中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
作者：唐亮1, 尹小波2, 吳候福3, 劉鵬杰4, 王青松4
1.中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，北京 100190
2.中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100120
3.廣州鵬輝能源科技股份有限公司，廣東 廣州 511483
4.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230026
摘要：儲(chǔ)能作為新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成，市場(chǎng)規(guī)模取得了快速增長(zhǎng)。在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能項(xiàng)目事故也在不斷發(fā)生，大多數(shù)是鋰離子電池儲(chǔ)能事故，引起了社會(huì)對(duì)儲(chǔ)能安全的關(guān)切。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)亟需明確儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)要求，提升儲(chǔ)能產(chǎn)品和項(xiàng)目建設(shè)的準(zhǔn)入門(mén)檻，避免惡性事故再度發(fā)生。
本工作回顧了近兩年國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能項(xiàng)目事故情況，統(tǒng)計(jì)了事故發(fā)生時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目所處的狀態(tài)和儲(chǔ)能技術(shù)類(lèi)型，從事故角度分析了相應(yīng)階段對(duì)儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)的需求。對(duì)電力儲(chǔ)能系統(tǒng)安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本工作重點(diǎn)梳理了主要的IEC標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)要分析了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求和特點(diǎn)，最后從儲(chǔ)能項(xiàng)目全生命周期的角度總結(jié)了設(shè)計(jì)建設(shè)、運(yùn)輸、運(yùn)維、消防安全、應(yīng)急救援和退役回收等各階段儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題，并對(duì)下一步相關(guān)工作的開(kāi)展給出建議，以期推動(dòng)國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的完善，為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)安全健康發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
隨著雙碳目標(biāo)成為全球共識(shí)，新能源將迎來(lái)跨越式發(fā)展，裝機(jī)規(guī)模在電力系統(tǒng)中的比重也將不斷增大。儲(chǔ)能作為保障新能源消納、提升電力系統(tǒng)靈活性、支撐新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一，也將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(CNESA)不完全統(tǒng)計(jì)，2021年全球新型儲(chǔ)能新增投運(yùn)規(guī)模達(dá)10.2 GW，同比增長(zhǎng)117%，新型儲(chǔ)能市場(chǎng)依然保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)由于能量密度、效率、成本、建設(shè)周期等優(yōu)勢(shì)，在新型儲(chǔ)能市場(chǎng)中取得了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位。相對(duì)鈉電池、鉛蓄電池、液流電池等其他電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)而言，鋰離子電池在儲(chǔ)能行業(yè)中的應(yīng)用最為廣泛，一方面因?yàn)槠淠芰棵芏雀?、循環(huán)壽命長(zhǎng)和成本低等優(yōu)勢(shì)，另一方面電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展帶動(dòng)了鋰離子電池規(guī)?；a(chǎn)。根據(jù)CNESA不完全統(tǒng)計(jì)，截至2021年底，全球新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)25.4 GW，鋰離子電池技術(shù)占比超過(guò)90%，占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位。
目前儲(chǔ)能電站中采用的鋰離子電池主要包括三元、磷酸鐵鋰兩種材料體系，三元鋰離子電池?zé)岱€(wěn)定性較差，在熱失控情況下會(huì)發(fā)生析氧，與電解液發(fā)生反應(yīng)，具有更大的火災(zāi)危險(xiǎn)性。基于國(guó)內(nèi)外鋰離子電池事故經(jīng)驗(yàn)和安全考慮，根據(jù)CNESA的不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)投運(yùn)的鋰離子電池儲(chǔ)能項(xiàng)目中，磷酸鐵鋰電池占據(jù)了98%以上的份額。鋰離子電池?zé)崾Э貢r(shí)會(huì)釋放H2、CO、CH4等多種易燃易爆氣體，安全隱患較大。特別是在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電池單體按特定要求經(jīng)串并聯(lián)連接后組成模組集中使用。一旦單個(gè)電池發(fā)生熱失控，所釋放的熱量可能會(huì)造成整個(gè)模組熱失控傳播。同時(shí)釋放的可燃?xì)怏w在儲(chǔ)能箱體封閉空間內(nèi)聚集，甚至可能導(dǎo)致整個(gè)儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。
