,提出電化學儲能電站設備設施安全、操作安全、運行與檢修安全等方面技術要求以及儲能電站應急管理方面相關要求,涵蓋儲能電站建設、運行維護、檢修、試驗等方面。

    技術管理類

    技術管理類標準主要對電力儲能電站工程建設、生產運行全過程技術管理進行規定。包括儲能電站各專業及關鍵設備技術監督、運行指標評價、后評價、設備監造、項目管理以及技術經濟等方面標準。

    電化學儲能電站建設

    運維核心標準

    規劃設計

    電站規劃設計階段應執行的核心標準包括國家標準GB/T51048《電化學儲能電站設計規范》。

    《電化學儲能電站設計規范》結合儲能迅速發展形勢需要正在開展修訂,標準修訂過程中充分考慮了電化學儲能電站及其關鍵設備特點及應用需要,對于電站站址選擇和布置、儲能系統、電氣、建筑與結構、供暖通風與空氣調節、給排水、消防等方面設計要求進行了修訂。

    《電化學儲能電站接入電網設計規范》對35千伏及以上電壓等級電化學儲能電站接入電網的接入系統條件、一次系統設計和二次系統設計進行了規范,明確了接入電壓等級、接入方案、電氣參數和接口、繼電保護、調度自動化、電能計量、通信系統和電能質量監測各方面設計要求,對于電化學儲能電站接入電力系統的規劃設計具有重要指導意義。

    隨著電化學儲能技術的快速發展,電化學儲能電站趨向規模擴大化、類型多元化、布置型式多樣化,下一步將加強不同規模、類型、布置型式儲能系統的研究和工程實踐探索,并適時開展標準制修訂工作,針對性提出儲能電站站區規劃差異性設計要求。

    電站設備及試驗

    電站關鍵設備采購、試驗、檢測階段應執行的核心標準包括國家標準GB/T36276《電力儲能用鋰離子電池》、GB/T34131《電力儲能用電池管理系統》、GB/T34120《電化學儲能系統儲能變流器技術規范》、行業標準NB/T42090《電化學儲能電站監控系統技術規范》等。

    《電力儲能用鋰離子電池》規定了儲能鋰離子電池安全技術要求及試驗方法,重點提出了適用于儲能電站的基于額定功率體系下確定的儲能電池包括安全在內的各項性能指標,明確要求電池在各類濫用試驗下不起火、不爆炸。

    《電力儲能用電池管理系統》針對不同種類電池管理系統的特點,對電池管理系統進行了分類,提出了相關技術要求、試驗方法、檢驗規則等方面要求。

    《電化學儲能系統儲能變流器技術規范》規定了電化學儲能系統的產品分類、技術要求、檢驗規則等方面內容。

    《電化學儲能電站監控系統技術規范》對電化學儲能電站監控系統結構、功能、主要性能指標、防雷接地及電源技術要求等進行了規定。

    這些相關標準對于規范設備采購和檢驗,保障電站建設及驗收,保證電化學儲能電站全壽命周期運行的安全性和可靠性具有重要指導意義。

    由于近年來我國電力儲能的規模、應用場景都發生了顯著變化,電化學儲能電站規模擴大、儲能系統能量和電壓等級提高、儲能系統應用場景多樣化,這些變化對儲能設備的技術水平和安全性提出了更高的要求。根據不同類型儲能系統的特殊性、技術成熟度及工程應用情況,目前正加緊開展電力儲能標準的提升和制修訂工作,進一步完善、補充儲能設備的安全技術要求。

    電站施工及驗收

    目前,大多數儲能設備的施工及驗收要求已有相關標準覆蓋,如國家標準GB50172《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗收規范》、GB50255《電氣裝置安裝工程電力變流設備施工及驗收規范》等。

    針對電化學儲能電站建設的特殊要求,正在組織制定工程建設國家標準《電化學儲能電站施工及驗收規范》,標準主要規定了電化學儲能電站在施工、設備安裝、驗收三個方面的要求,針對電化學儲能特點及安全要求,提出了儲能裝置安裝與調試的專用技術要求,儲能電站整體系統調試的技術要求,環境與水土保持、安全與職業健康要求等。下一步在充分考慮與正在修訂的設計規范協調性的基礎上,將加快推進《電化學儲能電站施工及驗收規范》國家標準的制定工作,完善相關質量評定標準,保障電站建設過程中標準實施落地。

    電站并網

    電站并網階段應執行的核心標準包括國家標準GB/T36547《電化學儲能系統接入電網技術規定》和GB/T 36548《電化學儲能系統接入電網測試規范》,這兩項標準分別規定了電化學儲能系統接入電網的電能質量、功率控制、電網適應性、保護與安全自動裝置等技術要求,以及電化學儲能電站接入電網的測試條件、測試設備、測試項目及方法等,對于保障儲能系統并網質量及電化學儲能系統安全穩定運行具有重要作用。

    隨著目前儲能規?;ㄔO以及快速發展,儲能電站對調峰、調頻、備用以及提升電力系統靈活性具有愈加重要的作用。根據行業發展情況,進一步完善儲能系統接入系統的安全要求,保障電網和儲能系統的安全運行。

