中國儲能網(wǎng)訊：
摘 要 儲能是構建新型電力系統(tǒng)、實現(xiàn)雙碳目標的重要支撐技術。綠色儲能將環(huán)境保護、資源節(jié)約和能源優(yōu)化的理念貫穿于產品的全生命周期環(huán)節(jié)，是雙碳背景下新型儲能產業(yè)和技術發(fā)展的必然趨勢。本文分析了國內外推動綠色產業(yè)發(fā)展的相關法規(guī)和標準情況，結合儲能技術路線、產業(yè)鏈構成和生命周期評價等多維度分析，提出綠色儲能標準評價體系的構建思路。綠色儲能標準除綠色產品外，還應考慮綠色設計、綠色制造、綠色運維和綠色回收，覆蓋儲能全生命周期。針對綠色儲能產品標準，分析了評價指標的選取和基準值的確定方法，提出一級指標包括資源屬性、能源屬性、環(huán)境屬性和品質屬性，二級指標分別包括回收利用率、綜合能耗、碳足跡等，其中品質屬性應作為其他屬性評價的前提或基礎。最后，以儲能用鋰離子電池模組為例分析了綠色儲能產品標準的制定思路，并概述了其他綠色儲能標準的制定方案。本文旨在推動綠色儲能技術開發(fā)，為綠色儲能標準的制定和完善提供參考，助力新型儲能產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
關鍵詞 新型儲能；綠色儲能；標準；綠色產品；可持續(xù)發(fā)展
推動能源生產結構多元化發(fā)展、構建新型電力系統(tǒng)是我國實現(xiàn)雙碳目標的重要途徑。在政策支持和技術進步的推動下，可再生能源已成為我國新增裝機和新增發(fā)電量的主體。但是，風能、太陽能等新能源發(fā)電具有隨機性、波動性和間歇性特點，大規(guī)模接入會對電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運行帶來沖擊。儲能可以有效提高新能源電力并網(wǎng)的可靠性和靈活性，提高風電和光伏發(fā)電的利用率，是新能源大規(guī)模發(fā)展和能源互聯(lián)網(wǎng)建設的關鍵支撐技術。
抽水蓄能是當前大規(guī)模儲能的主要技術，其他新型儲能，特別是電化學儲能技術的開發(fā)和工程化應用近年來也取得了重大進展。我國從產業(yè)引導、技術創(chuàng)新、市場機制等方面出臺多項支持儲能發(fā)展的政策，推動新型儲能向規(guī)模商業(yè)化方向發(fā)展。截至2023年底，全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規(guī)模達31.39 GW/66.87 GWh，平均儲能時長2.1小時；2023年新增裝機規(guī)模約22.60 GW/48.70 GWh。
新質生產力的本質是綠色生產力，儲能在支撐能源綠色低碳轉型的同時，其自身的綠色發(fā)展也至關重要。本文作者之一陳永翀教授最早于2020年4月在新華網(wǎng)發(fā)表文章《構建市場應用導向的綠色儲能技術創(chuàng)新體系》，提出針對具體應用場景開發(fā)不同的儲能技術，從材料、器件、系統(tǒng)和應用等多個層面協(xié)同創(chuàng)新，通過顛覆性技術降低儲能成本，提升電化學儲能系統(tǒng)的安全性能至完全可控等級，并需充分考慮環(huán)境負荷和資源再生的全產業(yè)鏈設計與應用。2022年8月，承擔國家能源局課題《新型儲能可再生技術發(fā)展與商業(yè)模式研究》，從儲能技術和商業(yè)模式兩方面研究了綠色儲能的實現(xiàn)途徑。2023年9月開始在清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院建設綠色儲能研究所，重點開展綠色儲能技術開發(fā)和產業(yè)示范工作。其間2022年1月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，明確提出“加快建立以企業(yè)為主體、市場為導向、產學研用相結合的綠色儲能技術創(chuàng)新體系”。
綠色儲能也稱“可再生儲能”，是指儲能全產業(yè)鏈具有可再生利用和可持續(xù)發(fā)展的屬性，通過長效設計、低碳制造、高效運維和綠色回收技術的突破和循環(huán)經(jīng)濟商業(yè)模式的應用，使儲能系統(tǒng)在滿足(安全和質量)品質要求的前提下，具有良好的資源屬性、能源屬性和環(huán)境屬性，以更好地支撐能源的可再生發(fā)展和新型儲能產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前新型儲能技術和產業(yè)規(guī)模發(fā)展較快，但針對綠色屬性評價開展的研究還處于起步階段，亟須加強上下游產業(yè)鏈融合，將綠色發(fā)展理念融入儲能系統(tǒng)全生命周期的技術開發(fā)和標準建設，以促進產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