在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，國(guó)內(nèi)外的儲(chǔ)能事故也屢見(jiàn)不鮮，安全已成為制約儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。明確儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)要求，提升儲(chǔ)能準(zhǔn)入門(mén)檻，避免惡性?xún)?chǔ)能事故，已成為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本需求?；诖耍竟ぷ魍ㄟ^(guò)對(duì)主要的儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比研究，指出國(guó)內(nèi)現(xiàn)行儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)亟待解決的問(wèn)題，并對(duì)儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)的完善提出參考建議，旨在促使儲(chǔ)能系統(tǒng)安全建設(shè)運(yùn)行。
1 近兩年儲(chǔ)能安全事故
根據(jù)CNESA不完全統(tǒng)計(jì)，近十年全球儲(chǔ)能安全事故發(fā)生60余起。2021年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)爆發(fā)，大規(guī)模儲(chǔ)能項(xiàng)目越來(lái)越多，單個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模越來(lái)越大，儲(chǔ)能安全隱患也隨之增大。截至目前，2021年、2022年全球共發(fā)生18起儲(chǔ)能項(xiàng)目事故（表1），其中北京豐臺(tái)大紅門(mén)儲(chǔ)能項(xiàng)目事故發(fā)生起火爆炸，澳大利亞維多利亞特斯拉大電池儲(chǔ)能項(xiàng)目持續(xù)燃燒4天，美國(guó)亞利桑那Chandler電池儲(chǔ)能項(xiàng)目事故持續(xù)噴淋12天才控制住，消防救援時(shí)除采用水控制火勢(shì)之外，沒(méi)有其他更有效的措施。
表1 2021—2022全球儲(chǔ)能事故
注：不包括戶(hù)用儲(chǔ)能事故；項(xiàng)目信息來(lái)源：CNESA全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)。
從項(xiàng)目狀態(tài)來(lái)看，投運(yùn)1年及以上的事故10起，投運(yùn)不足1年的2起，運(yùn)輸中1起，建設(shè)調(diào)試中的3起，其余2起狀態(tài)未知；從電池類(lèi)型來(lái)看，其中三元鋰離子電池事故最多，共11起，磷酸鐵鋰5起，其余2起電池類(lèi)型未知。
很多事故的直接起因并不一定是電池，但鋰離子電池是導(dǎo)致事故發(fā)展難以控制的關(guān)鍵因素。目前相關(guān)的電池標(biāo)準(zhǔn)僅針對(duì)新電池，而安全事故往往是在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生。電池隨著運(yùn)行發(fā)生老化，性能衰減，電池間不一致性不斷加大，安全風(fēng)險(xiǎn)也在不斷增大。此外近兩年事故還包括建設(shè)中、調(diào)試中、運(yùn)輸中的儲(chǔ)能項(xiàng)目，這些都對(duì)相關(guān)的安全要求提出了需求。
公開(kāi)的事故調(diào)查報(bào)告也表明，當(dāng)前為有效預(yù)防儲(chǔ)能事故、控制事故危害，需要進(jìn)一步規(guī)范儲(chǔ)能的選址布局，明確儲(chǔ)能設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等要求。針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全，除了關(guān)注電池安全之外，還需要從電氣安全、系統(tǒng)集成、監(jiān)控、事故預(yù)警、滅火和應(yīng)急措施等不同層面加以改進(jìn)。
2 儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀
國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)成立了TC120負(fù)責(zé)制定儲(chǔ)能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)和中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)大、應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜和需求多樣，儲(chǔ)能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)推進(jìn)較快，歐洲、日本、韓國(guó)等更多直接等同或修訂采用IEC標(biāo)準(zhǔn)。
2.1 IEC儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)
IEC TC120成立于2012年，主要關(guān)注所有能夠儲(chǔ)存、釋放電能的儲(chǔ)能技術(shù)，以及儲(chǔ)能系統(tǒng)與電力系統(tǒng)之間的互聯(lián)。TC120下設(shè)5個(gè)工作組分別負(fù)責(zé)術(shù)語(yǔ)、性能參數(shù)、規(guī)劃建設(shè)、環(huán)境和安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。表2為目前TC120制定的儲(chǔ)能安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
表2 IEC TC120制定的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
