國內外儲能產(chǎn)業(yè)消防安全標準對比分析

隨著(zhù)儲能行業(yè)的迅猛發(fā)展，電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)日益成熟，全球范圍內裝機呈倍數增長(cháng)態(tài)勢。最新數據顯示，截至2024年上半年，我國已建成投運新型儲能項目累計裝機規模達4444萬(wàn)千瓦/9906萬(wàn)千瓦時(shí)，較2023年底增長(cháng)超過(guò)40%，然而隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)規模的擴大，儲能安全問(wèn)題也日益凸顯，成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵挑戰。

僅在9月，全球發(fā)生了多起在鋰電領(lǐng)域的火災事故，國內外儲能安全事故頻發(fā)，暴露出儲能安全的嚴峻性。為了確保儲能產(chǎn)業(yè)的健康持續發(fā)展，迫切需要確立明確的安全標準和提高行業(yè)準入門(mén)檻，以預防和減少?lài)乐厥鹿实陌l(fā)生，已成為儲能行業(yè)發(fā)展的核心需求。

本文將從國內外方面概述下儲能安全的標準化現狀：

國際上相關(guān)的標準化組織主要有國際電工委員會(huì )(IEC)、美國電器和電子工程師協(xié)會(huì )(IEEE)和國際大電網(wǎng)會(huì )議(CIGRE)，在標準方面以IEC最具代表性。

IEC儲能安全標準：

■ IEC TC120成立于2012年，主要關(guān)注所有能夠儲存、釋放電能的儲能技術(shù)，以及儲能系統與電力系統之間的互聯(lián)。TC120下設5個(gè)工作組分別負責術(shù)語(yǔ)、性能參數、規劃建設、環(huán)境和安全相關(guān)標準。

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)國際標準最主要的組織。

美國儲能安全標準：

■ 為解決儲能安全問(wèn)題，美國能源部(DOE)2014年發(fā)布儲能安全戰略規劃，并于2015年成立儲能安全工作組。標準工作組是儲能安全工作組下設的三個(gè)工作組之一，主要推動(dòng)和協(xié)調相關(guān)的標準制定機構(SDO)制修訂儲能安全相關(guān)的標準。DOE通過(guò)項目支持儲能相關(guān)研發(fā)，并與SDO合作，填補儲能標準空白。

美國儲能標準主要覆蓋儲能項目建設、儲能系統、儲能技術(shù)本體和關(guān)鍵設備等層級，與儲能安全相關(guān)的標準主要有下列標準。美國消防協(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，規定了電池儲能系統部署要求，列出了各種儲能項目設計和安裝注意事項，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。

美國保險商試驗所(Underwriter Laboratories Inc，UL)是一家在安全標準方面具有廣泛影響力的私營(yíng)公司，該公司在2014年發(fā)布了世界上第一個(gè)用于固定儲能的安全標準，即UL9540。UL9540是其他組織如美國消防協(xié)會(huì )(national fire protection association，NFPA)為制定消防安全或為建筑行業(yè)部署儲能標準而制定的具體規范。

熱失控是安全專(zhuān)家和消防人員最關(guān)心的問(wèn)題之一。當電池系統中的火災級聯(lián)失控時(shí)，可能會(huì )發(fā)生這種情況，同時(shí)還存在火災中電池釋放爆炸性氣體的問(wèn)題，因為電池火災即使在撲滅后也能重新點(diǎn)燃。所以，UL最近發(fā)布了UL 9540A，UL 9540A在2015年被批準為美國國家標準，在2016年被批準為加拿大國家標準。UL 9540A涵蓋電化學(xué)儲能系統、機械儲能系統和儲熱系統，是評估電池儲能系統熱失控的測試方法。

UL 9540A“Test Method for Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systems”是評估電池熱失控特性的測試方法，通過(guò)測試熱失控下產(chǎn)生的各種氣體的濃度以及燃燒速率、爆炸壓力等來(lái)評估火災、爆炸的危害。NFPA 855等標準中要求電池容量、距離等超出限制時(shí)，需要向監管部門(mén)提供UL 9540A的測試結果。