1 國內外推動產業(yè)綠色發(fā)展的相關法規(guī)及標準情況
全球經(jīng)濟發(fā)達國家和地區(qū)積極推行低碳和綠色發(fā)展政策，歐盟新電池法的實施對新型儲能產業(yè)的綠色發(fā)展產生了重要影響。我國也出臺了系列文件和政策，引導低碳綠色循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的建設，并制定了系列綠色產品和綠色制造相關的國家標準。
1.1 國際發(fā)展概況
美國近幾年推出了系列行政命令推進碳減排工作，例如《應對國內外氣候危機的行政命令》《清潔未來法案》等，2023年4月發(fā)布《美國國家創(chuàng)新路徑》，加快推進清潔能源關鍵技術創(chuàng)新，提出2035年實現(xiàn)電力領域零碳排目標。歐盟于2023年發(fā)布《綠色新政工業(yè)計劃》及《凈零工業(yè)法案(Net Zero Industry Act)》，提出的戰(zhàn)略凈零技術包括太陽能、風電、電池/儲能技術等。韓國政府于2022年3月頒布《碳中和與綠色發(fā)展基本法》，并于2023年3月發(fā)布了計劃綱要和具體實施方案，制定了十大中長期溫室氣體減排政策。日本于2023年2月通過“實現(xiàn)綠色轉型的基本方針”，未來10年日本政府和私營部門投資將超過150萬億日元(約1.1萬億美元)實現(xiàn)綠色轉型并同步脫碳、穩(wěn)定能源供應和促進經(jīng)濟增長。
儲能作為清潔低碳能源發(fā)展的重要支撐技術，獲得了較大力度的政策支持。歐盟、美國、澳大利亞等均制定了產業(yè)規(guī)劃、財稅支持、市場規(guī)則等政策促進儲能的綠色發(fā)展。例如，歐美國家已采取實質行動落實本土鋰離子電池回收產能建設。2023年8月17日《歐盟電池和廢電池法規(guī)》生效，將工業(yè)電池產業(yè)的低碳要求提升至新的高度，針對電池全生命周期提出碳足跡、電池回收和循環(huán)材料、盡職調查等方面的要求。相關政策法規(guī)將積極助推新型儲能產業(yè)的綠色發(fā)展。
標準方面，ISO 14000系列標準針對環(huán)境管理方針、環(huán)境影響、環(huán)境目標、實施方案、糾正措施和管理評審等作出規(guī)定，旨在推動企業(yè)和社會團體等組織合理配置和節(jié)約資源，減少人類活動對環(huán)境的影響。其他針對碳足跡提出的國際標準主要有《產品與服務生命周期溫室氣體排放的評價規(guī)范》(PAS 2050:2011)、《產品生命周期核算與報告標準》(GHGP rotocol：2011)以及《產品碳足跡量化與交流的要求與指導技術規(guī)范》(ISO 14067:2013)。這些國際標準可為綠色儲能的環(huán)境屬性評價提供重要參考和借鑒。
1.2 國內發(fā)展概況
2021年12月，國務院印發(fā)《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》，提出2025年全國單位國內生產總值能源消耗比2020年下降13.5%的目標，明確了節(jié)能減排重點工程和政策機制。國家發(fā)展改革委、國家能源局于2022年1月發(fā)布《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》，提出“十四五”時期，基本建立推進能源綠色低碳發(fā)展的制度框架，形成比較完善的政策、標準、市場和監(jiān)管體系。2022年1月，國家發(fā)改委和能源局發(fā)布《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，提出“加快建立以企業(yè)為主體、市場為導向、產學研用相結合的綠色儲能技術創(chuàng)新體系”。2023年11月，中美兩國發(fā)表關于加強合作應對氣候危機的陽光之鄉(xiāng)聲明，決定啟動“21世紀20年代強化氣候行動工作組”，聚焦聯(lián)合聲明和聯(lián)合宣言中確定的合作領域，包括能源轉型、甲烷、循環(huán)經(jīng)濟和資源利用效率、低碳可持續(xù)省/州和城市等主題。
標準方面，我國2017年發(fā)布和實施《綠色產品評價通則》國家標準，規(guī)定了綠色產品的基本原則、評價指標和評價方法，之后陸續(xù)發(fā)布實施了綠色工廠、綠色制造、綠色物流等相關領域國家標準(表1)。部分行業(yè)也發(fā)布了綠色產品評價標準，例如機械產品、塑料制品、涂料、輪胎等相關產品的評價標準。國家標準《溫室氣體產品碳足跡量化要求和指南》(GB/T 24067—2024)于2024年10月1日起正式實施，規(guī)定了產品碳足跡(CFP)和部分產品碳足跡(PCFP)量化和報告的原則、要求和指南，在產品碳足跡影響評價中增加了產品碳足跡計算公式和全球增溫潛勢(GWP)參考值。此外，我國發(fā)布了大量與綠色發(fā)展相關的行業(yè)標準、地方標準和團體標準，為相關行業(yè)的綠色發(fā)展提供了指導。
