中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在蘇州香格里拉酒店圓滿召開，超過(guò)1400位國(guó)內(nèi)外嘉賓到場(chǎng)參會(huì)。大會(huì)共邀請(qǐng)140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會(huì)最具價(jià)值的聲音。
大會(huì)期間，中國(guó)電力科學(xué)研究院首席技術(shù)專家惠東在“儲(chǔ)能電站暨微電網(wǎng)專場(chǎng)”，以《電化學(xué)儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內(nèi)容發(fā)布，以饗讀者。
中國(guó)電力科學(xué)研究院首席技術(shù)專家，教授級(jí)高級(jí)工程師惠東
惠東：非常感謝有這個(gè)機(jī)會(huì)給大家介紹一下《電化學(xué)儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)》，我今天想講的是電化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)這件事情。
主要講四個(gè)方面，首先是電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展。從應(yīng)用上來(lái)看儲(chǔ)能的定位，從有電的那一天，有發(fā)電就要有用電，用電核發(fā)電之間就是不平衡，也就是說(shuō)從有電力系統(tǒng)那一天起，搞電力系統(tǒng)的人對(duì)儲(chǔ)能就有一個(gè)剛性的期盼，但是并沒(méi)有轉(zhuǎn)化成市場(chǎng)。在新的條件下，這么多年了沒(méi)有儲(chǔ)能也能活，但是在新的條件下又把儲(chǔ)能推出來(lái)，主要是有這三個(gè)方面的變革。第一個(gè)，減排壓力對(duì)于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變革，我們知道現(xiàn)在可再生能源大的接入，咱們國(guó)家10%的儲(chǔ)能接入能力已經(jīng)把咱們國(guó)家的棄風(fēng)棄光十分折騰。
用戶側(cè)的個(gè)性化質(zhì)量和互動(dòng)化需求提高，特別是電動(dòng)汽車引入以后，對(duì)用戶側(cè)的變化也是非常巨大的，也這兩個(gè)變化再發(fā)展下去，將來(lái)電網(wǎng)的彈性根本就不足以調(diào)節(jié)，如果我們無(wú)限擴(kuò)大輸電的充裕度，那這個(gè)國(guó)家也是承擔(dān)不起的。所以在這樣一個(gè)情況下，就對(duì)儲(chǔ)能提出了變革性的需求，儲(chǔ)能到現(xiàn)在來(lái)講涉及到的學(xué)科比較多，因?yàn)閮?chǔ)能類型比較多，現(xiàn)在還屬于不斷變化的戰(zhàn)略性前沿的東西。
如果說(shuō)把這個(gè)儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用分類來(lái)講，剛才阮總和郝總都講了很多比較細(xì)節(jié)的東西，如果我們從大的角度來(lái)講，我個(gè)人覺(jué)得，我讀完這么多東西還是2010年美國(guó)能源部發(fā)布這個(gè)對(duì)電力系統(tǒng)大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用需求，對(duì)它的分類來(lái)講，還是說(shuō)的比較系統(tǒng)的，它把儲(chǔ)能應(yīng)用分成五大類，17項(xiàng)，就不再細(xì)節(jié)展開了。
儲(chǔ)能技術(shù)本身的特征，是包含著兩個(gè)因素，第一個(gè)因素是在于它的功率因素，地個(gè)在于容量因素，如果這兩個(gè)因素中間必須要結(jié)合一個(gè)時(shí)間因子，時(shí)間因子包含兩個(gè)含義，一個(gè)是蓄能的時(shí)間，一個(gè)是它在什么情況下去承擔(dān)負(fù)荷，或者作為一種發(fā)電特征的變化。
現(xiàn)在比較難統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)外在應(yīng)用上的現(xiàn)狀，我曾經(jīng)花了很大力氣做這件工作，從應(yīng)用結(jié)構(gòu)來(lái)看，各種儲(chǔ)能類型下面，電化學(xué)儲(chǔ)能占了53%，而在電化學(xué)儲(chǔ)能中鋰離子電池占48%，后來(lái)有人說(shuō)把一些新的應(yīng)用加進(jìn)來(lái)應(yīng)該也變成了50%多。也就是說(shuō)在各種化學(xué)鋰離子電池的項(xiàng)目數(shù)占比、裝機(jī)容量占比最大，可能是一個(gè)先驅(qū)，到這樣一種格局了。因?yàn)檫@件事情是可再生能源發(fā)電和分布式引發(fā)的需求特征，所以它目前來(lái)講結(jié)合可再生能源發(fā)電和分布式來(lái)講，還是應(yīng)用數(shù)量最大的。
咱們講這么多儲(chǔ)能，那么儲(chǔ)能對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)這個(gè)事兒，它到底是怎么樣一個(gè)需求？如果我們從這個(gè)需求來(lái)看，第一件事情我們得看看儲(chǔ)能這個(gè)系統(tǒng)本身，它的一個(gè)特征和因素。從結(jié)構(gòu)來(lái)講，不管是哪一種儲(chǔ)能，它一定是包括這樣幾個(gè)部分，第一個(gè)，能量轉(zhuǎn)換這一塊的本體，第二個(gè)，功率轉(zhuǎn)換裝置，第三個(gè)并網(wǎng)設(shè)施，第四，輔機(jī)與附件。
