中國儲能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國國際儲能大會在蘇州香格里拉酒店圓滿召開，超過1400位國內(nèi)外嘉賓到場參會。大會共邀請140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國儲能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會最具價值的聲音。
大會期間，中國電力科學(xué)研究院首席技術(shù)專家惠東在“儲能電站暨微電網(wǎng)專場”，以《電化學(xué)儲能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內(nèi)容發(fā)布，以饗讀者。
中國電力科學(xué)研究院首席技術(shù)專家，教授級高級工程師惠東
惠東：非常感謝有這個機會給大家介紹一下《電化學(xué)儲能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)》，我今天想講的是電化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)這件事情。
主要講四個方面，首先是電化學(xué)儲能應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展。從應(yīng)用上來看儲能的定位，從有電的那一天，有發(fā)電就要有用電，用電核發(fā)電之間就是不平衡，也就是說從有電力系統(tǒng)那一天起，搞電力系統(tǒng)的人對儲能就有一個剛性的期盼，但是并沒有轉(zhuǎn)化成市場。在新的條件下，這么多年了沒有儲能也能活，但是在新的條件下又把儲能推出來，主要是有這三個方面的變革。第一個，減排壓力對于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變革，我們知道現(xiàn)在可再生能源大的接入，咱們國家10%的儲能接入能力已經(jīng)把咱們國家的棄風(fēng)棄光十分折騰。
用戶側(cè)的個性化質(zhì)量和互動化需求提高，特別是電動汽車引入以后，對用戶側(cè)的變化也是非常巨大的，也這兩個變化再發(fā)展下去，將來電網(wǎng)的彈性根本就不足以調(diào)節(jié)，如果我們無限擴大輸電的充裕度，那這個國家也是承擔(dān)不起的。所以在這樣一個情況下，就對儲能提出了變革性的需求，儲能到現(xiàn)在來講涉及到的學(xué)科比較多，因為儲能類型比較多，現(xiàn)在還屬于不斷變化的戰(zhàn)略性前沿的東西。
如果說把這個儲能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用分類來講，剛才阮總和郝總都講了很多比較細(xì)節(jié)的東西，如果我們從大的角度來講，我個人覺得，我讀完這么多東西還是2010年美國能源部發(fā)布這個對電力系統(tǒng)大規(guī)模儲能應(yīng)用需求，對它的分類來講，還是說的比較系統(tǒng)的，它把儲能應(yīng)用分成五大類，17項，就不再細(xì)節(jié)展開了。
儲能技術(shù)本身的特征，是包含著兩個因素，第一個因素是在于它的功率因素，地個在于容量因素，如果這兩個因素中間必須要結(jié)合一個時間因子，時間因子包含兩個含義，一個是蓄能的時間，一個是它在什么情況下去承擔(dān)負(fù)荷，或者作為一種發(fā)電特征的變化。
現(xiàn)在比較難統(tǒng)計國內(nèi)外在應(yīng)用上的現(xiàn)狀，我曾經(jīng)花了很大力氣做這件工作，從應(yīng)用結(jié)構(gòu)來看，各種儲能類型下面，電化學(xué)儲能占了53%，而在電化學(xué)儲能中鋰離子電池占48%，后來有人說把一些新的應(yīng)用加進(jìn)來應(yīng)該也變成了50%多。也就是說在各種化學(xué)鋰離子電池的項目數(shù)占比、裝機容量占比最大，可能是一個先驅(qū)，到這樣一種格局了。因為這件事情是可再生能源發(fā)電和分布式引發(fā)的需求特征，所以它目前來講結(jié)合可再生能源發(fā)電和分布式來講，還是應(yīng)用數(shù)量最大的。
