中國儲能網(wǎng)訊：第十二屆中國國際儲能大會演講速記如下：
斯林軍：大家下午好！今天是新型儲能系統(tǒng)集成解決方案專場，我從設計院角度來看站房式電化學儲能電站如何集成，主要結合自己工程的實踐跟大家做一些探討。主要是以下方面。
儲能簡單的需求，主要是聚焦于儲能對于土地資源需求方面。
我們現(xiàn)在正處于第四次能源大變革的大時代，世界能源正從高碳化向低碳化，由化石能源向非化石能源發(fā)展，我國也一樣提出了雙碳目標，在實現(xiàn)雙碳目標的路徑上，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。儲能雖然不是新能源的主角，但它是不可或缺的重要的角色，特別是以構建新能源為主體的新型電力體系里面，儲能是關鍵支撐技術。儲能的發(fā)展必要性是很明晰的，但是儲能如何用？用在哪里？特別是如何建？這塊還是非常關鍵的，需要我們進行論證。
這張圖非常出名，這里面有一條從北方的黑河一直到云南的騰沖線——胡煥庸線，它是人口經(jīng)濟自然資源的地理分界線，西側64%的土地上僅有6%的人口，東側36%的面積卻分布了96%以上的人口。同樣，它也是能源的一個分界線。從統(tǒng)計來看，西側能源資源占到83%，生產(chǎn)量大概是75%，消費量卻不足30%。東側剛好反過來，特別是經(jīng)濟最發(fā)達的三個大灣區(qū)，京津冀、長三角、珠三角，能源資源量可以忽略不計，但是能源消費量卻超過1/3。我們儲能電站的建設也需要大量的土地資源，現(xiàn)在特別是預制艙布置方式占地比較廣，像浙江也是寸土寸金的地方，下邊結合浙江資源來談談我們在這一批示范項目建設中遇到的一些土地方面現(xiàn)實問題。
我們這次“十四五”第一批示范項目，它的分布見左邊圖，基本上分布在杭嘉湖紹和東部沿海區(qū)域，也是浙江相對經(jīng)濟比較發(fā)達和能源消費比較強的地方。20個網(wǎng)側示范項目，裝機容量約2個GWH，如按預置艙布置用地面積會達到360畝。按照浙江“七山二水一田”的資源，基本上工業(yè)土地的價格在60萬/畝。所以這樣來看一個示范項目里面最典型的50兆瓦/100兆瓦時的項目，預制艙布置（需要）18畝地，（按）土地價格60萬算的話，折算到單位造價，每瓦時要增加大概1毛1。企業(yè)能（用錢）解決的事情可能還是大家不特別關注，最后只是增加成本的事情。像地方政府許多時候對工業(yè)土地還有各種指標要求，像投資強度、容積率、畝產(chǎn)稅收。對儲能電站來說，投資強度是不成問題，但假如我們都是采用預制艙方式，那它的容積率絕對是達不到工業(yè)地塊30%以上的要求，還有畝產(chǎn)稅收，用地一多，畝產(chǎn)稅收就自然下來了，所以這一塊也是浙江一些（示范）儲能電站遇到的（最）現(xiàn)實問題。
如何來破這個題呢？從節(jié)約土地資源來看，無非是兩個（途徑）：一個是提高系統(tǒng)的集成度，第二個是造房子，容積率解決了，土地也省了。（圖）這兩個項目都是我們浙江的第一批儲能示范項目，規(guī)模也一樣，第一個項目剛剛開建，它采用了最先進的1500V液冷系統(tǒng)，預置艙內(nèi)集成了6.7兆瓦時的電池，集成度達到每個平方260度電。就像這樣高的集成度，按規(guī)范布置以后，（整個項目）還是需要18畝土地。如果采用原來風冷方案的話，可能會到25畝上下。項目二是浙江剛剛投運的蕭山電廠儲能電站，采用站房式布置，占地面積僅2400平方，三層布置，總共布置了126兆瓦時電池，還有很多房間作為辦公用房和其它用途，是綽綽有余的。
現(xiàn)在儲能電站基本上以預制艙布置為主，主要是大家對電池間的火災危險類別沒有權威認定和比較好的規(guī)范可以執(zhí)行。下面我們來看看，對站房式國內(nèi)外規(guī)范是什么情況。國家從儲能規(guī)范上來說，從GB51048（2014年），還是到后邊的修編版以及其它的國標GB還是行標DL，都沒有明令說不能建設站房式儲能電站。
