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新型储能标准体系建设:以储能电站为主体 协调不同层级标准之间的矛盾

作者:汪毅 马小琨 来源:电联新媒 发布时间:2022-06-27 浏览:

中国储能网讯:储能是构建新型电力系统的重要技术和基础装备,是实现碳达峰、碳中和目标的重要支撑,也是改善国内能源新业态、支持“一带一路”建设的重要领域。而储能产业的健康有序发展离不开标准化工作的支撑。加强电力储能标准体系建设,加强储能标准体系与现行能源电力系统相关标准的有效衔接,积极推进关键储能标准实施落地,对于发挥标准的规范和引领作用,推进储能产业高质量发展具有重要基础性作用。

新型储能标准体系建设情况

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标准体系是指一定范围内的标准按照其内在联系形成的科学的有机整体。新型储能标准体系涵盖了新型储能领域范围内需要共同遵守的全部标准,包括了已发布的标准、正在制修订的标准、待制定的标准。

从专业上划分,标准体系覆盖包括以锂离子电池、钠离子电池、铅酸/铅碳电池、液流电池、燃料电池为载体的电化学储能以及压缩空气储能、飞轮储能、超级电容储能等形式的物理储能。以“急用先行”为原则,涵盖了目前电力储能的常用形式。

从标准层级上划分,标准体系包含国家、行业和团体标准,国家、行业和团体标准协调统一、衔接配套,共同组成新型储能标准体系。按照《标准化法》和《关于加快能源领域新型标准体系建设的指导意见》要求,国家标准定位在满足基础通用、与强制性国家标准配套、对各行业起引领作用的技术标准。行业标准定位于行业有特殊要求的领域,没有国家标准又需要在能源行业范围内统一的,涉及重要产品、工程技术、服务和行业管理需求的技术标准。团体标准定位于新技术领域以及现有国家、行业标准技术条款的细化和实施等领域标准。

从生产流程上划分,标准体系涵盖基础通用、规划设计、施工验收、运行维护、设备及试验、安全环保、技术管理等专业技术领域,覆盖了新型储能工程建设、生产运行全流程以及安全环保、技术管理等专业技术内容,体系架构如图所示。

截至目前,电力储能标准体系规划项目200项,其中,已发布标准近百项,在编标准70余项。

基础通用类

基础通用类标准主要对新型储能标准体系中的共性内容进行规定。主要涉及电力储能领域的术语、图形、符号、编码等方面标准。

规划设计类

规划设计类标准主要对电力储能电站规划、勘察、设计进行规定,从电站规划、勘察、各阶段设计等方面提出相关要求。

施工及验收类

施工及验收类标准主要对电力储能电站工程施工、安装、验收进行规定,包括电站土建及各系统设备安装、调试、质量验收、启动验收、施工质量评定等方面标准。

运行维护类

运行维护类标准主要对电力储能电站运行、维护、并网调度进行规定。包括电站运行监视、运行操作、巡视检查、异常及故障处理等方面要求,设备及系统维护要求以及储能电站并网调度运行与控制等方面要求。

检修类

检修类标准主要对电力储能电站及主要设备检修、试验进行规定,包括计划检修、故障检修、状态检修等检修方式以及修前检测、修后试验等方面标准。

设备及试验类

设备及试验类标准主要对电力储能电站主要设备及系统的技术要求、试验检测等进行规定,主要包括各种电池等储能设备、电池管理系统、变流器、监控系统等主要设备技术要求及型式试验、出厂检验、现场实验等检测试验方法,还包括储能系统、储能电站接入电网技术要求,梯次利用电池及系统技术要求等方面标准。

安全环保类

安全环保类标准主要对电力储能电站建设、运行阶段的安全等进行规定,提出电化学储能电站设备设施安全、操作安全、运行与检修安全等方面技术要求以及储能电站应急管理方面相关要求,涵盖储能电站建设、运行维护、检修、试验等方面。

技术管理类

技术管理类标准主要对电力储能电站工程建设、生产运行全过程技术管理进行规定。包括储能电站各专业及关键设备技术监督、运行指标评价、后评价、设备监造、项目管理以及技术经济等方面标准。