咱們講這么多儲能，那么儲能對于標(biāo)準(zhǔn)這個事兒，它到底是怎么樣一個需求？如果我們從這個需求來看，第一件事情我們得看看儲能這個系統(tǒng)本身，它的一個特征和因素。從結(jié)構(gòu)來講，不管是哪一種儲能，它一定是包括這樣幾個部分，第一個，能量轉(zhuǎn)換這一塊的本體，第二個，功率轉(zhuǎn)換裝置，第三個并網(wǎng)設(shè)施，第四，輔機與附件。
從它的工作形態(tài)來講要么它是個并網(wǎng)電源，要么它是個負(fù)荷。
如果從它控制的規(guī)律屬性來看，電化學(xué)這一塊來講，鋰離子、鉛碳、鈉硫這塊，它的工作屬性應(yīng)該屬于電磁暫態(tài)，液流還有一定的旋轉(zhuǎn)性部件。
我們再從它外部的參量特征來看，一個是容量，第二個是功率，第三個響應(yīng)時間，第四個能量轉(zhuǎn)換效率，自放電率，循環(huán)壽命，充放電對稱性，容量可用系數(shù)，這些決定了我們需要對它的這些參量和應(yīng)用之間對應(yīng)，來對這些屬性，和它的情況要有所規(guī)定，這就是我們對于裝置本身的特征上來看。
第二個看它的應(yīng)用特征，我們隨便舉一些東西，那么儲能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用需求，比如下一步它可以在大規(guī)模可再生的送輸和消納來講，從它的利用特征無非就是平滑跟蹤、精化輸力，減少棄光數(shù)，提高風(fēng)電機組的專業(yè)能力來講，這塊我們也做了很多示范，還真是掙不到錢。
在提高配電這塊的可靠性，微電網(wǎng)的必要元件和支撐多能互補的綜合應(yīng)用，這都是它下一步的東西。到目前為止，我很難看到基于電化學(xué)進(jìn)步比較快的情況下，它的性價比還很難能夠讓用它的人掙到錢。大規(guī)模可再生這種東西，一定是有一種東西來解決棄風(fēng)棄光問題，但是現(xiàn)在風(fēng)和光棄掉最便宜，加上儲能就賠錢，你讓別人怎么用？而且剛才郝總講了，光伏價格會進(jìn)一步便宜，發(fā)電成本會更便宜，儲能去把它存起來再倒騰上去，就要求我的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性更低。
第二方面咱們大家對于咱們國家的裝機比較密集的大規(guī)模資源區(qū)，不是天天在棄，而是在季節(jié)性的棄。儲能的利用率很低的，這對儲能的要求就變的極高。
對于下一步來講，從大規(guī)模集中式可再生能源來講，我覺得從電量角度來講，從功率統(tǒng)計角度來講，需要一個有序布局的過程，如果家家都這么配，除非給一定的儲能單獨價格，如果不給的話，作為整個改善當(dāng)?shù)氐慕尤虢Y(jié)構(gòu)和外送消納程度來講，需要對儲能進(jìn)行一個有序的布局，對于分布式可再生來講，需要解決的，我們一步步接進(jìn)去了，分布式可能會涉及到儲能每天都在動，每天都要參與管理，因為分布式儲能將來一定是廣域布局的，廣域分布式的布局，它將來要能夠做到整個的區(qū)域電網(wǎng)或者局部電網(wǎng)上能夠做到一種聚合，能夠發(fā)揮單一功能所不可能達(dá)到的，剛才阮總講的是集群控制，未來廣域布局，要到廣域的多布點的進(jìn)行集體控制，可能會起到更大的作用。另外就是電動汽車在未來參與儲能這塊事。