我們一開始在14年版《電化學儲能電站設計規(guī)范》里面，把鋰電池和鉛酸、液流電池的火災危險性類別分為戊類，耐火二級。從實踐來看確實是偏低了，所以這個規(guī)范也在修訂，上次征求意見稿已經(jīng)發(fā)布了。里面對火災的威脅已經(jīng)有了比較明確的說明：像鉛酸電池、液流電池是很明確的，是丁類，鋰電池現(xiàn)在暫類比乙類執(zhí)行，主要是鋰電池熱失控以后火災的特性和現(xiàn)有的建筑設計防火規(guī)范里面對于火災危險性類別定義不太對的上，所以就高不就低，類比乙類執(zhí)行，對（建筑物）層數(shù)和防火分區(qū)最大允許的面積都有明確的規(guī)定。所以我覺得，只要這個規(guī)范一出來，我們建設站房式電化學儲能電站就掃清了最后一點障礙。只要我們有明確的規(guī)范、有定義以后，嚴格按照左邊的幾個規(guī)范去執(zhí)行，就不會存在任何疑惑或者是風險不可控因素。
國外標準建設這一塊的確比我們走的早更前面?！禢FPA 855》，這是第一個儲能防火消防規(guī)范，也是2020年固定儲能系統(tǒng)安裝標準。這里邊首先是對儲能技術、消防技術以及儲能的安裝規(guī)模，以及安全距離，還有控制滅火的手段進行了定義，后邊我們設計要點分析也主要結合NFPA855規(guī)定。它主要是從四個方面來考慮這個問題：
首先，電池系統(tǒng)安裝參數(shù)，我們需要確定儲能單元之間的間距，防止火勢從一個單元擴散到另外一個單元。還要確定儲能單元到一些外殼或墻壁之間的間距，當然有運維的考慮。最后需要確定火勢蔓延到頂部線纜的可能性。
其次從消防設施內(nèi)部和外部來評估我們消防設施的有效性。
第三，從防排煙的話，主要是量化爆燃的可能性，量化產(chǎn)生的熱量。這里講的是爆燃，不是講的爆炸，這是有一個非常明確的界限的。
第四，關于一些消防策略和應對，這些我們現(xiàn)在外邊看到的一些研究成果也比較多。
這幾個電站是我的一些實踐，做過的一些站房式電站。前面第一個是50兆瓦/100兆瓦時的剛剛投運的蕭山電廠儲能電站。第二個是位于寧波的舊廠房改造的16兆瓦/32兆瓦時的站房式的儲能電站。第三個是位于青海格爾木的一個共享儲能電站，32兆瓦/64兆瓦時。第四個是位于徐州的(項目)，建的比較早，還沒有照片，只有一張效果圖。
國家對安全這一塊非常重視，特別是北京大紅門事件出來以后。能源局從去年連續(xù)發(fā)布了《新型儲能項目管理規(guī)范》、《關于電化學儲能電站安全管理的通知》等多個文件，從項目立項、設計、施工、調試、驗收各個方面對電化學儲能電站的建設進行了規(guī)范。特別是今年6月份，在《25條反措》里邊，第一次把電化學儲能電站寫入了25條。安全是一個系統(tǒng)工程，不能單純理解安全等于消防，其實安全包括了像建筑消防、火災報警、氣體滅火、水消防、防排煙等多個方面。我們許多時候認為預制艙比站房式安全，我覺得這個說法有所偏頗，我們應該從五個方面來判斷它，到底它們的區(qū)別在哪里？首先，無論是哪種安裝形式，它們的設備是一樣的，它們（本體）安全是一樣的，它們區(qū)別在哪里呢？主要是大家擔心熱失控以后火災滅不了，怕火燒連營。但從我個人的理解來說，其實站房式的火災防范性或者耐火性上應該比預制艙要好。
首先我們從建筑本體來看。剛才已經(jīng)講過了，按照現(xiàn)行的《建筑設計防火規(guī)范》設計，重點考慮防火、防腐蝕、防酸等因素影響。（火災危險性）按照乙類執(zhí)行，只要這個定義了以后，后續(xù)所有的設計我們就有章可循，有規(guī)可依，我們可以嚴格按照《建筑設計防火規(guī)范》設計。
