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新型儲能是建設新型電力系統(tǒng)、實現(xiàn)“雙碳”目標的重要支撐，在電力系統(tǒng)不同場景的應用價值具有多樣性，是優(yōu)質的靈活性調節(jié)資源和潛在的主動支撐資源，對促進新能源消納、保障電力供應、提升電網安全具有重要意義。預計到2025年末，我國新型儲能在電力系統(tǒng)中的裝機規(guī)模將超3000萬千瓦。其中，以磷酸鐵鋰電池為代表的鋰離子電池儲能因其能量密度高、壽命長等特點，成為大規(guī)模儲能的首選儲存載體之一。近年來鋰離子電池儲能在關鍵技術領域持續(xù)提升，面向電力系統(tǒng)應用的技術標準體系和應用管理體系日趨完善，在可控安全應用等方面的問題也在逐步改善，成為“雙碳”進程中發(fā)展速度最快、應用前景最廣的一種儲能技術。而以飛輪儲能、壓縮空氣儲能為代表的其他新型儲能技術雖然在部分指標方面具有相對優(yōu)勢，但在綜合技術經濟性指標方面離電力系統(tǒng)實際應用需求還有較大的差距，對應的技術標準體系和應用管理體系方面尚不夠完善，其并網性能、電網適應性等實際應用效果仍然需要進一步驗證和評估。
目前鋰離子電池儲能初步具備了規(guī)?；瘧玫臈l件，儲能電站的建設規(guī)模越來越大，從最初的十兆瓦級發(fā)展到當前的百兆瓦級，未來還將出現(xiàn)吉瓦級的超大規(guī)模儲能電站，儲能電池及其管理系統(tǒng)集中使用的數(shù)量呈幾何級增長，對儲能電站的安全風險有效管控構成了極大的挑戰(zhàn)，一旦發(fā)生安全事故后不僅經濟損失巨大，社會影響更大。近幾年國內外公開報道了40多次儲能電站火災事故表明大規(guī)模集中使用鋰離子電池構建儲能電站還是一個新生事物，電池儲能電站的安全管控具有不同于其他行業(yè)領域的特殊性和復雜性，是一個依賴于全產業(yè)鏈全流程閉環(huán)管理的特殊領域。尤其北京“4·16”儲能電站事故以后，國家能源局主管部門發(fā)布了一系列電化學儲能規(guī)范化管理文件，例如：2023年1月4日印發(fā)的《2023年能源監(jiān)管重點工作》，明確把儲能電站的質量檢查列入質監(jiān)工作的范疇。2023年5月8日印發(fā)的《全國電力安全生產重大事故隱患專項排查整治2023行動方案》明確提出要落實《國家能源局綜合司關于加強電化學儲能電站安全管理的通知》等文件要求，進一步強調了儲能電站的質量管理和安全監(jiān)測的重要性。
儲能電站安全涉及儲能電池及系統(tǒng)設計制造、電池管理、安全預警與消防、運行管理等多個方面，其中儲能電池系統(tǒng)的質量是關鍵和核心，其質量直接與整站安全相關聯(lián)。然而電池儲能系統(tǒng)作為電氣設備整機產品目前還不成熟、標準化程度低，同時儲能電站建設過程粗放，全流程安全與質量管控措施不到位，實際投運時存在儲能設備可靠性不佳造成“不好用”，功能性能達不到設計目標造成“不能用”，安全隱患大造成“不敢用”等問題，儲能電站的整體安全與質量狀態(tài)存在不確定性，導致目前大量已建儲能電站利用率偏低。由于設備整機產品還處于不成熟、不斷迭代發(fā)展過程中，為提升現(xiàn)階段鋰離子電池儲能電站的應用水平，以安全高質量應用為導向，圍繞儲能用鋰離子電池這一核心部件開展綜合性能評價顯得尤為重要。本文主要梳理了儲能鋰離子電池相關標準的最新進展，對鋰離子電池儲能核心標準進行了解析，詳細介紹了鋰離子電池儲能全流程檢測評價整體解決方案。
1 儲能鋰離子電池相關標準最新進展