我講這么多應(yīng)用，它對于儲能體系建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)在哪幾個方面呢？我們這個標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，我不能規(guī)定到電化學(xué)本身材料的體系范圍內(nèi)，從我們儲能體系來看，應(yīng)該說儲能系統(tǒng)并網(wǎng)和應(yīng)用的環(huán)節(jié)和過程，它不能把它包羅萬象，電化學(xué)儲能也是一樣的，基本要服務(wù)于從儲能的規(guī)劃、設(shè)計、招標(biāo)監(jiān)造、設(shè)備實驗、工程組織、施工安排、交接驗收、運行交易、包括維護(hù)檢修、報廢這樣一個過程，這是我們應(yīng)用對儲能標(biāo)準(zhǔn)過程建立的情況來看。
現(xiàn)在來講電化學(xué)儲能建立的是什么標(biāo)準(zhǔn)呢？國際上，比如IEC在2012年成立以后，為了和傳統(tǒng)工作內(nèi)容不沖突，主要劃分了五個工作組，目前正在制訂的是這五個，一個術(shù)語部分，一個是元件測試方面，還有規(guī)劃安裝、環(huán)境問題指導(dǎo)意見、安全要求，還有一個是對于電池的安全要求。這是講了一個傳統(tǒng)的整體的規(guī)范條件，目前處于征求意見或者起草相關(guān)的階段。
在沒有成立國際儲能IEC標(biāo)準(zhǔn)會之前，曾經(jīng)圍繞儲能做了兩個標(biāo)準(zhǔn)，一個是IEC—61427—1和—2。—1是南都最早是參加了這塊東西，后來我們和南都一起又參加了61427—2。此外美國這塊來講是2030—2，2030—3，2030—3是中國電科院替它主編的，現(xiàn)在已經(jīng)完成了并且發(fā)布了。我們國家的電化學(xué)儲能主要是圍繞工程建設(shè)這樣一個標(biāo)準(zhǔn)，所以它現(xiàn)在還處于起步階段，目前的標(biāo)準(zhǔn)體系主要是圍繞規(guī)劃設(shè)計，設(shè)備與實驗，施工與驗收，并網(wǎng)與檢測、運行與維護(hù)五個方面來的，目前來講正在制訂的國標(biāo)有10項，已經(jīng)發(fā)布制訂的國標(biāo)2項，還有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)9項，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)5項，五網(wǎng)公司的指標(biāo)就將近10項。
除了參與國際標(biāo)準(zhǔn)之外，我們也參加了國際上比較多的跟標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展路線，還有白皮書相關(guān)的一些東西。比如說IEC的大規(guī)模儲能技術(shù)白皮書是參與的。
IEC本身成立這個標(biāo)準(zhǔn)的定位也主要是在于并網(wǎng)和應(yīng)用來講，因為所有其他的標(biāo)準(zhǔn)體系，在IEC成立以后，給IEC/TC120的空間已經(jīng)非常少了。目前來講在指定過程中間的一個要素還沒有梳理很清楚，編制思想和工作路線還不是非常統(tǒng)一。
美國這塊有IEEE標(biāo)準(zhǔn)，也基本是屬于工藝通用這方面的協(xié)議，但是美國這塊只是個案拿出來，還沒有形成一個整體的體系。
全國標(biāo)委會成立以后，今年是第三年了，我們想構(gòu)建一個比較完整的體系框架和路線圖研究，來做一個系統(tǒng)性、邏輯性比較強的體系，這是我們列的具體的工作體系的建議。
標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)本來想基于一個成熟的技術(shù)形成一種標(biāo)準(zhǔn)，但是這個發(fā)展比較快，標(biāo)準(zhǔn)跟不上。應(yīng)用發(fā)展的角度比較快，但是標(biāo)準(zhǔn)支撐的基礎(chǔ)問題還跟不上。我想主要是再講一下支撐標(biāo)準(zhǔn)體系的主要研究方向，如果我們放在電化學(xué)角度的標(biāo)準(zhǔn)講，目前最迫切的問題，還是火災(zāi)安全的問題，這個時候主要涉及到鋰離子電池，鈉硫電池不用說，鉛碳電池也不要說鉛酸就不著。當(dāng)然有些不一定是電池本身，可能是屬于附件和輔機。其實最迫切的還是鋰離子這塊的東西，因為目前鋰離子電解液還是有機的。
