汪毅：電力儲能標準化現(xiàn)狀分析及體系構(gòu)建

儲能在能源體系變革及能源互聯(lián)網(wǎng)+建設(shè)中占據(jù)重要地位，是未來提升電力系統(tǒng)靈活性、經(jīng)濟性和安全性，解決新能源消納的重要手段，也是促進能源生產(chǎn)消費開放共享、靈活交易，實現(xiàn)多能協(xié)同的核心要素。

儲能技術(shù)形式多種多樣,按照電能存儲介質(zhì)的不同大致可以分為電化學儲能（鋰離子、鉛蓄電池、鈉硫、液流、儲氫等）、機械儲能（抽水蓄能、壓縮空氣、飛輪等）、電磁儲能（超導、超級電容等）等。其中抽水蓄能技術(shù)相對成熟并廣泛應用，截至2019年底，全球儲能累計裝機1.85億千瓦，其中抽水蓄能累計裝機規(guī)模為1.71億千瓦，占比92.6%。但抽水蓄能受氣象地理條件限制，因而近年來世界主要國家都高度重視其他的新型儲能技術(shù)，積極開展技術(shù)研究和應用探索，其中電化學儲能發(fā)展最為突出，累計裝機規(guī)模為952.1萬千瓦，近五年年均增長率為63%，電化學儲能中鋰離子電池儲能應用占到88.8%，是當前階段最受關(guān)注的儲能技術(shù)。不過，不同的儲能技術(shù)具有不同的特點，液流電池、壓縮空氣、儲氫等儲能技術(shù)也被寄予厚望。

研究和應用的驅(qū)動，近年來儲能技術(shù)得到快速發(fā)展。電化學儲能的循環(huán)壽命、能量密度、效率等關(guān)鍵技術(shù)指標得到大幅度提升，特別是鋰離子電池儲能應用成本快速下降，等效度電成本已達0.50元/千瓦時·次，突破盈虧平衡點，實現(xiàn)了百兆瓦級儲能電站系統(tǒng)集成，在提升新能源并網(wǎng)友好性、電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰、分布式儲能提升微電網(wǎng)運行可靠性等電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域都得到廣泛應用；壓縮空氣儲能、飛輪儲能實現(xiàn)了十兆瓦級示范應用，引發(fā)了行業(yè)關(guān)注；儲氫技術(shù)研究也不斷取得突破。

以電化學為主，我國儲能產(chǎn)業(yè)也實現(xiàn)飛速發(fā)展，除了電動汽車動力電池廠家積極布局儲能產(chǎn)業(yè)外，儲能電池管理系統(tǒng)、變流器、能量管理系統(tǒng)等也出現(xiàn)眾多專業(yè)廠家，已初步形成電化學儲能裝備產(chǎn)業(yè)鏈，我國電化學儲能裝備已經(jīng)具備較強的國際競爭力，大量鋰離子電池、鉛炭電池等儲能系統(tǒng)出口到國外市場。

我國儲能特別是鋰離子電池儲能經(jīng)歷2018年應用爆發(fā)的一年后，受到多重因素影響，儲能應用趨于平緩?？傮w而言，我國儲能應用還處于功能實證以及商業(yè)模式探索階段，支持儲能發(fā)展的政策和機制需要進一步完善，同時儲能的性能、安全等也需要進一步提升、成本進一步降低。技術(shù)標準在促進儲能發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。 

2.1 國內(nèi)儲能標準現(xiàn)狀

我國從2010年開始開展電力儲能標準的制定。目前歸口于全國電力儲能標委會管理的國家和行業(yè)標準31項，包括已發(fā)布或報批的27項；管理的中電聯(lián)團體標準47項，其中已發(fā)布或報批的29項。這些標準涵蓋電化學電池儲能、超級電容器儲能、儲氫、飛輪儲能等多種儲能形式，涉及基礎(chǔ)通用、規(guī)劃設(shè)計、設(shè)備及試驗、施工及驗收、并網(wǎng)及檢測和運行維護評價等方面。

基礎(chǔ)通用標準方面：GB/T 36558電力系統(tǒng)電化學儲能系統(tǒng)通用技術(shù)條件規(guī)定了電力系統(tǒng)電化學儲能系統(tǒng)、儲能設(shè)備的技術(shù)要求；DL/T 1816電化學儲能電站標識系統(tǒng)編碼導則規(guī)定了電化學儲能電站設(shè)備標識系統(tǒng)編碼的要求，適用于由鋰離子、鉛酸、液流電池等電池儲能系統(tǒng)組成的電化學儲能電站設(shè)備的標識系統(tǒng)編碼。