电化学储能电站建设运维核心标准

规划设计

电站规划设计阶段应执行的核心标准包括国家标准GB/T51048《电化学储能电站设计规范》。

《电化学储能电站设计规范》结合储能迅速发展形势需要正在开展修订,标准修订过程中充分考虑了电化学储能电站及其关键设备特点及应用需要,对于电站站址选择和布置、储能系统、电气、建筑与结构、供暖通风与空气调节、给排水、消防等方面设计要求进行了修订。

《电化学储能电站接入电网设计规范》对35千伏及以上电压等级电化学储能电站接入电网的接入系统条件、一次系统设计和二次系统设计进行了规范,明确了接入电压等级、接入方案、电气参数和接口、继电保护、调度自动化、电能计量、通信系统和电能质量监测各方面设计要求,对于电化学储能电站接入电力系统的规划设计具有重要指导意义。

随着电化学储能技术的快速发展,电化学储能电站趋向规模扩大化、类型多元化、布置型式多样化,下一步将加强不同规模、类型、布置型式储能系统的研究和工程实践探索,并适时开展标准制修订工作,针对性提出储能电站站区规划差异性设计要求。

电站设备及试验

电站关键设备采购、试验、检测阶段应执行的核心标准包括国家标准GB/T36276《电力储能用锂离子电池》、GB/T34131《电力储能用电池管理系统》、GB/T34120《电化学储能系统储能变流器技术规范》、行业标准NB/T42090《电化学储能电站监控系统技术规范》等。

《电力储能用锂离子电池》规定了储能锂离子电池安全技术要求及试验方法,重点提出了适用于储能电站的基于额定功率体系下确定的储能电池包括安全在内的各项性能指标,明确要求电池在各类滥用试验下不起火、不爆炸。

《电力储能用电池管理系统》针对不同种类电池管理系统的特点,对电池管理系统进行了分类,提出了相关技术要求、试验方法、检验规则等方面要求。

《电化学储能系统储能变流器技术规范》规定了电化学储能系统的产品分类、技术要求、检验规则等方面内容。

《电化学储能电站监控系统技术规范》对电化学储能电站监控系统结构、功能、主要性能指标、防雷接地及电源技术要求等进行了规定。

这些相关标准对于规范设备采购和检验,保障电站建设及验收,保证电化学储能电站全寿命周期运行的安全性和可靠性具有重要指导意义。

由于近年来我国电力储能的规模、应用场景都发生了显著变化,电化学储能电站规模扩大、储能系统能量和电压等级提高、储能系统应用场景多样化,这些变化对储能设备的技术水平和安全性提出了更高的要求。根据不同类型储能系统的特殊性、技术成熟度及工程应用情况,目前正加紧开展电力储能标准的提升和制修订工作,进一步完善、补充储能设备的安全技术要求。

电站施工及验收

目前,大多数储能设备的施工及验收要求已有相关标准覆盖,如国家标准GB50172《电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》、GB50255《电气装置安装工程电力变流设备施工及验收规范》等。

针对电化学储能电站建设的特殊要求,正在组织制定工程建设国家标准《电化学储能电站施工及验收规范》,标准主要规定了电化学储能电站在施工、设备安装、验收三个方面的要求,针对电化学储能特点及安全要求,提出了储能装置安装与调试的专用技术要求,储能电站整体系统调试的技术要求,环境与水土保持、安全与职业健康要求等。下一步在充分考虑与正在修订的设计规范协调性的基础上,将加快推进《电化学储能电站施工及验收规范》国家标准的制定工作,完善相关质量评定标准,保障电站建设过程中标准实施落地。

电站并网

电站并网阶段应执行的核心标准包括国家标准GB/T36547《电化学储能系统接入电网技术规定》和GB/T 36548《电化学储能系统接入电网测试规范》,这两项标准分别规定了电化学储能系统接入电网的电能质量、功率控制、电网适应性、保护与安全自动装置等技术要求,以及电化学储能电站接入电网的测试条件、测试设备、测试项目及方法等,对于保障储能系统并网质量及电化学储能系统安全稳定运行具有重要作用。

随着目前储能规模化建设以及快速发展,储能电站对调峰、调频、备用以及提升电力系统灵活性具有愈加重要的作用。根据行业发展情况,进一步完善储能系统接入系统的安全要求,保障电网和储能系统的安全运行。

电站运行维护

电站运行维护阶段应执行的核心标准包括国家标准GB/T40090《电化学储能电站运行维护规程》,标准对大中型的电化学储能电站运行维护进行了规范,包括电站运行监视内容、操作和巡检项目等要求。结合电化学储能电站特点,提出了异常运行和故障情况的处理方法以及储能电站储能设备维护的具体要求和建议维护周期,对于提升电化学储能电站长期安全稳定运行具有指导意义。