IEC 62933-5明確了接入電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)全生命周期過(guò)程中的安全注意事項(xiàng)，提供了儲(chǔ)能系統(tǒng)的危險(xiǎn)因素、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和降低危害的必要措施以及相應(yīng)的測(cè)試驗(yàn)證。
除TC120外，IEC堿性和非酸性蓄電池分技術(shù)委員會(huì)TC21/SC21A是制定鋰離子電池相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)最主要的組織。表3為SC21A制定的儲(chǔ)能相關(guān)的鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)。
表3 IEC SC21A制定的鋰離子電池安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
IEC 62619涵蓋了各種工業(yè)設(shè)備用鋰離子電池和電池組的基本安全要求，通過(guò)外部短路、撞擊、跌落、熱濫用、過(guò)充電、強(qiáng)迫放電、內(nèi)部短路、熱失控蔓延等試驗(yàn)來(lái)對(duì)電池安全進(jìn)行評(píng)估，并需要通過(guò)功能安全測(cè)試來(lái)驗(yàn)證電池系統(tǒng)的過(guò)充電流保護(hù)、過(guò)充電壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)功能可靠性。此外在最終的應(yīng)用時(shí)需要滿(mǎn)足相應(yīng)的電氣安全、電磁兼容要求。
IEC 63056在IEC 62619的基礎(chǔ)上，規(guī)定了最大直流電壓不超過(guò)1500 V的電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的附加要求和特殊要求，增加了異常高溫、反接保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、運(yùn)輸安裝時(shí)的電氣絕緣和短路保護(hù)以及安裝運(yùn)維時(shí)的跌落等測(cè)試要求。圖1為IEC 63056適用范圍示意圖。
圖1 IEC 63056標(biāo)準(zhǔn)適用范圍
2.2 美國(guó)儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)
為解決儲(chǔ)能安全問(wèn)題，美國(guó)能源部(DOE)2014年發(fā)布儲(chǔ)能安全戰(zhàn)略規(guī)劃，并于2015年成立儲(chǔ)能安全工作組。標(biāo)準(zhǔn)工作組是儲(chǔ)能安全工作組下設(shè)的三個(gè)工作組之一，主要推動(dòng)和協(xié)調(diào)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)(SDO)制修訂儲(chǔ)能安全相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。DOE通過(guò)項(xiàng)目支持儲(chǔ)能相關(guān)研發(fā)，并與SDO合作，填補(bǔ)儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)空白[9]。
美國(guó)儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)主要覆蓋儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能技術(shù)本體和關(guān)鍵設(shè)備等層級(jí)，與儲(chǔ)能安全相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要有下列標(biāo)準(zhǔn)。
美國(guó)消防協(xié)會(huì)(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(chǔ)能系統(tǒng)部署要求，列出了各種儲(chǔ)能項(xiàng)目設(shè)計(jì)和安裝注意事項(xiàng)，包括不同場(chǎng)所中的間距、消防裝置、通風(fēng)以及相關(guān)的防火等要求。
美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室(underwrites laboratories，UL)制定的UL 9540和UL 9540A目前已成為所有電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全保證的基礎(chǔ)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。NFPA 1“Fire Code”、NFPA 70“National Electrical Code (NEC)”以及International Code Council (ICC)制定的“International Fire Code”等要求儲(chǔ)能系統(tǒng)必須通過(guò)UL 9540認(rèn)證。UL 9540“Energy Storage Systems and Equipment”第一版2014年發(fā)布，2020年發(fā)布第二版，涵蓋了電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)、機(jī)械儲(chǔ)能系統(tǒng)和儲(chǔ)熱系統(tǒng)的建設(shè)要求，并要求電池滿(mǎn)足UL 1973標(biāo)準(zhǔn)，逆變器等滿(mǎn)足UL 1741標(biāo)準(zhǔn)。
UL 9540A“Test Method for Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systems”是評(píng)估電池?zé)崾Э靥匦缘臏y(cè)試方法，通過(guò)測(cè)試熱失控下產(chǎn)生的各種氣體的濃度以及燃燒速率、爆炸壓力等來(lái)評(píng)估火災(zāi)、爆炸的危害。NFPA 855等標(biāo)準(zhǔn)中要求電池容量、距離等超出限制時(shí)，需要向監(jiān)管部門(mén)提供UL 9540A的測(cè)試結(jié)果。