規(guī)劃設(shè)計標準方面：GB/T 51048-2014電化學儲能電站設(shè)計規(guī)范規(guī)定了儲能電站設(shè)計時站址選擇、站區(qū)規(guī)劃和總布置、儲能系統(tǒng)、電氣一次、系統(tǒng)及電氣二次、土建、采暖通風與空氣調(diào)節(jié)、給排水、消防、環(huán)境保護和水土保持、勞動安全和職業(yè)衛(wèi)生等要求；能源20180680電化學儲能電站接入電網(wǎng)設(shè)計規(guī)范、能源20180682分布式儲能接入電網(wǎng)設(shè)計規(guī)范對兩種形式的儲能接入電網(wǎng)提出了設(shè)計要求。

設(shè)備及試驗標準方面：GB/T 36276電力儲能用鋰離子電池、GB/T 36280電力儲能用鉛炭電池、GB/T 34131電化學儲能電站用鋰離子電池管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范、GB/T 34120電化學儲能系統(tǒng)儲能變流器技術(shù)規(guī)范分別規(guī)定了儲能用電池、管理系統(tǒng)、變流器的規(guī)格、技術(shù)要求和實驗規(guī)則等內(nèi)容；能源20180683電力儲能用超級電容器、能源20180684電力儲能用超級電容器試驗規(guī)程對儲能用超級電容器技術(shù)要求、試驗規(guī)則進行了規(guī)定。

并網(wǎng)及檢測標準方面：GB/T 36547電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定對電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量、功率控制、電網(wǎng)適應性、保護與安全自動裝置、通信與自動化、電能計量、接地與安全標識、接入電網(wǎng)測試等提出了要求；GB/T 36548電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)測試規(guī)范規(guī)定了電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)的測試條件、測試設(shè)備、測試項目及方法等；NB/T 33014電化學儲能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)運行控制規(guī)范規(guī)定了以電化學形式存儲電能的儲能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)運行控制應遵循的技術(shù)要求。

運行維護評價標準方面：GB/T 36549電化學儲能電站運行指標及評價規(guī)定了電化學儲能電站運行評價指標和評價方法；DL/T 1815電化學儲能電站設(shè)備可靠性評價規(guī)程規(guī)定了電化學儲能電站設(shè)備可靠性的統(tǒng)計及評價方法。

這些標準工作的開展，填補了我國儲能標準的空白，對于保障儲能裝置的制造、招投標、監(jiān)造、驗收、接入試驗與調(diào)試、設(shè)備交接以及運行維護等工作有序開展，保證儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起到了重要作用。

2.2 國外儲能標準現(xiàn)狀

IEC在2012年成立了電能存儲系統(tǒng)技術(shù)委員會TC120，負責儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)相關(guān)標準的制定。該技術(shù)委員會成立了術(shù)語、單位參數(shù)和測試方法、規(guī)劃和安裝、環(huán)境問題、安全考慮5個工作組開展相關(guān)標準制定工作。目前制定和發(fā)布的標準見表1。

表1 IEC TC 120制定的標準

除IEC TC 120外，其他TC也制定了儲能相關(guān)標準，比如IEC 62909-1雙向并網(wǎng)換流器 第1部分：一般要求、IEC 62619工業(yè)用二次鋰電池和電池組、IEC 61427-1 可再生能源儲能用蓄電池和蓄電池組 第1部分：光伏離網(wǎng)應用、IEC 61427-2 可再生能源儲能用蓄電池和蓄電池組 第2部分：并網(wǎng)應用等。

IEEE關(guān)注儲能與大規(guī)模電網(wǎng)之間的互聯(lián)，以及對各種儲能技術(shù)的系統(tǒng)要求，目的是為電網(wǎng)提供龐大的可用潛在資源。IEEE P2030.2“與電力基礎(chǔ)設(shè)施整合的儲能系統(tǒng)互操作性指南”旨在幫助人們理解儲能系統(tǒng)，為系統(tǒng)技術(shù)特點的界定提供指導性意見，以及指導實施如何將離散系統(tǒng)或混合系統(tǒng)與電力基礎(chǔ)設(shè)施進行整合，實現(xiàn)兼容使用。IEEE P2030.3“儲能設(shè)備和系統(tǒng)接入電網(wǎng)測試標準”旨在設(shè)立標準化測試流程，確保所有儲能技術(shù)和應用都符合互聯(lián)要求。