    電站運行維護

    電站運行維護階段應執行的核心標準包括國家標準GB/T40090《電化學儲能電站運行維護規程》,標準對大中型的電化學儲能電站運行維護進行了規范,包括電站運行監視內容、操作和巡檢項目等要求。結合電化學儲能電站特點,提出了異常運行和故障情況的處理方法以及儲能電站儲能設備維護的具體要求和建議維護周期,對于提升電化學儲能電站長期安全穩定運行具有指導意義。

    考慮到近年來我國電力儲能快速發展,電力儲能的應用場景日益多樣化,下一步將收集在運維階段發現的問題,研究制訂多類型、不同應用場景下的儲能電站運行維護相關標準,根據不同儲能類型的儲能設備異常狀態和故障的特殊性,對儲能電站的運行維護做出差異化要求。

    消防應急

    現階段電化學儲能電站火災特性研究仍有待進一步加強,儲能電池發生起火、燃燒、爆炸的充分必要條件有待科學數據支撐,儲能電站火災目前還沒有完全行之有效的滅火技術手段,相應的消防應急標準支撐顯得尤為重要。

    電化學儲能電站安全應以全鏈條、全過程安全管理為核心,強化儲能電站本質安全。中電聯正在組織制定《電化學儲能電站安全規程》,標準涵蓋了電化學儲能電站設備設施、運行、維護、檢修、試驗等方面的安全要求,提出了避免、防范及應對電化學儲能電站安全問題宜遵循的安全技術原則、宜滿足的安全技術要求,引導電化學儲能電站在設計、施工、運行維護等多個階段從安全角度采取相關技術措施、制定安全技術預案,從儲能全過程著眼,降低電化學儲能電站安全風險。

    對于電化學儲能電站的消防驗收方面,目前多數仍采用傳統建筑物的消防驗收規范,導致儲能電站配置的消防設施和滅火技術方案與儲能電站火災特征并不匹配。下一步將配合主管部門,根據不同種類電化學儲能電站特性,開展不同組件、裝機容量、工況、應用場景下的火災機理、蔓延規律、火災載荷、危險性分析等基礎性研究,開展電化學儲能電站消防應急標準研制工作。

    未來新型儲能標準化工作的重點

    新型儲能標準研究是一項長期性、系統性工作,并應綜合考慮儲能產業發展現狀、市場應用需求、技術研究水平等多方面因素不斷向前推進。當前,新型儲能標準體系研究還需在以下幾方面加大工作力度:

    一是目前儲能安全標準涉及電化學儲能產業全鏈條,由國家標準委、住建部、工信部、應急管理部、能源局等多個部門分頭負責。社會上的團體標準,也難以與國家和行業的標準在一個體系內互相引用。本著“誰建設誰負責”的態度,應以儲能電站為主體,系統梳理以保證電站安全穩定運行為原則的標準體系,協調儲能電站不同層級標準之間存在矛盾。

    二是加快標準制修訂步伐。根據當前電化學儲能電站建設運維需要,緊急制定一批關鍵急需的標準,指導電化學儲能電站建設。隨著技術進步、產業化推廣,原有標準需要加快修訂完善。一方面需要各編制起草單位未雨綢繆,加強基礎性研究,注意在電站采購、建設、運維階段總結提煉,加快未制定的標準編制工作,填補空白。另一方面,加快標準修訂,細化指標。在標準立項、廣泛征求意見及發布各環節,也望各政府主管部門以建設新型電力系統為目標,持續加大支持力度。

    三是加大標準實施的監督檢查。對儲能電站電池、電池管理系統、變流器、監控、保護等設備不符合技術要求,未按照技術要求及檢測規程進行電池型式試驗出廠檢驗,未進行設備進場檢測,安裝驗收環節未嚴格執行監理制度,并網檢測、啟動驗收、專項驗收不符合標準要求,現場運行及檢修規程缺失,未建立應急管理體系等相關行為應予以堅決制止。完善工程建設管理機制,嚴格把關項目設計、施工、驗收等環節;加強儲能電站安全運行和維護管理,建立安全防護及預警機制;建立儲能電站安全退出機制。

    總之,標準體系建設任重道遠,目前的成績得益于行業內高度共識,得益于各主管部門悉心指導,得益于電網公司、發電集團、設計單位、施工單位、科研機構、制造企業大力支持。電力儲能標準體系的建設和完善,將進一步貫徹落實《關于加強儲能標準化工作的實施方案》等一系列文件要求,按照國家標準體系建設要求,加強基礎研究,加大儲能標準化技術組織間的溝通協調,不斷優化完善體系架構,加快推進關鍵領域重點標準制修訂工作,以期更好服務于“雙碳”目標,服務于新型電力系統建設,服務于電力儲能領域高質量發展。

    本文刊載于《中國電力企業管理》2022年05期,作者單位:中國電力企業聯合會標準化管理中心

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    關鍵字:儲能標準

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