2013年我國開始電力儲能相關標準的編制，目前針對鋰離子電池儲能電站的主要設備及系統(tǒng)并網已經發(fā)布實施了一系列國家(行業(yè))標準，詳細規(guī)定了質量與安全方面的技術要求及檢驗要求，基本能夠滿足現(xiàn)階段儲能設備質量把關的需求。主要包括《電力儲能基本術語》(DL/T 2528—2022)、《電力儲能用鋰離子電池》(GB/T 36276)、《電力儲能用電池管理系統(tǒng)》（GB/T 34131—2023）、《電化學儲能系統(tǒng)儲能變流器技術規(guī)范》(GB/T 34120)、《儲能變流器檢測技術規(guī)程》(GB/T 34133)等。其中《電力儲能基本術語》(DL/T 2528—2022)作為目前最契合國內儲能應用實際情況的術語行業(yè)標準，明確了實際應用中許多關鍵術語的定義，例如儲能的額定功率、額定能量以及安全性能是指全壽命周期內都要滿足的保證值等，為儲能設備及試驗類標準相關內容的更新提供了依據(jù)。基于儲能技術和市場尚處于快速發(fā)展成熟階段的現(xiàn)狀，對應的儲能電池系統(tǒng)作為整機產品的標準也在同步補充完善的過程中，以國家標準《預制艙式鋰離子電池儲能系統(tǒng)技術規(guī)范》為代表的系統(tǒng)級產品標準正在編制中。目前鋰離子電池儲能標準的進展情況如表1所示。
表1鋰離子電池儲能標準的進展情況圖片
從電池儲能的結構層級角度，電池單體串并聯(lián)組成電池模塊，電池模塊串并聯(lián)組成電池簇，電池簇并聯(lián)組成電池儲能系統(tǒng)，電池儲能系統(tǒng)并聯(lián)組成電池儲能電站，各個層級扮演不同的角色和作用，層層嚴格檢驗并確保電池工作參數(shù)和性能指標符合正確邏輯地逐級傳遞，是一個有機的整體，缺一不可，是保障電池儲能系統(tǒng)符合相關標準要求以及從根本上提升電池儲能電站整體質量和安全的關鍵?，F(xiàn)階段針對儲能電池系統(tǒng)的質量檢驗主要圍繞組成系統(tǒng)的電池單體、電池模塊、電池簇、儲能變流器、電池管理系統(tǒng)等核心部件來開展，依據(jù)相關標準從根源上確定能反映電池系統(tǒng)質量與安全的邊界及運行參數(shù)，待系統(tǒng)級產品標準完成后，再從系統(tǒng)整機檢驗的角度對通過系統(tǒng)設計和集成實現(xiàn)電池高效及可控安全應用的效果進行確認，實現(xiàn)對儲能核心設備及系統(tǒng)質量與安全檢驗的全鏈條閉環(huán)。
2 鋰離子電池儲能核心標準解析
作為電池儲能系統(tǒng)核心部件，電池性能水平是電池儲能電站整體質量和安全的基石。發(fā)布于2018年6月的《電力儲能用鋰離子電池》(GB/T 36276—2018)國家標準與動力電池等其他行業(yè)標準相比具有鮮明的儲能應用特色，從電力儲能實際應用需求的角度明確了對鋰離子電池綜合性能的技術要求，對保障電池儲能應用的質量與安全起到了關鍵作用。隨著鋰離子電池儲能市場迅速發(fā)展，技術水平和應用需求迭代更新較快，該標準于2022年初開始修訂，進一步提出了與電力儲能實際運行條件匹配的儲能電池技術要求，對于提升電池儲能設備投運前的標準化規(guī)范化水平、提高儲能電站運行可靠性、降低儲能電站安全風險具有重要意義。
2.1 標準內容
《電力儲能用鋰離子電池》(GB/T 36276)將電力系統(tǒng)對電力設備的總體質量與安全需求層層分解到儲能電池這一核心元件，關注從電池單體、電池模塊到電池簇層級的關鍵工作參數(shù)以及性能的逐級傳遞和正確的邏輯關系，對電池各個層級都提出了明確要求。
