中國儲能網(wǎng)訊：第十二屆中國國際儲能大會演講速記如下：
斯林軍：大家下午好！今天是新型儲能系統(tǒng)集成解決方案專場，我從設(shè)計院角度來看站房式電化學(xué)儲能電站如何集成，主要結(jié)合自己工程的實踐跟大家做一些探討。主要是以下方面。
儲能簡單的需求，主要是聚焦于儲能對于土地資源需求方面。
我們現(xiàn)在正處于第四次能源大變革的大時代，世界能源正從高碳化向低碳化，由化石能源向非化石能源發(fā)展，我國也一樣提出了雙碳目標(biāo)，在實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的路徑上，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。儲能雖然不是新能源的主角，但它是不可或缺的重要的角色，特別是以構(gòu)建新能源為主體的新型電力體系里面，儲能是關(guān)鍵支撐技術(shù)。儲能的發(fā)展必要性是很明晰的，但是儲能如何用？用在哪里？特別是如何建？這塊還是非常關(guān)鍵的，需要我們進行論證。
這張圖非常出名，這里面有一條從北方的黑河一直到云南的騰沖線——胡煥庸線，它是人口經(jīng)濟自然資源的地理分界線，西側(cè)64%的土地上僅有6%的人口，東側(cè)36%的面積卻分布了96%以上的人口。同樣，它也是能源的一個分界線。從統(tǒng)計來看，西側(cè)能源資源占到83%，生產(chǎn)量大概是75%，消費量卻不足30%。東側(cè)剛好反過來，特別是經(jīng)濟最發(fā)達的三個大灣區(qū)，京津冀、長三角、珠三角，能源資源量可以忽略不計，但是能源消費量卻超過1/3。我們儲能電站的建設(shè)也需要大量的土地資源，現(xiàn)在特別是預(yù)制艙布置方式占地比較廣，像浙江也是寸土寸金的地方，下邊結(jié)合浙江資源來談?wù)勎覀冊谶@一批示范項目建設(shè)中遇到的一些土地方面現(xiàn)實問題。
我們這次“十四五”第一批示范項目，它的分布見左邊圖，基本上分布在杭嘉湖紹和東部沿海區(qū)域，也是浙江相對經(jīng)濟比較發(fā)達和能源消費比較強的地方。20個網(wǎng)側(cè)示范項目，裝機容量約2個GWH，如按預(yù)置艙布置用地面積會達到360畝。按照浙江“七山二水一田”的資源，基本上工業(yè)土地的價格在60萬/畝。所以這樣來看一個示范項目里面最典型的50兆瓦/100兆瓦時的項目，預(yù)制艙布置（需要）18畝地，（按）土地價格60萬算的話，折算到單位造價，每瓦時要增加大概1毛1。企業(yè)能（用錢）解決的事情可能還是大家不特別關(guān)注，最后只是增加成本的事情。像地方政府許多時候?qū)I(yè)土地還有各種指標(biāo)要求，像投資強度、容積率、畝產(chǎn)稅收。對儲能電站來說，投資強度是不成問題，但假如我們都是采用預(yù)制艙方式，那它的容積率絕對是達不到工業(yè)地塊30%以上的要求，還有畝產(chǎn)稅收，用地一多，畝產(chǎn)稅收就自然下來了，所以這一塊也是浙江一些（示范）儲能電站遇到的（最）現(xiàn)實問題。
如何來破這個題呢？從節(jié)約土地資源來看，無非是兩個（途徑）：一個是提高系統(tǒng)的集成度，第二個是造房子，容積率解決了，土地也省了。（圖）這兩個項目都是我們浙江的第一批儲能示范項目，規(guī)模也一樣，第一個項目剛剛開建，它采用了最先進的1500V液冷系統(tǒng)，預(yù)置艙內(nèi)集成了6.7兆瓦時的電池，集成度達到每個平方260度電。就像這樣高的集成度，按規(guī)范布置以后，（整個項目）還是需要18畝土地。如果采用原來風(fēng)冷方案的話，可能會到25畝上下。項目二是浙江剛剛投運的蕭山電廠儲能電站，采用站房式布置，占地面積僅2400平方，三層布置，總共布置了126兆瓦時電池，還有很多房間作為辦公用房和其它用途，是綽綽有余的。
現(xiàn)在儲能電站基本上以預(yù)制艙布置為主，主要是大家對電池間的火災(zāi)危險類別沒有權(quán)威認(rèn)定和比較好的規(guī)范可以執(zhí)行。下面我們來看看，對站房式國內(nèi)外規(guī)范是什么情況。國家從儲能規(guī)范上來說，從GB51048（2014年），還是到后邊的修編版以及其它的國標(biāo)GB還是行標(biāo)DL，都沒有明令說不能建設(shè)站房式儲能電站。