表1 綠色產品或綠色制造相關通用國家標準
儲能領域，目前尚無專門的綠色低碳發(fā)展相關標準，但已發(fā)布了《電化學儲能電站環(huán)境影響評價導則(GB/T 42318—2023)》《電池工業(yè)污染物排放標準(GB 30484—2013)》等標準。碳足跡相關標準的制定正在加快推進，國家標準《產品碳足跡 量化要求》《碳排放核算與報告要求 第XX部分：廢棄電池處理處置企業(yè)》《碳排放核算與報告要求 磷酸及磷酸鹽企業(yè)》《碳排放核算與報告要求 第XX部分：炭素材料生產企業(yè)》《碳排放核算與報告要求 第XX部分：鉛冶煉企業(yè)》等系列標準正在起草或征求意見。另外，中國電子節(jié)能技術協(xié)會制定的《鋰離子電池產品碳足跡評價導則》團體標準系列包括了正極材料、負極材料、電解液、隔膜、電池管理系統(tǒng)等內容，深圳市質量檢驗協(xié)會制定的《碳足跡評價技術要求》團體標準系列中包含了鋰電池電芯、鋰電池正負極功能材料、便攜式儲能電源等內容。
2 綠色儲能標準體系架構的多維度分析
綠色儲能標準評價體系應充分考慮儲能產品技術類型多、產業(yè)鏈環(huán)節(jié)復雜等特點，分別針對不同儲能技術路線，對產業(yè)鏈上中下游關鍵產品及應用進行評估，建立覆蓋全生命周期環(huán)節(jié)的評價標準體系。
2.1 儲能技術路線
傳統(tǒng)儲能技術以抽水蓄能為主，裝機容量占比最大，但其存在建設周期長、地形因素限制大等局限性。以電化學儲能為主的新型儲能技術整體呈現(xiàn)出加速發(fā)展趨勢，應用需求不斷拓展。新型儲能技術以輸出電力為主，主要包括電化學儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、氫(氨)儲能、熱(冷)儲能等幾種類型。電化學儲能以其高能量密度和適用場景廣泛等技術特點脫穎而出，相較于其他儲能技術發(fā)展更為成熟，已經(jīng)成為推動新型儲能產業(yè)發(fā)展的重要動力。
我國持續(xù)推進儲能技術標準的制修訂工作。抽水蓄能技術發(fā)展較早，基本上在2018年已經(jīng)完成了主要標準的制定工作，包括關鍵設備的技術導則、試驗規(guī)程及電站檢修導則等。不同技術類型的新型儲能標準逐步完善，鋰離子電池、全釩液流電池、鉛炭電池、壓縮空氣儲能、儲熱系統(tǒng)、鈉離子電池均發(fā)布了國家標準，用于規(guī)范儲能系統(tǒng)的性能檢測和相關指標要求(表2)。飛輪儲能已經(jīng)下達了國家標準制定計劃，處于起草階段。氫能領域發(fā)布了《氫能產業(yè)標準體系建設指南(2023版)》，計劃到2025年制修訂30項以上氫能國家標準和行業(yè)標準，其中儲能是氫能應用的重要領域之一。
表2 不同新型儲能技術領域的國家標準
鋰離子電池是目前新型儲能中的主要電化學儲能技術類型，且上游鋰資源供應的穩(wěn)定性問題及《歐盟電池和廢電池法規(guī)》的相關要求都與綠色發(fā)展密切相關，因此綠色標準的制定應首先提上日程。其他儲能技術也應納入綠色儲能標準體系的范圍，但需要考慮不同儲能技術在材料體系、制造工藝、系統(tǒng)構成等方面存在差異，綠色屬性的評價既要考慮不同技術路線橫向比較的合理性，又要體現(xiàn)各種儲能技術中同類產品之間的屬性差異。
2.2 產業(yè)鏈構成
儲能產業(yè)鏈上游通常以材料或關鍵設備供應為主，中游主要是工程建設、核心裝備生產及系統(tǒng)集成，下游以系統(tǒng)應用和運維為主，并在生命周期結束后予以回收。不同儲能技術的產業(yè)成熟度和產業(yè)鏈構成情況不盡相同，在資源約束、技術成熟度、能源及環(huán)境屬性等方面均存在較大差異。目前電化學儲能產業(yè)鏈相對成熟，已經(jīng)形成了系列國家標準，包括上游材料性能要求、中游設備制造和下游的并網(wǎng)、運維、回收等都有相關標準可參照執(zhí)行(表3)。電化學儲能領域還針對不同儲能技術制定了相應的行業(yè)標準、地方標準和團體標準，數(shù)量合計近百項。
表3 電化學儲能產業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)的國家標準
其他類型的新型儲能技術目前市場化程度相對較低，國家標準和行業(yè)標準數(shù)量相對較少，團體標準的制定進程較快，數(shù)量較多。以壓縮空氣儲能為例，目前已發(fā)布國家標準1項，行業(yè)標準1項，國家標準計劃2項，團體標準18項(表4)。飛輪儲能、熱(冷)儲能等技術均已制定團體標準十余項，在產業(yè)鏈標準體系完善方面起到了積極作用。
表4 壓縮空氣儲能標準及產業(yè)鏈環(huán)節(jié)