在電性能方面，規(guī)定了電池單體、電池模塊、電池簇初始充放電性能要求，電池單體和電池模塊功率特性、倍率充放電性能、能量保持與能量恢復能力等要求，從根源上保障電池儲能電站整體性能；在環(huán)境適應性方面，規(guī)定了電池單體和電池模塊高溫適應性、低溫適應性要求，電池單體高海拔初始充放電性能要求，保障電池在不同環(huán)境條件下的適應能力；在耐久性能方面，規(guī)定了電池單體和電池模塊貯存性能和循環(huán)性能要求，為保障電池在全壽命周期都能滿足循環(huán)性能指標，首次提出了關聯(lián)額定功率、額定能量、循環(huán)次數(shù)的循環(huán)性能技術要求和試驗方法；在安全性能方面，規(guī)定了電力儲能用鋰離子電池電氣安全性能、機械安全性能、環(huán)境安全性能、熱安全性能、安全保護功能的要求，從根源上保障電池儲能電站整體的質量與安全。為驗證工程最終使用產品與對應型式檢驗產品關鍵性能的一致性，保障電池儲能系統(tǒng)各項功能和性能指標的實現(xiàn)，規(guī)定了抽樣檢驗規(guī)則。
2.2 標準作用
該標準為工程應用的電池質量把關提供統(tǒng)一的標準化工具，解決了儲能電池作為一種新的電力系統(tǒng)元件在應用初期面臨的幾大問題和痛點。
（
1）解決了電池規(guī)格標注及其標定測試條件與實際應用脫節(jié)的問題。該標準按照電力系統(tǒng)實際運行的能量(W/Wh)標注電池技術規(guī)格，改變了傳統(tǒng)的電流/容量(A/Ah)標注方式，并對電池編碼的規(guī)則統(tǒng)一了要求，明確用于電力儲能的鋰離子電池需要標示出標稱電壓、額定充放電功率、額定充放電能量等關鍵的規(guī)格參數(shù)信息。同時該標準以實際運行的額定功率條件標定能量、效率、壽命等關鍵電性能指標，并以此作為安全性能評判的基礎前提條件，避免技術標準要求及其測試評價條件與實際應用條件之間產生脫節(jié)。
（2）解決了關鍵工作參數(shù)設定不明確問題。該標準明確了電池實際運行時的電壓、溫度、電流等關鍵工作參數(shù)的限值設定值應與型式試驗的設定值保持一致，且應唯一，避免實際供貨的產品與檢測時的產品運行條件和性能不一致，確保電池工作參數(shù)及性能在電池單體、電池模塊、電池簇不同層級中逐級傳遞且符合正確的邏輯關系。電池工作參數(shù)設置原則如表2所示。
表2電池工作參數(shù)設置原則圖片
（3）解決了循環(huán)壽命統(tǒng)一評判問題。按照最嚴苛的滿充滿放條件評價，首次將額定功率、額定能量和標稱循環(huán)次數(shù)關聯(lián)，可向下兼容淺充淺放條件的壽命期望，以電池單體、電池模塊層級的循環(huán)性能要求作為電池壽命的統(tǒng)一評判標準，滿足對系統(tǒng)壽命的期望，在一定程度上約束了目前盲目宣稱循環(huán)次數(shù)的問題。同時增加了電池單體循環(huán)后熱失控性能要求，強化安全性能是指全壽命周期內都要滿足的保證值，引導電池制造企業(yè)在電池安全設計和生產工藝控制方面持續(xù)進步。
（4）明確了儲能電池抽樣檢驗規(guī)則，為開展儲能電池到貨抽檢提供了標準依據(jù)，對于提高儲能電站可靠性、降低儲能電站安全風險具有重要意義。
3 鋰離子電池儲能全流程檢測評價整體解決方案
儲能電站的安全和質量是密不可分的，近年來普遍存在的電池儲能電站安全隱患存憂、質量問題堪憂的現(xiàn)狀，主要體現(xiàn)在實際可用能量、實際使用壽命、系統(tǒng)能量效率、連續(xù)運行安全可靠性等關鍵技術指標達不到承諾值，歸根結底在于儲能電站主要設備及系統(tǒng)的質量狀態(tài)無法確認、性能指標模糊。若儲能電池等核心設備的設計制造技術水平不過關、初始質量不合格或質保期內儲能電池質量非正常衰減，達不到標準的安全技術要求，則電化學儲能電站運行過程中安全風險和安全隱患極大，因此依據(jù)相應的標準對鋰離子電池儲能設備質量與安全的檢驗應貫穿于儲能應用的全部環(huán)節(jié)并覆蓋不同層級的設備或系統(tǒng)形態(tài)，且相互關聯(lián)形成閉環(huán)，才能從根源上提高儲能電站運行可靠性，降低儲能電站安全風險。