我們一開始在14年版《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》里面，把鋰電池和鉛酸、液流電池的火災(zāi)危險性類別分為戊類，耐火二級。從實踐來看確實是偏低了，所以這個規(guī)范也在修訂，上次征求意見稿已經(jīng)發(fā)布了。里面對火災(zāi)的威脅已經(jīng)有了比較明確的說明：像鉛酸電池、液流電池是很明確的，是丁類，鋰電池現(xiàn)在暫類比乙類執(zhí)行，主要是鋰電池?zé)崾Э匾院蠡馂?zāi)的特性和現(xiàn)有的建筑設(shè)計防火規(guī)范里面對于火災(zāi)危險性類別定義不太對的上，所以就高不就低，類比乙類執(zhí)行，對（建筑物）層數(shù)和防火分區(qū)最大允許的面積都有明確的規(guī)定。所以我覺得，只要這個規(guī)范一出來，我們建設(shè)站房式電化學(xué)儲能電站就掃清了最后一點障礙。只要我們有明確的規(guī)范、有定義以后，嚴(yán)格按照左邊的幾個規(guī)范去執(zhí)行，就不會存在任何疑惑或者是風(fēng)險不可控因素。
國外標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)這一塊的確比我們走的早更前面?！禢FPA 855》，這是第一個儲能防火消防規(guī)范，也是2020年固定儲能系統(tǒng)安裝標(biāo)準(zhǔn)。這里邊首先是對儲能技術(shù)、消防技術(shù)以及儲能的安裝規(guī)模，以及安全距離，還有控制滅火的手段進行了定義，后邊我們設(shè)計要點分析也主要結(jié)合NFPA855規(guī)定。它主要是從四個方面來考慮這個問題：
首先，電池系統(tǒng)安裝參數(shù)，我們需要確定儲能單元之間的間距，防止火勢從一個單元擴散到另外一個單元。還要確定儲能單元到一些外殼或墻壁之間的間距，當(dāng)然有運維的考慮。最后需要確定火勢蔓延到頂部線纜的可能性。
其次從消防設(shè)施內(nèi)部和外部來評估我們消防設(shè)施的有效性。
第三，從防排煙的話，主要是量化爆燃的可能性，量化產(chǎn)生的熱量。這里講的是爆燃，不是講的爆炸，這是有一個非常明確的界限的。
第四，關(guān)于一些消防策略和應(yīng)對，這些我們現(xiàn)在外邊看到的一些研究成果也比較多。
這幾個電站是我的一些實踐，做過的一些站房式電站。前面第一個是50兆瓦/100兆瓦時的剛剛投運的蕭山電廠儲能電站。第二個是位于寧波的舊廠房改造的16兆瓦/32兆瓦時的站房式的儲能電站。第三個是位于青海格爾木的一個共享儲能電站，32兆瓦/64兆瓦時。第四個是位于徐州的(項目)，建的比較早，還沒有照片，只有一張效果圖。
國家對安全這一塊非常重視，特別是北京大紅門事件出來以后。能源局從去年連續(xù)發(fā)布了《新型儲能項目管理規(guī)范》、《關(guān)于電化學(xué)儲能電站安全管理的通知》等多個文件，從項目立項、設(shè)計、施工、調(diào)試、驗收各個方面對電化學(xué)儲能電站的建設(shè)進行了規(guī)范。特別是今年6月份，在《25條反措》里邊，第一次把電化學(xué)儲能電站寫入了25條。安全是一個系統(tǒng)工程，不能單純理解安全等于消防，其實安全包括了像建筑消防、火災(zāi)報警、氣體滅火、水消防、防排煙等多個方面。我們許多時候認(rèn)為預(yù)制艙比站房式安全，我覺得這個說法有所偏頗，我們應(yīng)該從五個方面來判斷它，到底它們的區(qū)別在哪里？首先，無論是哪種安裝形式，它們的設(shè)備是一樣的，它們（本體）安全是一樣的，它們區(qū)別在哪里呢？主要是大家擔(dān)心熱失控以后火災(zāi)滅不了，怕火燒連營。但從我個人的理解來說，其實站房式的火災(zāi)防范性或者耐火性上應(yīng)該比預(yù)制艙要好。
首先我們從建筑本體來看。剛才已經(jīng)講過了，按照現(xiàn)行的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》設(shè)計，重點考慮防火、防腐蝕、防酸等因素影響。（火災(zāi)危險性）按照乙類執(zhí)行，只要這個定義了以后，后續(xù)所有的設(shè)計我們就有章可循，有規(guī)可依，我們可以嚴(yán)格按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》設(shè)計。