綠色儲能的評價標準應充分考慮不同技術的產業(yè)鏈供應情況。例如，壓縮空氣儲能系統(tǒng)主要包括高壓儲氣系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、膨脹發(fā)電系統(tǒng)等，上游核心設備以金屬部件為主，但通常需要考慮選址要求，開展地質勘探和設計等工作。而電化學儲能產業(yè)上游則以電池原材料及零部件供應為主，關鍵材料的性能提升及資源的穩(wěn)定供應是產業(yè)關注的重點，因此在上游原材料的開采、供應及資源回收再生利用方面關注度更高。
中游的儲能系統(tǒng)作為整體進行產品綠色評估是綠色標準體系建設的核心內容，但上游的材料、設備等也可作為獨立的產品，制定相應的綠色標準，例如，鋰離子電池正極材料的綠色評價標準。這樣有助于推動產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)積極提升綠色發(fā)展意識，也有利于形成完整的產業(yè)鏈評估體系。
2.3 生命周期評價
綠色儲能標準體系范圍應覆蓋儲能全生命周期，圍繞“長效設計、低碳制造、高效運維、綠色回收”四個核心環(huán)節(jié)進行分析。①長效設計是指在產品開發(fā)初期即充分考慮產品的資源屬性、修復再生及回收再利用等問題，力求產品在全生命周期中最大限度地降低資源消耗、節(jié)約能源、減少污染排放等，可以通過制定“綠色設計”或“生態(tài)設計”標準提出相應要求。②低碳制造對應生命周期中的生產制造環(huán)節(jié)，是通過使用綠電、提高效率、優(yōu)化工藝等方式，對制造過程的資源和能源消耗進行把控，減少碳排放和廢棄物的產生，相應的要求可以通過“綠色制造”或“綠色工廠”標準進行規(guī)范。③高效運維對應生命周期中的產品使用環(huán)節(jié)，新型儲能系統(tǒng)的高效運維包括安全運行、智能維護和科學調度三個方面，要求儲能系統(tǒng)實現(xiàn)本質安全，可以修復再生，并匹配應用場景的高效運行，可以相應地制定“綠色運維”管理標準。④綠色回收對應生命周期的報廢環(huán)節(jié)，技術途徑包括節(jié)能、減排和提效三個方面，要求核心材料回收率達到較高水平，回收過程低能耗、無污染，可以通過“綠色回收”標準體現(xiàn)先進綠色回收技術的要求。
2.4 綠色儲能標準體系構成
根據(jù)以上分析，制定綠色儲能標準體系表(表5)，涵蓋不同儲能技術類型，除綠色產品外，還包括綠色設計、綠色制造、綠色運維和綠色回收等不同產業(yè)環(huán)節(jié)。抽水蓄能與新型儲能技術在產品規(guī)模、建設要求、運維管理等各環(huán)節(jié)均存在較為顯著的差異性，綠色評價的側重點有所不同，但同樣有必要開展相關屬性的評估，以減少其生命周期內對環(huán)境和資源造成的負面影響。
表5 綠色儲能標準體系構成
注：其他技術類型包括所有新型儲能技術路線，可分別形成體系表中的單獨一行。由于數(shù)量較多，表中不逐一列出。
我國《新型儲能標準體系建設指南》中，將新型儲能標準體系框架分為基礎通用、規(guī)劃設計、設備試驗、施工驗收、并網(wǎng)運行、檢修監(jiān)測、運行維護、安全應急八個方面。綠色儲能標準針對綠色屬性的評價自成體系，有助于推動綠色發(fā)展理念的深入貫徹，其中新型儲能相關標準可與現(xiàn)有標準體系框架進行結合，例如基礎通用方面可制定《新型儲能系統(tǒng)綠色評價方法》《新型儲能產品綠色制造評價方法》等，規(guī)劃設計方面包括不同儲能技術的《綠色設計評價方法》，運行維護方面包括不同儲能技術的《綠色運維評價方法》。儲能產品的回收利用目前未在新型儲能標準體系框架中體現(xiàn)，但對于產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展尤為重要，因此在綠色儲能標準體系中，不同儲能技術的《綠色回收評價方法》標準必不可少。
3 綠色儲能產品評價指標分析
綠色產品評價標準是綠色儲能標準體系建設的核心內容之一。綠色儲能產品評價指標應客觀、全面，且可測量、可比較。參照《綠色產品評價通則(GBT 33761—2017)》，一級指標包括資源屬性、能源屬性、環(huán)境屬性和品質屬性，二級指標分別從儲能產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)進行提取(圖1)。綠色儲能產品評價指標可分為定性指標和定量指標，定性指標應滿足性能、安全、環(huán)保、能耗等方面的法律法規(guī)或相關標準要求，定量指標應明確具體的測量方法和指標要求。
圖1 綠色儲能產品評價指標
3.1 資源屬性
資源屬性重點關注原材料節(jié)約、資源可再生利用等方面的指標，主要與上游設備或原材料的供應相關，包括資源稀缺性、回收利用率、水資源及其他資源等二級指標?；厥绽寐适莾δ墚a品資源屬性的代表性指標，通過材料回收利用率和產品可再生材料投入比例的提升，可以降低對礦產資源開采的依賴，促進循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。
資源屬性評估應包括以下內容：