適應儲能在電力系統(tǒng)的應用需求形勢以及對口IEC TC120，2014年5月，國家標準化管理委員會批復成立全國電力儲能標準化技術(shù)委員會（簡稱儲能標委會），由中國電力企業(yè)聯(lián)合會指導，秘書處掛靠中國電力科學研究院。除抽水蓄能的相關(guān)技術(shù)標準之外，儲能標委會歸口管理包括其他所有類型的儲能包括電化學儲能，壓縮空氣、飛輪等機械儲能，超導、超級電容等電磁儲能的技術(shù)標準工作。2019年11月標委會成功換屆，第二屆儲能標委會委員由制造企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、科研院所、檢測認證機構(gòu)、高等院校、行業(yè)協(xié)會等有關(guān)方面選派的在職專家43人組成，成員單位具備廣泛代表性。儲能標委會本著促進行業(yè)應用、促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標，在標準體系建設(shè)和標準編制實施中充分發(fā)揚集體智慧，管理由秘書處統(tǒng)一協(xié)調(diào)，工作由全體委員共商共建，成果由全行業(yè)全社會共享。

持續(xù)完善儲能標準體系。第二屆標委會一成立，全體委員就重點討論調(diào)整了儲能標準體系，將標準體系由基礎(chǔ)通用、規(guī)劃設(shè)計、設(shè)備及試驗、施工及驗收、并網(wǎng)及檢測、運行與維護這6個系列調(diào)整為8個系列，調(diào)整后的標準體系框圖如圖1所示。第一層為標準系列層，主要分為基礎(chǔ)通用、規(guī)劃設(shè)計、施工及驗收、運行與維護、檢修、設(shè)備及試驗、安全環(huán)保、技術(shù)管理等八類。第二層為儲能形式層，包含電化學儲能、機械儲能、電磁儲能等不同的形式。

圖1 電力儲能標準體系結(jié)構(gòu)圖

協(xié)同開展標準制修訂。標委會對外積極與各個電池標委會、電網(wǎng)運行與控制標委會等與儲能應用存在交叉的組織協(xié)調(diào)相關(guān)儲能技術(shù)標準的界面和一致性，對內(nèi)針對性的發(fā)揮委員及其所在單位的特長和優(yōu)勢，最廣泛的調(diào)動相關(guān)領(lǐng)域相關(guān)單位參與標準編制工作，確保代表行業(yè)最高水平、符合行業(yè)實際需求。目前，全國電力儲能標委會歸口管理國家標準13項，其中11項發(fā)布、2項正在報批，涉及規(guī)劃設(shè)計、設(shè)備及試驗、施工及驗收、并網(wǎng)及檢測、運行與維護、評價等方面，構(gòu)成了儲能標準體系的核心部分；歸口管理儲能領(lǐng)域能源行業(yè)標準18項，其中9項發(fā)布、5項正在報批、4項正在編制；歸口管理中國電力企業(yè)聯(lián)合會儲能相關(guān)團體標準47項，其中15項發(fā)布、14項正在報批、18項正在編制，內(nèi)容涉及鉛酸電池二次利用、鋰離子電池性能測試、儲能監(jiān)控、分布式儲能等方面，儲能類型涉及電化學儲能、氫儲能、飛輪儲能等多種類型?！峨娏δ苡娩囯x子電池》、《電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等核心國家技術(shù)標準的發(fā)布，有力支撐了我國儲能系統(tǒng)的集成設(shè)計、產(chǎn)品制造、并網(wǎng)檢測和交接試驗、電化學儲能電站的示范工程和商業(yè)化項目建設(shè)，引導了國產(chǎn)儲能裝備技術(shù)創(chuàng)新，促進了我國儲能設(shè)備技術(shù)升級，提升了國產(chǎn)裝備質(zhì)量和國際競爭力，并成功打入國際市場。目前，國產(chǎn)儲能電池、儲能變流器、電池管理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)均達到了國際先進水平，成功出口美國、英國、德國、澳洲和東南亞等國際市場。