UL 1973“Batteries for Use in Stationary，Vehicle Auxiliary Power and Light Electric Rail (LER) Applications”對(duì)電池的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求、電氣試驗(yàn)、機(jī)械試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)、銘牌標(biāo)識(shí)、用戶(hù)手冊(cè)、出廠測(cè)試要求等作出了規(guī)定，并在附錄中給出了零部件應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn)以及高溫鈉電池、液流電池測(cè)試要求。
UL 1741“Inverters，Converters，Controllers and Interconnection System Equipment for Use With Distributed Energy Resources”覆蓋了光伏并網(wǎng)逆變器、儲(chǔ)能并網(wǎng)變流器、光儲(chǔ)并網(wǎng)逆變器、DCDC變流器和快速關(guān)斷設(shè)備等產(chǎn)品，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求、人身危害風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)、輸出功率特性和電網(wǎng)適應(yīng)性、安全性能、標(biāo)識(shí)、出廠測(cè)試等作出了規(guī)定，并在附錄中明確基于IEEE 1547、IEEE 1547.1的附加驗(yàn)證要求。
IEEE 1679“IEEE Recommended Practice for the Characterization and Evaluation of Energy Storage Technologies in Stationary Applications”為不同的儲(chǔ)能技術(shù)提供了一個(gè)統(tǒng)一的性能、壽命和安全的評(píng)估方法，主要包括能量效率、自放電性能、存儲(chǔ)性能、日歷壽命等性能要求，老化和失效機(jī)制以及安全設(shè)計(jì)、標(biāo)識(shí)要求、使用和濫用等安全考慮，有助于儲(chǔ)能開(kāi)發(fā)商、用戶(hù)等來(lái)評(píng)估和比較不同的儲(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)品。
2.3 國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)
全國(guó)電力儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC TC550)2014年正式成立，負(fù)責(zé)電力儲(chǔ)能領(lǐng)域國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的管理，已形成覆蓋規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備及試驗(yàn)、施工及驗(yàn)收、并網(wǎng)及檢測(cè)、運(yùn)行與維護(hù)、評(píng)價(jià)等方面的儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系。
目前與儲(chǔ)能安全相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要有：① GB 51048—2014《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范(修訂中)》；② GB/T 34120—2017《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能變流器技術(shù)規(guī)范》；③ GB/T 34131—2017《電化學(xué)儲(chǔ)能電站用鋰離子電池管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》；④ GB/T 36276—2018《電力儲(chǔ)能用鋰離子電池》；⑤ GB/T 36558—2018《電力系統(tǒng)電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)通用技術(shù)條件》；⑥ GB/T 40090—2021《儲(chǔ)能電站運(yùn)行維護(hù)規(guī)程》；⑦ DB11/T 1893—2021《電力儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行規(guī)范》；⑧ 《電能存儲(chǔ)系統(tǒng)用鋰蓄電池和電池組安全要求(在編)》。
電池安全標(biāo)準(zhǔn)方面，GB/T 36276—2018規(guī)定了儲(chǔ)能用鋰離子電池的技術(shù)要求，其中包括電池過(guò)充、過(guò)放、絕緣、耐壓、短路、擠壓、跌落以及熱失控和熱失控?cái)U(kuò)散等安全要求。2021年底強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電能存儲(chǔ)系統(tǒng)用鋰蓄電池和電池組安全要求》正式立項(xiàng)，由中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院組織起草中。
儲(chǔ)能設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)方面，GB/T 36558—2018規(guī)定了儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率、充放電時(shí)間等性能要求以及保護(hù)、監(jiān)控、通信、計(jì)量等要求，GB/T 34120—2017規(guī)定了儲(chǔ)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(chǔ)能建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)方面，最早的標(biāo)準(zhǔn)GB 51048—2014于2014年發(fā)布，規(guī)定了儲(chǔ)能電站的站址選擇、規(guī)劃布置、電氣、土建、通風(fēng)、給排水、消防等要求，目前仍在修訂中。儲(chǔ)能電站運(yùn)維方面，GB/T 40090—2021規(guī)定了儲(chǔ)能電站的正常運(yùn)行、異常運(yùn)行及故障處理、維護(hù)等過(guò)程的技術(shù)要求。為滿(mǎn)足北京市儲(chǔ)能項(xiàng)目安全建設(shè)需求，2021年12月28日北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/T 1893—2021《電力儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行規(guī)范》正式發(fā)布，以“事前預(yù)防為主、安全監(jiān)控為輔”為原則，明確了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)及退役和應(yīng)急處置要求。