鋰電池的安全問題現(xiàn)在研究的焦點和難題，第一，是安全性的評測技術(shù)，目前沒有辦法去評測這件事情的安全性。第二個安全設(shè)計技術(shù)，國家目前也有課題支撐這些東西，但是對安全預(yù)警技術(shù)的缺失，另外對電池模塊安全防護(hù)功能的缺失，第三個是消防閉環(huán)的缺失。上午有幾個同志跟我講，到我們那兒去安裝儲能，環(huán)評不同意，安監(jiān)也不同意，這個事情搞的很苦惱。其中有一個最大的問題，人家好不容易把火災(zāi)給請走了，我們再把它請回來，那人家肯定不同意的。
這里面，消防閉環(huán)中間現(xiàn)在有一個比較大的問題是哪里？現(xiàn)在有六氟丙烷、七氟丙烷，希望通過阻燃和降溫這兩種方式，能夠進(jìn)行對鋰電的消除，很不幸，六氟丙烷、七氟丙烷一旦著起來，它會形成六硫氟化物，這玩意兒是有毒的，現(xiàn)在消防對這件事情沒有界定，有的人說了，氟利昂對這兩個問題也解決比較好，但是氟利昂國家環(huán)評上過不去。目前來講對于消防劑本身肯定是未來一個難點。。
另外一個難點還是剛才說的測評，以后將會在這些方面來進(jìn)行一個比較大的工作。我們現(xiàn)在也看到有很多相關(guān)的部門，在做相關(guān)的研究工作，其中包括中國電科院在和銀德時代新能源申請的國家重點研發(fā)計劃中，就有一個很大的工作，就是包括對電池極和電池模塊極的所有安全風(fēng)險評估危害，、防爆、消防、特性本身、熱失控連鎖反應(yīng)本身的基礎(chǔ)研究，在這些層面上去。
第二個，也是咱們極其重要的問題，對于未來標(biāo)準(zhǔn)體系中間，我們說了，電池的循環(huán)壽命是電池價格參照和它未來應(yīng)用中間一個非常重要的東西，包括電池的研發(fā)，我們都希望做成長壽命、低成本、高安全的電池，但是循環(huán)壽命和日歷壽命的快速檢測和評估技術(shù)，這是一個目前來講，還沒有解決的問題。如果我們短期去判定這件事情，還需要重點的攻克。這屬于電化學(xué)儲能技術(shù)中間非常重要的一個問題。
另一個層面在應(yīng)用過程中間，前面是講的應(yīng)用前的事兒，應(yīng)用過程中電化學(xué)本體的剩余容量和健康狀態(tài)的在線評估，這塊也是將來驗收和未來發(fā)揮的一個重要點。
第三個，所有的電池集成技術(shù)，都是建立在儲能單位單體一致性的基礎(chǔ)上考慮的，儲能在線單元的一致性如何在線評估，我們丟過來一個問題，什么叫一致性？很多人都沒有一個明確回答，我目前只能站在一個電學(xué)者的角度來講去看待一致性，對于每一個單元或者每一個單體，我們給它電學(xué)的激勵，我們所獲得的響應(yīng)基本一致，我才認(rèn)為它是電學(xué)一致性。但是這種思路或者類似于擴展的思路，并沒有在我們整個的應(yīng)用過程中得到發(fā)揮。對于這種東西在線評估，也是建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中極其重要的事情，尤其是循環(huán)壽命的快速檢測。如果有一個設(shè)備拿來兩三個月就把人家這個電池的東西，能夠很規(guī)范、公正，或者很合理的評判出來了，我想在以后的招投標(biāo)過程中，對定價過程中，包括驗收過程中間，甚至包括產(chǎn)品定型和開發(fā)中間，如果這塊的標(biāo)準(zhǔn)體系建立起來了，都會起到一個更大的作用。
作者簡介：
惠東，中國電力科學(xué)研究院首席技術(shù)專家，教授級高級工程師，享受國務(wù)院政府特殊津貼。長期從事電力儲能技術(shù)研究工作。目前是全國電力儲能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會副秘書長，IEC/TC120委員。
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