積極組織參與國際標準工作。2014年主持編寫出版IEC技術(shù)白皮書《Grid integration of large-capacity Renewable Energy sources and use of large-capacity Electrical Energy Storage 》；主持完成IEEE P2030.3™《電力系統(tǒng)應用的電力儲備設(shè)備和系統(tǒng)的測試流程標準》并于2016年發(fā)布；參與編寫IEC 61427-2 《用于新能源存儲的蓄電池與蓄電池組 –測試方法和通用要求 - 第二部分：并網(wǎng)應用》并于2016年發(fā)布。此外，選派10名中國專家加入IEC TC120工作組，參與4個工作組標準編制，并在TC120中提案立項新標準2項，擔任team-leader和co-leader各一個，同時被提名為TC120 與TC8A和8B的聯(lián)絡員。  

圖2 中國專家主持完成的儲能國際標準化成果

建設(shè)高質(zhì)量的標準檢測能力。標委會秘書處單位中國電力科學研究院已建成儲能電池材料、電池單體、電池模塊、電池簇、電池管理系統(tǒng)以及儲能變流器、儲能系統(tǒng)并網(wǎng)的全體系試驗檢測與認證綜合試驗評價能力，全面滿足GB/T 36276-2018《電力儲能用鋰離子電池》、GB/T 34133-2017《儲能變流器檢測技術(shù)規(guī)程》、GB/T 36548-2018《電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)測試規(guī)范》等標準驗證要求。

大力推動標準應用。一是組織開展標準宣貫，2017~2019年分別在合肥、北京、上海組織了宣貫專項會議，針對發(fā)布國家標準和行業(yè)標準進行解讀和宣貫，參會人數(shù)400余人；先后利用各類全國性儲能論壇平臺，就電力儲能相關(guān)標準進行解讀，提升標委會的影響力。二是切實推動標準應用提升行業(yè)應用水平，針對部分應用需求方對儲能技術(shù)標準不熟悉、采信電動汽車動力電池標準造成部分儲能工程質(zhì)量和安全問題，積極主動提供服務，例如支撐浙江電力儲能工程全面采信儲能技術(shù)標準，并在工程建設(shè)前期的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗測試中發(fā)現(xiàn)大量問題，有力的提升了儲能工程應用的質(zhì)量和安全，得到業(yè)主的充分肯定同時也引起了各方對儲能技術(shù)標準的進一步重視。三是切實推動標準應用提升產(chǎn)品性能與質(zhì)量，在開展儲能產(chǎn)品的型式試驗和認證評價時，根據(jù)儲能標準應用過程中積累的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，協(xié)助廠家進行產(chǎn)品技術(shù)性能調(diào)整，助力億緯鋰能、江蘇海基等企業(yè)產(chǎn)品實現(xiàn)從動力電池到儲能電池的全面轉(zhuǎn)變，儲能應用條件下的循環(huán)壽命、熱失控安全性能等核心指標提升一個臺階。

圖4 標準宣貫現(xiàn)場

近年來，我國儲能應用呈現(xiàn)多種新態(tài)勢：

（1）電力儲能系統(tǒng)裝機容量大幅度提升。在儲能形式上，以鋰離子電池和鉛炭電池儲能成為主力。在設(shè)備形態(tài)上，所安裝的預制艙式儲能裝置數(shù)量超過廠房式儲能裝置。

（2）電網(wǎng)側(cè)儲能發(fā)展迅速，國調(diào)和多個省調(diào)部門對儲能系統(tǒng)尤為關(guān)注，并嘗試將儲能系統(tǒng)納入到為可調(diào)度元件，從而對儲能系統(tǒng)（電站）的接入試驗、監(jiān)控、調(diào)度等標準提出新要求。

（3）儲能電站安全問題頻出，國內(nèi)外鋰離子電池儲能系統(tǒng)（電站）發(fā)生多起火災事故，引發(fā)各界對儲能系統(tǒng)安全問題的重視。