中國電力科學研究院有限公司(簡稱中國電科院)從電力儲能應用的實際需求出發(fā)，結合深厚的電池儲能特性評價和檢測技術研究積累，提出了涵蓋型式試驗、等級評價、到貨抽檢、并網檢測及運行考核檢測的電池儲能全流程檢測評價整體解決方案。具體分為事前、事中、事后三個大的過程。事前包括型式試驗和等級評價，用于檢驗設備制造企業(yè)是否具備批量生產滿足標準要求產品的能力以及技術水平等級；事中包括到貨抽檢和并網檢測，用于檢驗實際供貨批次產品與型式試驗產品在關鍵性能方面的一致性以及電池實際運行參數(shù)與檢測參數(shù)的一致性；事后包括運行考核檢測，用于檢驗電池儲能系統(tǒng)運行過程中的充放電能量和效率的衰減情況。通過該方案可以實現(xiàn)對投運的涉及電網運行的電網側、電源側、用戶側儲能設備全鏈條全環(huán)節(jié)閉環(huán)管理，引導儲能行業(yè)走向嚴格執(zhí)行儲能標準的規(guī)范化健康可持續(xù)發(fā)展之路。
3.1 型式試驗
型式試驗是為了檢驗制造企業(yè)研發(fā)設計制造滿足標準技術要求產品的能力，型式試驗合格是產品進入市場的基本前提和底線要求。型式試驗的對象主要包括電池單體、電池模塊、電池簇、電池管理系統(tǒng)、儲能變流器。型式試驗可為用戶提供全面且準確的數(shù)據(jù)支撐，為電池技術選型、設備采購評審提供唯一可信的標準化技術信息，解決儲能電池應用過程中的有效信息不足、信息不對稱等痛點問題。儲能電池型式試驗標準依據(jù)為《電力儲能用鋰離子電池》(GB/T 36276)，電池管理系統(tǒng)型式試驗標準依據(jù)為《電力儲能用電池管理系統(tǒng)》(GB/T 34131—2023)，儲能變流器型式試驗標準依據(jù)為《儲能變流器檢測技術規(guī)程》(GB/T 34133)、《電化學儲能系統(tǒng)儲能變流器技術規(guī)范》(GB/T 34120)。
3.2 等級評價
產品性能等級評價是在國標型式試驗檢驗合格的基礎上，結合對制造商進行生產線產品抽檢的形式，針對大量儲能電池產品型式試驗數(shù)據(jù)研究分析，識別儲能電池關鍵性能和技術指標，以性能等級劃分的形式結合詳實的性能數(shù)據(jù)全方位展現(xiàn)和辨識電池產品的質量和安全技術水平，直接體現(xiàn)儲能電池產品不同維度技術水平的區(qū)分度。等級評價的對象主要包括電池單體、電池模塊、電池簇、電池管理系統(tǒng)、儲能變流器、電池儲能系統(tǒng)。產品性能等級評價為從根源上解決儲能電池應用時的有效信息不足、信息不對稱和技術比對篩選困難等痛點提供了一個更加便利的技術工具，引導儲能電池技術升級與轉型，促進電池儲能行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
3.3 到貨抽檢
到貨抽檢是為了避免實際供貨批次品質控制不過關的產品進入儲能工程現(xiàn)場，是電化學儲能電站安全管理的最關鍵一環(huán)，抽檢的對象主要針對能夠直接影響電化學儲能電站安全運行的儲能電池及其管理系統(tǒng)等核心部件產品，具體產品包括電池單體、電池模塊、電池管理系統(tǒng)等。