（1）資源稀缺性，特別是儲量小、產能低、供應鏈脆弱的不可再生資源，例如稀土、貴金屬等，作為儲能產品上游的原材料來源時，需要考慮供應鏈安全問題，避免因外界不可控因素導致經(jīng)濟成本攀升或供應鏈斷裂等情況的發(fā)生。
（2）回收利用率，儲能產品報廢后通過回收處理可實現(xiàn)材料的循環(huán)再生利用，包括關鍵材料和配件等。通過定量評價資源再生后的重復利用情況，鼓勵儲能新產品提高再生料的使用比例，緩解資源焦慮，減少廢棄物隨意處置造成的環(huán)境壓力。
（3）水資源，可通過定量指標的制定進行評估，主要包括水資源消耗量和水資源循環(huán)利用率。水資源情況涉及儲能系統(tǒng)全產業(yè)鏈，例如物理儲能系統(tǒng)上游設備多使用機械設備，其中鋼鐵材料的水資源消耗仍有下降需求。根據(jù)相關政策，鋼鐵行業(yè)“到2025年，水資源消耗強度降低10%以上”。中游主要考慮設備或部件生產過程中的水資源用量及循環(huán)利用情況。下游包括儲能系統(tǒng)運維過程中用于冷卻和消防等的水資源用量、儲能系統(tǒng)及材料回收過程中的水資源消耗等。
（4）土地資源，考慮儲能系統(tǒng)在裝備選址方面的特殊要求，例如抽水蓄能的上下游水庫選址、壓縮空氣儲能的洞穴選址、電化學儲能的占地需求情況等。
3.2 能源屬性
能源屬性重點關注生產和使用過程中的能源消耗情況和可再生能源利用情況，在儲能產業(yè)的上中下游各環(huán)節(jié)均有相應的綠色指標，主要包括綜合能耗、運維能耗、物流能耗、回收能耗和可再生能源利用率。可再生能源利用率的提升是綠色制造或綠色工廠建設的重要內容，在綠色產品評價中也有相應體現(xiàn)。
綜合能耗貫徹儲能產品全產業(yè)鏈，可以作為儲能產品能源屬性的代表性指標進行分析。綜合能耗分析包括原材料開采過程及關鍵設備或產品的生產能耗。生產能耗是將各種能源折算為標準煤，通過單位產品綜合能耗的監(jiān)測和計算，可以定量評價產品生產過程中能源消耗量?！毒C合能耗計算通則》(GB/T 2589—2020)中提出了各種能源折標準煤系數(shù)、電力和熱力折標準煤系數(shù)。不同儲能技術的上游材料都可根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計形成定量的評價指標，進一步綜合比較，形成綠色儲能的指標基準。
運維能耗是產業(yè)鏈下游環(huán)節(jié)在儲能系統(tǒng)使用過程中的能源屬性指標。運維能耗也可通過運維能效指標進行分析，儲能系統(tǒng)能量轉換效率低，或需要額外的能源消耗以保障其正常運行，都會降低系統(tǒng)的綜合效率，增加能源損耗。
物流能耗貫徹儲能系統(tǒng)全生命周期，但與企業(yè)的生產和市場布局情況有關，因此鼓勵企業(yè)關注物流能耗情況，可以不作為儲能系統(tǒng)綠色屬性的必要評價指標，而作為參考指標或加分項予以考慮。
回收能耗是指儲能產品報廢后進行回收處理過程中的能源消耗情況?；厥漳芎牡脑u價有助于促進回收技術和管理水平的提高，同時帶動企業(yè)開發(fā)具有易回收特性的新型儲能技術。
國家發(fā)改委等多部門于2022年聯(lián)合發(fā)布《促進綠色消費實施方案》，提出加強高耗能企業(yè)使用綠色電力的剛性約束，各地可根據(jù)實際情況制定高耗能企業(yè)電力消費中綠色電力最低占比。我國目前實施“新增可再生能源電力消費量不納入能源消費總量控制”的政策，綠電交易自2021年起啟動，交易規(guī)則日漸成熟，因此企業(yè)在生產過程中可通過各種方式提高綠電使用比例，降低綜合能耗。如果將綠色電力消耗納入綜合能耗計算之內，則結合綜合能耗和可再生能源利用率，通過分別對不可再生能源消耗量及可再生能源消耗量進行分析，才能夠全面體現(xiàn)產品生產的能耗情況。
3.3 環(huán)境屬性
綠色儲能產品的環(huán)境屬性評價包括大氣環(huán)境影響、水環(huán)境影響、土壤環(huán)境影響、物理性污染影響，旨在評估產品全生命周期對大氣環(huán)境和水土環(huán)境的影響。其中，碳足跡對大氣環(huán)境有重要影響，在雙碳背景下有必要予以重點關注，是環(huán)境屬性的代表性指標。
環(huán)境屬性評估指標貫穿全產業(yè)鏈環(huán)節(jié)，包括材料制備、產品生產、電站建設和運維、產品報廢回收等過程。大氣環(huán)境影響包括揚塵、揮發(fā)性氣體、有毒有害廢氣和二氧化碳排放等因素的評估。水環(huán)境影響包括生產廢水排放、化學試劑或電解液等的泄漏或廢棄處理等。土壤環(huán)境影響包括礦產開采影響、產品有害物質的潛在影響、施工垃圾廢棄、生產廢渣、危險化學品處置不當?shù)瓤赡茉斐傻挠绊憽Ｎ锢硇晕廴居绊懓ㄔ肼?、振動以及各種可能產生的輻射等。