與IEC、美國(guó)等儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)GB 51048—2014制定已有8年，有待修訂；針對(duì)儲(chǔ)能應(yīng)用的電池安全標(biāo)準(zhǔn)仍在制定中，儲(chǔ)能系統(tǒng)相關(guān)的電氣安全、功能安全、電池?zé)崾Э芈?、火?zāi)試驗(yàn)等相關(guān)要求有待進(jìn)一步明確。
3 儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)亟待解決的問(wèn)題
從2011年美國(guó)夏威夷發(fā)生儲(chǔ)能事故以來(lái)，儲(chǔ)能事故已伴隨儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展十多年。儲(chǔ)能安全一直被行業(yè)所重視，但從未得到根本解決。要確保儲(chǔ)能安全，首先要從設(shè)計(jì)建設(shè)之初詳細(xì)考慮各種安全風(fēng)險(xiǎn)因素和應(yīng)對(duì)措施，其次是在投運(yùn)階段做好運(yùn)維監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患并加以解決。
3.1 設(shè)計(jì)建設(shè)
GB 51048—2014《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)鋰離子電池火災(zāi)危險(xiǎn)性客觀認(rèn)識(shí)不足[11]，而大量研究表明鋰離子電池的火災(zāi)危險(xiǎn)性較高，同時(shí)由于熱失控產(chǎn)生大量的易燃易爆氣體，存在爆炸危險(xiǎn)。儲(chǔ)能的設(shè)計(jì)建設(shè)有待根據(jù)不同儲(chǔ)能技術(shù)的安全風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步明確相關(guān)的選址、布局、通風(fēng)、排煙防爆和消防安全等要求以及相應(yīng)的施工建設(shè)要求，以指導(dǎo)儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)，以及監(jiān)管部門(mén)、用戶(hù)等對(duì)儲(chǔ)能項(xiàng)目的評(píng)估。此外根據(jù)韓國(guó)儲(chǔ)能火災(zāi)調(diào)查報(bào)告電氣絕緣故障是造成事故的重要因素，有必要進(jìn)一步明確儲(chǔ)能系統(tǒng)電氣安全要求以降低火災(zāi)隱患。
3.2 運(yùn)輸
在鋰電池運(yùn)輸安全方面，UN 38.3作為國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn)，明確了鋰電池運(yùn)輸狀態(tài)條件的一系列測(cè)試要求，包括高度模擬、熱測(cè)試、振動(dòng)、沖擊、55 ℃外短路、撞擊試驗(yàn)、過(guò)充電試驗(yàn)、強(qiáng)制放電試驗(yàn)等?！秶?guó)際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》(IMDG Code)將儲(chǔ)能電池集裝箱等類(lèi)似產(chǎn)品歸類(lèi)為UN3536，并執(zhí)行SP389要求。目前針對(duì)成套儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)輸，還未有其他的明確要求。
3.3 運(yùn)維
鋰離子電池在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生衰減，為避免事故，需要對(duì)電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確計(jì)算電池健康狀態(tài)。通過(guò)對(duì)電池的健康狀態(tài)、容量、溫度、釋放氣體以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的環(huán)境溫度、告警信息等運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，對(duì)各種潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行早期預(yù)警并及時(shí)處理，有望實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能“零事故”。部分儲(chǔ)能事故是在系統(tǒng)投運(yùn)一段時(shí)間后發(fā)生，證實(shí)了有待進(jìn)一步明確儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)維監(jiān)測(cè)相關(guān)要求。
3.4 消防安全
儲(chǔ)能相關(guān)電力設(shè)備可以參考DL 5027《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》進(jìn)行消防安全管理，確定防火滅火措施，但是針對(duì)鋰離子電池的防火滅火，目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求沒(méi)有給出明確措施，可能導(dǎo)致實(shí)際項(xiàng)目難以執(zhí)行。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)程》征求意見(jiàn)稿中對(duì)于滅火介質(zhì)要求絕緣、降溫，能夠撲滅火災(zāi)且防止復(fù)燃，但從國(guó)內(nèi)外事故和相關(guān)研究來(lái)看，傳統(tǒng)的干粉、七氟丙烷、全氟己酮、CO2等滅火劑難以滿(mǎn)足該需求，3M公司在2017年8月對(duì)NFPA 855委員會(huì)表示其氣體滅火劑Novec 1230無(wú)法有效預(yù)防、阻止鋰離子電池?zé)崾Э亍４送忉槍?duì)儲(chǔ)能模組、儲(chǔ)能柜、儲(chǔ)能集裝箱等不同尺寸級(jí)別的火災(zāi)特性有待進(jìn)一步研究，這些相應(yīng)的相關(guān)要求都有待進(jìn)一步明確以便于落地執(zhí)行。