在制定標準這方面，國際電工委員會(huì )IEC涉及儲能標準制定工作的工作組有TC8、TC21、SC21A、T120等。電子電氣工程師協(xié)會(huì )IEEE自2003年起陸續發(fā)布了一系列儲能電站相關(guān)標準，其中IEEE1547在全球得到實(shí)際應用與廣泛執行，是推動(dòng)儲能在智能電網(wǎng)應用的關(guān)鍵基石標準。美國保險商試驗所(UL)、NFPA、德國電氣工程師協(xié)會(huì )標會(huì )(VDE)、日本電氣規格協(xié)會(huì )(JEA)、南德意志集團(TUV)、歐盟CEN-CENELEC聯(lián)合工作組(CEN)等標準制訂組織也陸續發(fā)布了關(guān)于電化學(xué)儲能的系列標準。

國內儲能安全標準：

■ 全國電力儲能標準化技術(shù)委員會(huì )(SAC TC550)2014年正式成立，負責電力儲能領(lǐng)域國家標準的管理，已形成覆蓋規劃設計、設備及試驗、施工及驗收、并網(wǎng)及檢測、運行與維護、評價(jià)等方面的儲能標準體系。目前與儲能安全相關(guān)的標準主要有：① GB 51048—2014《電化學(xué)儲能電站設計規范》;② GB/T 34120—2017《電化學(xué)儲能系統儲能變流器技術(shù)規范》;③ GB/T 34131—2017《電化學(xué)儲能電站用鋰離子電池管理系統技術(shù)規范》;④ GB/T 36276—2018《電力儲能用鋰離子電池》;⑤ GB/T 36558—2018《電力系統電化學(xué)儲能系統通用技術(shù)條件》;⑥ GB/T 40090—2021《儲能電站運行維護規程》;⑦ DB11/T 1893—2021《電力儲能系統建設運行規范》;⑧ 《電能存儲系統用鋰蓄電池和電池組安全要求》。

電池安全標準方面，GB/T 36276—2018規定了儲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擴散等安全要求。2021年底強制性國家標準《電能存儲系統用鋰蓄電池和電池組安全要求》正式立項，由中國電子技術(shù)標準化研究院組織起草中。

儲能設備標準方面，GB/T 36558—2018規定了儲能系統的能量轉換效率、充放電時(shí)間等性能要求以及保護、監控、通信、計量等要求，GB/T 34120—2017規定了儲能變流器的功能和性能要求，GB/T 34131—2017規定了電池管理系統的功能和性能要求。

儲能建設標準方面，最早的標準GB 51048—2014于2014年發(fā)布，規定了儲能電站的站址選擇、規劃布置、電氣、土建、通風(fēng)、給排水、消防等要求。

儲能電站運維方面，GB/T 40090—2021規定了儲能電站的正常運行、異常運行及故障處理、維護等過(guò)程的技術(shù)要求。為滿(mǎn)足北京市儲能項目安全建設需求，2021年12月28日北京市地方標準DB11/T 1893—2021《電力儲能系統建設運行規范》正式發(fā)布，以“事前預防為主、安全監控為輔”為原則，明確了儲能系統設計、施工、驗收、運行維護及退役和應急處置要求。

與IEC、美國等儲能安全標準對比，國內針對儲能應用的電池安全標準仍在制定中，儲能系統相關(guān)的電氣安全、功能安全、電池熱失控蔓延、火災試驗等相關(guān)要求有待進(jìn)一步明確。

隨著(zhù)儲能行業(yè)的進(jìn)一步成熟和市場(chǎng)的擴大，有理由相信，儲能安全標準將會(huì )繼續發(fā)揮其重要作用，為行業(yè)的可持續發(fā)展提供堅實(shí)的保障，同時(shí)，也需要行業(yè)內外的共同努力，不斷探索和創(chuàng )新，以實(shí)現儲能技術(shù)的更安全、更高效、更經(jīng)濟的應用。