（4）新型儲能技術(shù)迅速發(fā)展，“十三五”期間，已經(jīng)完成立項的包括新型儲能器件、100MWh新型鋰離子電池、壓縮空氣儲能系統(tǒng)、全釩液流電池系統(tǒng)、MW級飛輪以及動力電池規(guī)?；荽卫玫榷鄠€項目重點研發(fā)計劃。國際方面，氫儲能和儲熱技術(shù)相關(guān)研究投入力度加強。儲能應用新態(tài)勢，需要圍繞新態(tài)勢做出標準體系的調(diào)整，以適應并反過來推動儲能技術(shù)的發(fā)展。

儲能標準建設(shè)與推廣面臨以下挑戰(zhàn)：

（1）原有的技術(shù)標準難以滿足新形勢下的應用需求。技術(shù)指標不斷提升；發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)及客戶側(cè)等儲能應用模式和要求存在較大差異；儲能安全性能及管控得到越來越多的關(guān)注；儲能全壽命周期內(nèi)后程階段的應用管控標準缺失；新型儲能技術(shù)不斷發(fā)展。

（2）涉及儲能標準核心內(nèi)容及關(guān)鍵參數(shù)的編制難度大?？蓞⒄盏膰鈽藴驶蚱渌I(lǐng)域的標準越來越少；儲能裝備技術(shù)迭代和技術(shù)升級速度，而編制標準需要一定周期；技術(shù)儲備不足，需要深入開展專項研究；需要科學凝練應用實踐；需要深入開展技術(shù)實證。

（3）標準應用推廣面臨困難。標準應用組織體系和要求不夠有力，例如電化學儲能應用方對儲能和電動汽車應用的技術(shù)要求區(qū)別認識不足；儲能工程實施周期短，而產(chǎn)品的檢測和認證周期長。

結(jié)合儲能技術(shù)發(fā)展和實際應用，下一步開展以下工作：

（1）加強與主管單位、相關(guān)標委會的溝通協(xié)調(diào)。接受國標委、能源局、中電聯(lián)等主管單位指導，積極與全國電網(wǎng)運行與控制標委會以及各類電池標委會溝通協(xié)調(diào)，厘清標準編制界面，減少標準交叉重復，同時保障關(guān)鍵技術(shù)指標協(xié)調(diào)一致。

（2）持續(xù)完善電力儲能標準體系。根據(jù)儲能技術(shù)的發(fā)展和新形勢下的應用需求，滾動修訂電力儲能標準體系，指導儲能領(lǐng)域標準制修訂工作。

（3）加強重點領(lǐng)域標準編制。在儲能電站安全方面，開展《電化學儲能電站安全技術(shù)導則》《電化學儲能電站應急預案編制導則》等標準的編制；在梯次利用方面，繼續(xù)開展《電力儲能用梯次利用鋰離子電池系統(tǒng)技術(shù)導則》《電力儲能用鋰離子梯次利用動力電池再退役技術(shù)條件》等標準的編制；在預制艙式儲能領(lǐng)域，開展《預制艙式電化學儲能系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》《預制艙式儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)測試規(guī)程》等標準的編制；完善儲能并網(wǎng)測試類標準，開展《電化學儲能電站建模導則》《電化學儲能電站并網(wǎng)性能評價方法》《用戶側(cè)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等標準的編制；兼顧其他形式儲能技術(shù)發(fā)展，開展《壓縮空氣儲能電站設(shè)計規(guī)范》《電力系統(tǒng)用飛輪儲能系統(tǒng)》《電力儲能用氫儲能系統(tǒng)》等標準的制定。

（4）加快推進儲能標準應用。持續(xù)推進標準宣貫，更多應用方和廠家都認識到采信儲能技術(shù)標準的必要和好處。建設(shè)國家級的儲能檢測實驗基地，完善的試驗檢測資質(zhì)，開展儲能系統(tǒng)設(shè)備以及并網(wǎng)的全體系試驗檢測與認證綜合試驗評價。

（5）積極參與儲能標準國際化工作。加強IEC TC120中國專家力量，加強國際標準化人才的培養(yǎng)力度，為國際標準化工作的順利開展提供人才支撐；積極開展牽頭及參與標準的專題研究，有力支撐標準的制修訂工作；發(fā)揮中國專家的核心作用，提高國際影響力和話語權(quán)。

（6）加強標準制定的基礎(chǔ)研究工作。結(jié)合國家、地方、企業(yè)相關(guān)科研項目，深入開展儲能系統(tǒng)全壽命周期性能演變規(guī)律、儲能載體安全與消防等基礎(chǔ)問題研究。