上游原材料應使用滿足相關標準的環(huán)境負荷低、對人體無害的物質，或在儲能產品全生命周期內不會排放相關有毒、有害、污染性成分的材料。原材料所需礦產開采方面，應避免違規(guī)開采造成嚴重環(huán)境危害，包括水土流失、礦坑造成的地面沉降、生物多樣性的破壞以及采礦過程中含化學物質的廢水對地下水的污染等。此外，可提出對原材料供應商的綠色認證要求，除具體材料外，從其環(huán)境保護意識、安全衛(wèi)生意識和環(huán)境認證等方面進行全面評估。
生產排放重點評估生產過程中的工業(yè)“三廢”排放情況，包含廢水、廢氣、廢渣。企業(yè)可進行定量監(jiān)測，應滿足相關標準要求，并持續(xù)開發(fā)低碳制造技術，尤其在高排放工藝環(huán)節(jié)進行創(chuàng)新，以提升儲能產品的綠色屬性。
建設運維階段關注儲能系統(tǒng)對周邊環(huán)境產生的影響，例如鋰離子電池發(fā)生安全事故后，可能因燃燒造成有害氣體擴散或碳排放的增加，該情況下應進行環(huán)境影響分析和處理預案，及時控制或消除相關影響。
產品回收包括梯次利用、修復再生或材料回收等較多路徑，相關環(huán)節(jié)均應考慮如何安全、無污染、充分地進行儲能電池及其他部件回收，降低回收利用難度和回收過程中的三廢排放、提高回收利用率。
目前國際上以歐美為代表的國家已經(jīng)率先出臺了碳足跡、碳標簽等相關政策，我國也在部分領域進行了試點。生命周期評價方法(life cycle assessment，LCA)通常是評價某一過程、產品或事件從原料投入、加工制作、使用到廢棄的整個生態(tài)循環(huán)過程中環(huán)境負荷的定量方法?；贚CA分析方法的碳足跡評價是電池行業(yè)逐漸開始關注的重要指標，在綠色儲能標準體系中可以在較大程度上體現(xiàn)儲能產品的環(huán)境屬性。根據(jù)歐盟相關法規(guī)，企業(yè)需要提供包含碳足跡在內的數(shù)字電池護照才能夠進入歐盟市場。需注意的是，電池護照與綠色儲能標準在碳足跡、材料回收等方面的內容具有交集，但各自側重點有所不同。電池護照除碳足跡、循環(huán)利用等要求外，還需要提供電池材料組成、電池性能數(shù)據(jù)、供應鏈盡職調查、各種符合性聲明等，以數(shù)字化平臺為支撐，形成電池產品的全生命周期跟蹤服務。綠色儲能標準中，碳足跡作為產品環(huán)境屬性的重要評價指標，需要予以重視，但碳足跡評價不是產品環(huán)境屬性評價的全部，更不是儲能產品綠色評價的唯一標準；此外，綠色儲能產品標準不要求必須向客戶提供電池材料組成、供應鏈盡職調查等內容。
3.4 品質屬性
綠色儲能的品質屬性主要針對儲能設備及儲能系統(tǒng)進行評價，以產品的質量標準和安全標準為主，產品的質量、安全及應用應達到相關國家標準或行業(yè)標準的要求。綠色儲能產品的品質屬性應作為其他屬性評價的前提或基礎，安全性能或使用性能不能達到要求的產品不具備進一步開展其他綠色屬性評價的資質。
儲能產品的安全生產和安全運行是其推廣應用的基本要求。安全性能可根據(jù)相關規(guī)范或標準進行分級管理，形成定性評價指標。儲能產品的性能質量包括使用壽命、功率及能量特性等評估指標，其中儲能產品的使用壽命直接影響其對能源有效利用的貢獻度。對于儲能產品制造商而言，在產品設計、工藝制定和材料采購環(huán)節(jié)就應該制定覆蓋產品全生命周期的綠色計劃，并評估綠色計劃是否在經(jīng)濟效益和環(huán)境效益方面符合企業(yè)的發(fā)展，保障綠色計劃能夠得到有效的執(zhí)行。
4 綠色儲能產品標準制定方案
綠色儲能產品標準的制定應結合產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和標準制定需求，具體遵循以下流程：選取評價指標、制定測試方法、積累行業(yè)數(shù)據(jù)、確定基準值或評價等級，最后形成較為完善的評價標準體系。
4.1 綠色儲能產品標準的制定思路
綠色儲能產品評價指標(圖1)應涵蓋儲能全生命周期的能源、資源、環(huán)境和品質屬性，從原材料選擇、制造過程、使用環(huán)節(jié)以及產品廢棄后的回收處理等各環(huán)節(jié)進行綠色化綜合評估。
指標要求的提出有基準值判定和評分分級認證兩種方式?；鶞手蹬卸ǚ绞绞瞧渌袠I(yè)綠色產品標準普遍采用的方法，針對各項指標制定基準值，符合基準值要求即可評定為綠色產品，例如《綠色產品評價 塑料制品》《綠色產品評價 涂料》《綠色產品評價 紡織產品》等。評分分級認證方式是對各類指標提出控制項和評分項，經(jīng)過加權計算后根據(jù)得分情況劃分等級，參考《綠色建筑評價標準》，將綠色建筑劃分為基本級、一星級、二星級、三星級4個等級，當滿足全部控制項要求時為基本級，在此基礎上滿足進一步的分值要求時可評定為一至三等級，三星級為最高等級。最終可通過對各個評價指標進行評分及權重占比的分析，確定綠色等級劃分依據(jù)，形成完整的綠色儲能標準體系，為綠色儲能產業(yè)的發(fā)展提供依據(jù)。