3.5 應(yīng)急救援
2019年美國(guó)亞利桑那儲(chǔ)能事故、2021年北京大紅門(mén)儲(chǔ)能事故發(fā)生人員傷亡、2021年澳大利亞儲(chǔ)能事故連燒4天、2022年美國(guó)亞利桑那儲(chǔ)能電站事故持續(xù)兩周，這些事故引發(fā)了社會(huì)廣泛關(guān)注。鋰離子電池一旦發(fā)生熱失控，滅火非常困難；此外儲(chǔ)能項(xiàng)目中鋰離子電池布置方式導(dǎo)致消防水很難直接作用于事故電池。有效的滅火手段和應(yīng)對(duì)措施仍有待行業(yè)研究。
3.6 退役回收
鋰離子電池儲(chǔ)能退役如果處置不當(dāng)可能會(huì)帶來(lái)兩大問(wèn)題：一是環(huán)境污染；二是存在嚴(yán)重的安全隱患。工信部發(fā)布的《新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》《新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池回收利用溯源管理暫行規(guī)定》和《新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》，要求對(duì)動(dòng)力蓄電池全生命周期過(guò)程實(shí)施監(jiān)測(cè)，建立動(dòng)力蓄電池回收渠道和溯源管理平臺(tái)。未來(lái)儲(chǔ)能電站的退役可借鑒動(dòng)力電池退役相關(guān)要求，但回收過(guò)程中電池運(yùn)輸、貯存以及后期處理的安全風(fēng)險(xiǎn)仍有待研究。
4 結(jié)論
儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)處于爆發(fā)式發(fā)展時(shí)期，儲(chǔ)能技術(shù)更新迭代較快，儲(chǔ)能應(yīng)用不斷創(chuàng)新，但儲(chǔ)能安全問(wèn)題依舊突出。為進(jìn)一步支撐儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的安全發(fā)展，推進(jìn)儲(chǔ)能安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制修訂，本工作歸納對(duì)比了IEC、美國(guó)和國(guó)內(nèi)主要儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)地分析和比較了各標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)近兩年典型儲(chǔ)能事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)梳理，分析了儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)亟待解決的問(wèn)題，總體有以下建議：
（1）監(jiān)管部門(mén)應(yīng)優(yōu)先推動(dòng)制定儲(chǔ)能安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在沒(méi)有可靠解決方案的情況下，從做好安全監(jiān)控、事故預(yù)防和危害控制等方向適當(dāng)提高安全準(zhǔn)入要求，減少事故發(fā)生，杜絕重大事故；
（2）盡快推動(dòng)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范、鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，從源頭為儲(chǔ)能項(xiàng)目的安全建設(shè)提供指導(dǎo)，針對(duì)實(shí)際項(xiàng)目中難以落地的要求加快推進(jìn)相關(guān)研究，支持標(biāo)準(zhǔn)未來(lái)進(jìn)一步的更新完善；
（3）鼓勵(lì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)從市場(chǎng)需求出發(fā)，從不同層面不斷提升儲(chǔ)能本質(zhì)安全和防護(hù)安全水平，大力支持儲(chǔ)能安全研究，為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂提供實(shí)際數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的落地應(yīng)用；
（4）儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)和監(jiān)管部門(mén)應(yīng)鼓勵(lì)對(duì)儲(chǔ)能事故公開(kāi)討論，分析研究事故原因，充分總結(jié)事故經(jīng)驗(yàn)，并在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制修訂中充分考慮，避免重蹈覆轍，同時(shí)積極引入保險(xiǎn)為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)未來(lái)的快速發(fā)展做好保障；
（5）鼓勵(lì)出海企業(yè)積極參與相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，做好國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)銜接，進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)安全、健康發(fā)展。
相信未來(lái)在產(chǎn)業(yè)鏈各方共同努力下，儲(chǔ)能安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，儲(chǔ)能將會(huì)迎來(lái)更為廣闊的應(yīng)用前景。