從細節(jié)上來說，首先像電池室盡量采用標準化設計，獨立分區(qū)。也就是剛才講的盡量把我們的萬一的萬一發(fā)生火災時損失限制在一個房間，6兆瓦時以內(nèi)，這個也有規(guī)定。
還有四周的隔墻，建議使用耐火極限不低于4小時的防火墻，大家看到防火墻感覺要求很高，其實很簡單，我就拿磚墻做，我的磚都是火里燒出來的，8小時、10小時都沒有問題，所以采用防火墻不一定會提升我們的成本。
像疏散門和裝修材料，這塊只要按照規(guī)范執(zhí)行就可以了。
電池室頂棚盡量不要有太多的梁或者凹凸不平的（地方），主要怕（失控后可燃）氣體集聚。
最后一點是結構上不應該考慮防爆設計這個事情。國外也僅是考慮爆燃，從來不考慮電池的防爆，電池本身可能易燃，但是絕對不易爆。我們從事故分析來看，所有鋰電池發(fā)生的爆炸事故都在于發(fā)生了事故以后，最后的電池密閉空間可燃氣體集聚以后，才會發(fā)生爆炸的危險。這塊（風險）從建筑設計上完全可以處理好，把這塊危險排除掉。
從消防設計來看，首先它的設計原則是預防為主，防消結合。左邊圖可以看到，現(xiàn)有的三大類滅火介質其實根本無法切斷電池內(nèi)部連鎖反應，像我們設計氣體滅火，主要作用是熄滅明火，降低失控的電池表面的溫度，提供更多反應時間。水的比熱最大，所以它的冷卻降溫效果最好。從國外NFPA855來看，它最后給出的滅火手段也是消防給水。所以最后萬一要滅火的話，就是大水漫灌。
所以我們在消防設計上，主要是從三方面：首先是早期的預警，設置完善的可燃氣體探測器、煙感和溫感，消防報警信號與BMS溫度信號聯(lián)合，提前判斷電池熱失控。第二，氣體滅火是一個手段，主要是為我們贏得時間。第三，我們還要考慮二次水噴淋冷卻，這時候是斷臂求生，不能讓事故再擴大化。
從防范爆炸這塊來說，防排煙很重要，像NFPA855，通風系統(tǒng)設計應能限制可燃氣體最低爆炸極限的25%以下。
電池室布置比較常規(guī)，這里大家主要看一下，像6×12米的電池室，可以擺下將近6兆瓦時的電池，集成度與40尺的集裝箱基本一致。這里比較重要一點是結構上設計時一定要考慮靜載荷均布的特點，否則設計出的房子（柱、梁）往往比較粗、比較大，造價上就浪費了。還有電池柜比較高（重），所以應該預埋槽鋼，下面要找平、焊接，安裝要牢固。另外NFPA855人家也考慮到電池線從上面走，從大紅門事故也看，北區(qū)到南區(qū)事故擴大也是通過電纜溝進行可燃氣體的傳導。
PCS一般跟變壓器布置在一起，這個時候我們充分考慮兩者的通風和散熱。
PCS變壓器房間設置建議大家跟電池間相鄰布置，盡量減少直流損失。
還有變壓器尺寸比較大，我們應該考慮有一個檢修通道，二樓的話要考慮有吊裝平臺。
PCS戶內(nèi)安裝形式，一般都會頂出風，采用自然進風、機械排風的方式。
最后看一下對于暖通設計。鋰電池非常嬌貴，可靠的熱管理設計是達到設計壽命的基本保障。溫度對電池影響分析：容量衰減、熱失控、外高溫傳導、低溫損失。特別是電池簇內(nèi)溫差控制比簇間的控制更重要，最好控制在3度，但實際做還是有點困難。暖通設計不僅僅是一個溫度控制，還有氣流組織，溫度場均布。所以剛才也說電池間盡量采用標準間，不可能每個房間都去做熱仿真。從實踐來看，像蕭山電廠儲能電站，一個房間大概是5.6到6兆瓦時，剛剛并網(wǎng)投運，經(jīng)過了浙江最熱的夏天。從最后的運行結果來看， 25個房間，126個兆瓦時，溫差最后控制在8攝氏度之內(nèi)，大部分的房間溫差在3度之內(nèi)，所以整體運行效果還是可以的。
最后這張圖是一個簡單的匯總比較，我也不展開講了。首先占地方面肯定是站房式最優(yōu)，從消防來說我覺得各有優(yōu)劣，做的好的話，電池間耐火時間比預制艙更好。建設時期相對來說預制艙好一點，但是（站房式在）能耗、壽命、運維全方面碾壓預制艙。
謝謝大家。