具體標準的制定應從產業(yè)化程度較高的儲能技術類型入手，逐步覆蓋所有儲能產品，形成完整的標準系列，例如《綠色產品評價 鋰離子電池儲能系統(tǒng)》《綠色產品評價 液流電池儲能系統(tǒng)》《綠色產品評價 飛輪儲能系統(tǒng)》等。
4.2 綠色儲能產品標準制定示例
以《綠色產品評價 儲能用鋰離子電池》的制定為例，標準應包括范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、產品評價要求、評價方法等內容。標準的核心是明確產品各個評價指標的要求和判定依據(jù)。部分指標已有一定的行業(yè)數(shù)據(jù)積累基礎可供參考。例如，資源屬性方面，回收利用率指標可參考《歐盟電池與廢電池法規(guī)》，其中提出鋰離子電池活性材料中鈷、鋰、鎳再生料的使用比例要求，2030年分別不低于16%、6%和6%，2035年分別不低于26%、12%和15%。能源屬性方面，綜合能耗指標包括上游材料生產和中游儲能系統(tǒng)生產的綜合能耗，我國工信部2020年發(fā)布《石墨行業(yè)規(guī)范條件》，對不同石墨產品的綜合能耗提出要求，例如“高純石墨：高溫法不高于1000千克標煤/噸，化學法不高于185千克標煤/噸?！?021年對鋰離子電池企業(yè)的綜合能耗提出要求，應≤400 kgce/萬Ah。環(huán)境屬性方面，《電化學儲能電站環(huán)境影響評價導則》(GB/T 42318—2023)提出從電站建設期、運行期及服務期滿后不同時段進行電站環(huán)境影響的評價內容和保護措施，《電池工業(yè)污染物排放標準》(GB 30484—2013)規(guī)定了電池工業(yè)企業(yè)水和大氣污染物排放要求。品質屬性方面，安全保障指標可參考《電化學儲能電站安全規(guī)程》(GB/T 42288—2022)，性能質量指標可參考《電力儲能用鋰離子電池》(GB/T 36276—2023)等相關標準的要求。綠色指標要求的提出需要在有效檢測方法的基礎上，經(jīng)過一定規(guī)模的測試，廣泛積累行業(yè)數(shù)據(jù)后進行研究確定。例如資源屬性方面，稀缺資源指標的要求既要考慮鋰離子電池不同材料體系的差別，又要兼顧鋰離子儲能電池與其他儲能技術之間的橫向綜合比較，因此其基準值的提出需要進行更為全面的分析和論證。能源屬性方面，綜合能耗和可再生能源利用率可能隨著新能源產業(yè)的發(fā)展而逐漸發(fā)生變化，因此需要切實開展相關數(shù)據(jù)的調研分析工作，制定合理的評價方法和指標要求，并跟蹤產業(yè)發(fā)展情況，適時進行標準修訂。環(huán)境屬性方面，鋰離子電池領域的碳足跡相關研究正在開展，包括上游材料供應環(huán)節(jié)、回收利用環(huán)節(jié)等，企業(yè)應盡早開展電池碳足跡的核算工作，識別關鍵排放環(huán)節(jié)，為后續(xù)降低電池碳足跡提供數(shù)據(jù)基礎。品質屬性方面，儲能產品的安全性是市場應用的基礎，需研究制定系統(tǒng)級的安全管理規(guī)范及安全分級制度，在綠色儲能標準中將安全性能評價作為其他屬性評價的前置要求，未滿足安全要求的儲能產品不具備進行其他綠色屬性評價的條件。在各項指標的基準值要求和判定依據(jù)逐步明確的基礎上，可以考慮進一步的分級賦分和等級劃分，逐步形成完善的鋰離子電池綠色產品評價標準。表6為包含各項指標的儲能用鋰離子電池模組綠色產品評價示例表。
表6 儲能用鋰離子電池模組綠色產品評價示例表
注：*代表不同數(shù)值。本表內容僅為示例，不等同于實際標準制定內容。
5 其他綠色儲能標準制定方案
綠色儲能產品標準是綠色儲能的核心指標之一，除了綠色儲能產品標準以外，尚需進一步完善綠色儲能的其他標準，包括設計標準、制造標準、運維標準和回收標準。
5.1 綠色儲能設計標準
綠色設計或生態(tài)設計是指按照全生命周期的理念，在產品設計開發(fā)階段系統(tǒng)考慮原材料獲取、生產制造、包裝運輸、使用維護和回收處理等各個環(huán)節(jié)對資源環(huán)境造成的影響，力求產品在全生命周期中最大限度降低資源消耗、盡可能少用或不用含有有害物質的原材料，減少污染物產生和排放，從而實現(xiàn)環(huán)境保護的活動。國家標準《生態(tài)設計產品評價技術規(guī)范 電池產品》(GB/T 40583—2021)規(guī)定了鋰離子電池、鋅負極原電池和鉛酸蓄電池生態(tài)設計評價的指標要求，主要包括產品限用物質、材料種類和數(shù)量、產品包裝、清潔生產及電池性能等方面的要求。
儲能系統(tǒng)的綠色設計首先應關注綠色材料的選擇和設計，減少或避免有毒有害或資源有限的材料，并盡可能采用可再生原材料。此外，還應考慮生產制造流程的優(yōu)化，降低生產難度，減少生產能耗和排放；通過可拆卸易回收結構的設計，降低產品報廢后的回收難度，提高回收利用率；通過維護再生等方式，提高儲能系統(tǒng)的使用壽命。例如，半開放鋰漿儲能專用電池采用厚電極、可維護再生和安全劑注入設計思路，從設計階段即考慮儲能系統(tǒng)“高安全、低成本、易回收”目標的實現(xiàn)，提高儲能專用電池的綠色化水平。