從細(xì)節(jié)上來說，首先像電池室盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，獨立分區(qū)。也就是剛才講的盡量把我們的萬一的萬一發(fā)生火災(zāi)時損失限制在一個房間，6兆瓦時以內(nèi)，這個也有規(guī)定。
還有四周的隔墻，建議使用耐火極限不低于4小時的防火墻，大家看到防火墻感覺要求很高，其實很簡單，我就拿磚墻做，我的磚都是火里燒出來的，8小時、10小時都沒有問題，所以采用防火墻不一定會提升我們的成本。
像疏散門和裝修材料，這塊只要按照規(guī)范執(zhí)行就可以了。
電池室頂棚盡量不要有太多的梁或者凹凸不平的（地方），主要怕（失控后可燃）氣體集聚。
最后一點是結(jié)構(gòu)上不應(yīng)該考慮防爆設(shè)計這個事情。國外也僅是考慮爆燃，從來不考慮電池的防爆，電池本身可能易燃，但是絕對不易爆。我們從事故分析來看，所有鋰電池發(fā)生的爆炸事故都在于發(fā)生了事故以后，最后的電池密閉空間可燃?xì)怏w集聚以后，才會發(fā)生爆炸的危險。這塊（風(fēng)險）從建筑設(shè)計上完全可以處理好，把這塊危險排除掉。
從消防設(shè)計來看，首先它的設(shè)計原則是預(yù)防為主，防消結(jié)合。左邊圖可以看到，現(xiàn)有的三大類滅火介質(zhì)其實根本無法切斷電池內(nèi)部連鎖反應(yīng)，像我們設(shè)計氣體滅火，主要作用是熄滅明火，降低失控的電池表面的溫度，提供更多反應(yīng)時間。水的比熱最大，所以它的冷卻降溫效果最好。從國外NFPA855來看，它最后給出的滅火手段也是消防給水。所以最后萬一要滅火的話，就是大水漫灌。
所以我們在消防設(shè)計上，主要是從三方面：首先是早期的預(yù)警，設(shè)置完善的可燃?xì)怏w探測器、煙感和溫感，消防報警信號與BMS溫度信號聯(lián)合，提前判斷電池?zé)崾Э亍５诙?，氣體滅火是一個手段，主要是為我們贏得時間。第三，我們還要考慮二次水噴淋冷卻，這時候是斷臂求生，不能讓事故再擴大化。
從防范爆炸這塊來說，防排煙很重要，像NFPA855，通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)能限制可燃?xì)怏w最低爆炸極限的25%以下。
電池室布置比較常規(guī)，這里大家主要看一下，像6×12米的電池室，可以擺下將近6兆瓦時的電池，集成度與40尺的集裝箱基本一致。這里比較重要一點是結(jié)構(gòu)上設(shè)計時一定要考慮靜載荷均布的特點，否則設(shè)計出的房子（柱、梁）往往比較粗、比較大，造價上就浪費了。還有電池柜比較高（重），所以應(yīng)該預(yù)埋槽鋼，下面要找平、焊接，安裝要牢固。另外NFPA855人家也考慮到電池線從上面走，從大紅門事故也看，北區(qū)到南區(qū)事故擴大也是通過電纜溝進行可燃?xì)怏w的傳導(dǎo)。
PCS一般跟變壓器布置在一起，這個時候我們充分考慮兩者的通風(fēng)和散熱。
PCS變壓器房間設(shè)置建議大家跟電池間相鄰布置，盡量減少直流損失。
還有變壓器尺寸比較大，我們應(yīng)該考慮有一個檢修通道，二樓的話要考慮有吊裝平臺。
PCS戶內(nèi)安裝形式，一般都會頂出風(fēng)，采用自然進風(fēng)、機械排風(fēng)的方式。
最后看一下對于暖通設(shè)計。鋰電池非常嬌貴，可靠的熱管理設(shè)計是達到設(shè)計壽命的基本保障。溫度對電池影響分析：容量衰減、熱失控、外高溫傳導(dǎo)、低溫?fù)p失。特別是電池簇內(nèi)溫差控制比簇間的控制更重要，最好控制在3度，但實際做還是有點困難。暖通設(shè)計不僅僅是一個溫度控制，還有氣流組織，溫度場均布。所以剛才也說電池間盡量采用標(biāo)準(zhǔn)間，不可能每個房間都去做熱仿真。從實踐來看，像蕭山電廠儲能電站，一個房間大概是5.6到6兆瓦時，剛剛并網(wǎng)投運，經(jīng)過了浙江最熱的夏天。從最后的運行結(jié)果來看， 25個房間，126個兆瓦時，溫差最后控制在8攝氏度之內(nèi)，大部分的房間溫差在3度之內(nèi)，所以整體運行效果還是可以的。
最后這張圖是一個簡單的匯總比較，我也不展開講了。首先占地方面肯定是站房式最優(yōu)，從消防來說我覺得各有優(yōu)劣，做的好的話，電池間耐火時間比預(yù)制艙更好。建設(shè)時期相對來說預(yù)制艙好一點，但是（站房式在）能耗、壽命、運維全方面碾壓預(yù)制艙。
謝謝大家。