考虑到近年来我国电力储能快速发展,电力储能的应用场景日益多样化,下一步将收集在运维阶段发现的问题,研究制订多类型、不同应用场景下的储能电站运行维护相关标准,根据不同储能类型的储能设备异常状态和故障的特殊性,对储能电站的运行维护做出差异化要求。

消防应急

现阶段电化学储能电站火灾特性研究仍有待进一步加强,储能电池发生起火、燃烧、爆炸的充分必要条件有待科学数据支撑,储能电站火灾目前还没有完全行之有效的灭火技术手段,相应的消防应急标准支撑显得尤为重要。

电化学储能电站安全应以全链条、全过程安全管理为核心,强化储能电站本质安全。中电联正在组织制定《电化学储能电站安全规程》,标准涵盖了电化学储能电站设备设施、运行、维护、检修、试验等方面的安全要求,提出了避免、防范及应对电化学储能电站安全问题宜遵循的安全技术原则、宜满足的安全技术要求,引导电化学储能电站在设计、施工、运行维护等多个阶段从安全角度采取相关技术措施、制定安全技术预案,从储能全过程着眼,降低电化学储能电站安全风险。

对于电化学储能电站的消防验收方面,目前多数仍采用传统建筑物的消防验收规范,导致储能电站配置的消防设施和灭火技术方案与储能电站火灾特征并不匹配。下一步将配合主管部门,根据不同种类电化学储能电站特性,开展不同组件、装机容量、工况、应用场景下的火灾机理、蔓延规律、火灾载荷、危险性分析等基础性研究,开展电化学储能电站消防应急标准研制工作。

未来新型储能标准化工作的重点

新型储能标准研究是一项长期性、系统性工作,并应综合考虑储能产业发展现状、市场应用需求、技术研究水平等多方面因素不断向前推进。当前,新型储能标准体系研究还需在以下几方面加大工作力度:

一是目前储能安全标准涉及电化学储能产业全链条,由国家标准委、住建部、工信部、应急管理部、能源局等多个部门分头负责。社会上的团体标准,也难以与国家和行业的标准在一个体系内互相引用。本着“谁建设谁负责”的态度,应以储能电站为主体,系统梳理以保证电站安全稳定运行为原则的标准体系,协调储能电站不同层级标准之间存在矛盾。

二是加快标准制修订步伐。根据当前电化学储能电站建设运维需要,紧急制定一批关键急需的标准,指导电化学储能电站建设。随着技术进步、产业化推广,原有标准需要加快修订完善。一方面需要各编制起草单位未雨绸缪,加强基础性研究,注意在电站采购、建设、运维阶段总结提炼,加快未制定的标准编制工作,填补空白。另一方面,加快标准修订,细化指标。在标准立项、广泛征求意见及发布各环节,也望各政府主管部门以建设新型电力系统为目标,持续加大支持力度。

三是加大标准实施的监督检查。对储能电站电池、电池管理系统、变流器、监控、保护等设备不符合技术要求,未按照技术要求及检测规程进行电池型式试验出厂检验,未进行设备进场检测,安装验收环节未严格执行监理制度,并网检测、启动验收、专项验收不符合标准要求,现场运行及检修规程缺失,未建立应急管理体系等相关行为应予以坚决制止。完善工程建设管理机制,严格把关项目设计、施工、验收等环节;加强储能电站安全运行和维护管理,建立安全防护及预警机制;建立储能电站安全退出机制。

总之,标准体系建设任重道远,目前的成绩得益于行业内高度共识,得益于各主管部门悉心指导,得益于电网公司、发电集团、设计单位、施工单位、科研机构、制造企业大力支持。电力储能标准体系的建设和完善,将进一步贯彻落实《关于加强储能标准化工作的实施方案》等一系列文件要求,按照国家标准体系建设要求,加强基础研究,加大储能标准化技术组织间的沟通协调,不断优化完善体系架构,加快推进关键领域重点标准制修订工作,以期更好服务于“双碳”目标,服务于新型电力系统建设,服务于电力储能领域高质量发展。

本文刊载于《中国电力企业管理》2022年05期,作者供职于中国电力企业联合会标准化管理中心。

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