5.2 綠色儲能制造標準
綠色制造是在生產制造過程中統(tǒng)籌考慮產業(yè)結構、能源資源、生態(tài)環(huán)境等因素，減少能源消耗量，降低碳排放水平和環(huán)境影響，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益的協(xié)調優(yōu)化。根據(jù)國家標準《綠色制造 屬性》(GB/T 28616—2023)，綠色制造包括資源能源屬性、生態(tài)環(huán)境屬性、健康安全屬性。資源能源屬性包括資源方面的消耗量、可回收利用率、可降解性等指標，以及能源方面的消耗量、能源效率、可再生性等指標。生態(tài)環(huán)境屬性包括廢棄、廢水、固體廢物、溫室氣體和其他方面。健康安全屬性包括有害物質危害、爆炸性危險、電氣危險等評估內容。
綠色儲能制造標準重點關注在用能結構、資源利用、環(huán)境影響、生產效率等方面的評價。鼓勵企業(yè)或工廠通過分布式光伏、智能微電網(wǎng)等方式提高可再生能源的使用比例；減少或避免有害物質的使用，提高再生材料的利用率，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用；通過優(yōu)化生產流程、提升工藝水平，減少廢棄物的產生，并提高生產效率和產品合格率。
5.3 綠色儲能運維標準
大多工業(yè)品或日用品在使用階段不存在綠色運維的要求，但儲能電站作為能量的載體，在運行過程中面臨嚴苛的安全、效率、壽命考驗。儲能系統(tǒng)運維包括日常運行、維護、檢修與安全消防等，需對儲能容量、健康指標進行實時跟蹤，不斷調整控制策略，或及時對儲能系統(tǒng)關鍵部件進行修復延壽或更換，保障系統(tǒng)的安全可靠性。目前大多數(shù)儲能電站運維還處在比較基礎的水平，未來高效、智能運維技術的發(fā)展是必然趨勢。
綠色儲能的高效運維以安全要求為基礎，要求儲能系統(tǒng)盡可能降低故障率，并將故障檢測提前。在保障安全性的基礎上，應參考電力系統(tǒng)檢修維護分級處置方法，在儲能電站全生命周期運行中實施多級檢修，通過修復再生技術延長儲能壽命。
5.4 綠色儲能回收標準
綠色回收是在產品壽命終結后進行低能耗、無污染、高效率的處置，獲得再生產品或再生材料，繼續(xù)投入新產品的生產制造，實現(xiàn)產品全生命周期閉環(huán)發(fā)展的首尾銜接?！毒G色制造 制造企業(yè)綠色供應鏈管理 逆向物流》(GB/T 43145—2023)中對廢棄產品的回收利用及末端處置環(huán)節(jié)的管理要求進行了規(guī)定。
綠色儲能回收評價應包括回收能耗、污染物排放和回收率指標，鼓勵企業(yè)采用先進回收技術降低回收過程中的能源消耗，減少有害氣體或廢液的排放，并逐步提高產品回收率。鋰離子儲能電池的回收得到越來越多的關注，但回收技術和管理規(guī)范水平仍需進一步提高?；鸱ɑ厥漳芎妮^大，空氣污染嚴重；濕法回收流程較長，大量腐蝕性試劑的使用增加了廢水處理的難度。因此，有必要形成系統(tǒng)的綠色回收評價指標，促進綠色回收技術的發(fā)展，降低回收過程的能耗和污染排放。
6 總 結
綠色低碳發(fā)展是我國能源轉型升級和經(jīng)濟高質量發(fā)展的必然要求。綠色儲能標準體系的構建和完善有助于推動新型儲能產業(yè)強化低碳發(fā)展理念，提升綠色發(fā)展水平。儲能技術路線較多，產業(yè)鏈成熟度和構成情況差異較大，因此綠色評價標準的制定需要以大量行業(yè)數(shù)據(jù)的積累和分析為基礎，并考慮不同儲能技術的差異性、評價指標的動態(tài)發(fā)展情況、基準值確立的客觀性和關聯(lián)性等。
綠色儲能標準體系建設的核心內容是綠色儲能產品的評價標準，同時結合“長效設計、低碳制造、高效運維、綠色回收”的發(fā)展理念，分別制定綠色設計、綠色制造、綠色運維和綠色回收標準，形成完整的標準評價體系。綠色產品評價標準的一級指標包括資源屬性、能源屬性、環(huán)境屬性和品質屬性，二級指標包括回收利用率、綜合能耗、碳足跡、安全保障等。其中，產品的品質屬性是其他屬性評價的前提或基礎，安全性能或使用性能不能達到要求的產品不具備進一步開展其他綠色屬性評價的資質。
綠色設計、綠色制造、綠色運維和綠色回收構成完整的綠色供應鏈標準，與綠色產品標準有關聯(lián)性，但側重點不同，需要企業(yè)有針對性地開展設計、管理、運行和回收等方面的評價。隨著儲能技術水平的提升及市場需求的變化，綠色儲能標準各個指標的測試方法和量化評價要求也將逐步完善，指標范圍和權重可能隨之調整，指標要求也有可能進一步提高。因此，綠色儲能評價體系的建設需要結合國內外技術發(fā)展水平不斷完善，相關領域協(xié)同推進綠色標準制定，并關注與國際綠色標準的接軌和互認，避免綠色貿易壁壘，促進中國綠色儲能技術服務全球碳中和進程。