由于儲能電池的特殊性和復雜性，需要通過實際測試來保障實際供貨批次的產品品質符合要求，確保每個儲能電站實際使用的電池單體、電池模塊、電池管理系統(tǒng)這些直接影響電化學儲能電站安全運行的核心部件產品與其對應的型式試驗產品在物理狀態(tài)、電性能、安全性能、工作參數(shù)以及功能等方面的一致性，在承諾的質保期內，儲能電池均應滿足標準的全部安全技術要求。因為無法做到全檢，所以雖然抽檢并不是萬能的，但也能達到將標準要求反饋到產品的安全設計和生產品控，大幅降低安全風險概率的目的。儲能電池及其管理系統(tǒng)的抽檢試驗項目及檢驗規(guī)則在修訂的《電力儲能用鋰離子電池》(GB/T 36276)和已發(fā)布的《電力儲能用電池管理系統(tǒng)》(GB/T 34131—2023)國家標準中已經予以明確。
3.4 并網檢測
依據(jù)《電化學儲能系統(tǒng)接入電網技術規(guī)定》(GB/T 36547)、《電化學儲能系統(tǒng)接入電網測試規(guī)范》(GB/T 36548)等標準檢驗儲能電站整體功能的可用性與性能可靠性，需要將儲能系統(tǒng)中電池實際運行參數(shù)設定值與型式試驗報告記載的對應工作參數(shù)的一致性核查作為并網檢測的前置條件，確認各個層級儲能電池的質量與安全狀態(tài)，在此基礎上重點檢驗儲能電站的能量、效率、壽命、安全等承諾指標以及電池工作參數(shù)是否符合從電池單體、電池模塊、電池簇等部件層級到儲能系統(tǒng)/儲能電站性能的逐級傳遞，檢驗儲能系統(tǒng)/儲能電站的電網適應性、功率控制、高低電壓穿越、電能質量、保護功能、充放電響應時間、充放電調節(jié)時間、充放電轉換時間、整站能量及效率等整體性能是否能依據(jù)標準方法，在標準認定以及技術約定的電池等設備工作參數(shù)條件下，達到標準技術要求值和承諾值。
3.5 運行考核檢測
電池儲能電站運行考核測試的前提是核查系統(tǒng)運行過程中電池實際運行參數(shù)與型式試驗參數(shù)的一致性，在此基礎上檢驗核查電池儲能電站的充放電能量衰減率、能量效率等關鍵指標是否滿足相關約定，是對供應商主動保證電池質保期內質量與安全的關鍵約束手段，直接影響儲能系統(tǒng)集成設計與投入。
4 總結
本文首先梳理了儲能鋰離子電池相關標準的最新進展，介紹了電池儲能系統(tǒng)各個層級對電池儲能電站整體質量和安全的影響。然后針對鋰離子電池儲能核心標準，從標準內容和標準作用兩個方面，詳細介紹了《電力儲能用鋰離子電池》(GB/T 36276)這一電池儲能核心標準的特色、關鍵內容以及該標準對行業(yè)發(fā)展的作用和解決的問題。最后提出了電池儲能全流程檢測評價整體解決方案，從型式試驗、等級評價、到貨抽檢、并網檢測及運行考核檢測五個方面詳細介紹了該方案的各個環(huán)節(jié)發(fā)揮的作用，通過該方案實現(xiàn)對投運的涉及電網運行的電網側、電源側、用戶側儲能設備全鏈條全環(huán)節(jié)閉環(huán)管理，引導儲能行業(yè)走向嚴格執(zhí)行儲能標準的規(guī)范化健康可持續(xù)發(fā)展之路。
隨著電池儲能電站規(guī)模擴大、儲能系統(tǒng)能量和電壓等級提高、儲能系統(tǒng)應用場景多樣化，對儲能設備的技術水平和安全性也提出了更高的要求。現(xiàn)階段針對儲能鋰離子電池的標準主要是對儲能設備投運前的安全和質量狀態(tài)的評價。對儲能電站投運后的儲能電池系統(tǒng)的壽命預測仍缺乏好的解決方案，儲能電池系統(tǒng)的整機安全性和可靠性評測技術還存在缺失。研究解決上述問題不僅是行業(yè)的熱點難點，也是未來儲能鋰離子電池綜合性能評價發(fā)展和攻關的方向。
原標題：以安全高質量應用為導向的儲能鋰離子電池綜合性能評價標準
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