從它的工作形態(tài)來(lái)講要么它是個(gè)并網(wǎng)電源，要么它是個(gè)負(fù)荷。
如果從它控制的規(guī)律屬性來(lái)看，電化學(xué)這一塊來(lái)講，鋰離子、鉛碳、鈉硫這塊，它的工作屬性應(yīng)該屬于電磁暫態(tài)，液流還有一定的旋轉(zhuǎn)性部件。
我們?cè)購(gòu)乃獠康膮⒘刻卣鱽?lái)看，一個(gè)是容量，第二個(gè)是功率，第三個(gè)響應(yīng)時(shí)間，第四個(gè)能量轉(zhuǎn)換效率，自放電率，循環(huán)壽命，充放電對(duì)稱性，容量可用系數(shù)，這些決定了我們需要對(duì)它的這些參量和應(yīng)用之間對(duì)應(yīng)，來(lái)對(duì)這些屬性，和它的情況要有所規(guī)定，這就是我們對(duì)于裝置本身的特征上來(lái)看。
第二個(gè)看它的應(yīng)用特征，我們隨便舉一些東西，那么儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用需求，比如下一步它可以在大規(guī)模可再生的送輸和消納來(lái)講，從它的利用特征無(wú)非就是平滑跟蹤、精化輸力，減少棄光數(shù)，提高風(fēng)電機(jī)組的專業(yè)能力來(lái)講，這塊我們也做了很多示范，還真是掙不到錢。
在提高配電這塊的可靠性，微電網(wǎng)的必要元件和支撐多能互補(bǔ)的綜合應(yīng)用，這都是它下一步的東西。到目前為止，我很難看到基于電化學(xué)進(jìn)步比較快的情況下，它的性價(jià)比還很難能夠讓用它的人掙到錢。大規(guī)模可再生這種東西，一定是有一種東西來(lái)解決棄風(fēng)棄光問(wèn)題，但是現(xiàn)在風(fēng)和光棄掉最便宜，加上儲(chǔ)能就賠錢，你讓別人怎么用？而且剛才郝總講了，光伏價(jià)格會(huì)進(jìn)一步便宜，發(fā)電成本會(huì)更便宜，儲(chǔ)能去把它存起來(lái)再倒騰上去，就要求我的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性更低。
第二方面咱們大家對(duì)于咱們國(guó)家的裝機(jī)比較密集的大規(guī)模資源區(qū)，不是天天在棄，而是在季節(jié)性的棄。儲(chǔ)能的利用率很低的，這對(duì)儲(chǔ)能的要求就變的極高。
對(duì)于下一步來(lái)講，從大規(guī)模集中式可再生能源來(lái)講，我覺(jué)得從電量角度來(lái)講，從功率統(tǒng)計(jì)角度來(lái)講，需要一個(gè)有序布局的過(guò)程，如果家家都這么配，除非給一定的儲(chǔ)能單獨(dú)價(jià)格，如果不給的話，作為整個(gè)改善當(dāng)?shù)氐慕尤虢Y(jié)構(gòu)和外送消納程度來(lái)講，需要對(duì)儲(chǔ)能進(jìn)行一個(gè)有序的布局，對(duì)于分布式可再生來(lái)講，需要解決的，我們一步步接進(jìn)去了，分布式可能會(huì)涉及到儲(chǔ)能每天都在動(dòng)，每天都要參與管理，因?yàn)榉植际絻?chǔ)能將來(lái)一定是廣域布局的，廣域分布式的布局，它將來(lái)要能夠做到整個(gè)的區(qū)域電網(wǎng)或者局部電網(wǎng)上能夠做到一種聚合，能夠發(fā)揮單一功能所不可能達(dá)到的，剛才阮總講的是集群控制，未來(lái)廣域布局，要到廣域的多布點(diǎn)的進(jìn)行集體控制，可能會(huì)起到更大的作用。另外就是電動(dòng)汽車在未來(lái)參與儲(chǔ)能這塊事。
我講這么多應(yīng)用，它對(duì)于儲(chǔ)能體系建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面呢？我們這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，我不能規(guī)定到電化學(xué)本身材料的體系范圍內(nèi)，從我們儲(chǔ)能體系來(lái)看，應(yīng)該說(shuō)儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)和應(yīng)用的環(huán)節(jié)和過(guò)程，它不能把它包羅萬(wàn)象，電化學(xué)儲(chǔ)能也是一樣的，基本要服務(wù)于從儲(chǔ)能的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、招標(biāo)監(jiān)造、設(shè)備實(shí)驗(yàn)、工程組織、施工安排、交接驗(yàn)收、運(yùn)行交易、包括維護(hù)檢修、報(bào)廢這樣一個(gè)過(guò)程，這是我們應(yīng)用對(duì)儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程建立的情況來(lái)看。
現(xiàn)在來(lái)講電化學(xué)儲(chǔ)能建立的是什么標(biāo)準(zhǔn)呢？國(guó)際上，比如IEC在2012年成立以后，為了和傳統(tǒng)工作內(nèi)容不沖突，主要?jiǎng)澐至宋鍌€(gè)工作組，目前正在制訂的是這五個(gè)，一個(gè)術(shù)語(yǔ)部分，一個(gè)是元件測(cè)試方面，還有規(guī)劃安裝、環(huán)境問(wèn)題指導(dǎo)意見(jiàn)、安全要求，還有一個(gè)是對(duì)于電池的安全要求。這是講了一個(gè)傳統(tǒng)的整體的規(guī)范條件，目前處于征求意見(jiàn)或者起草相關(guān)的階段。
在沒(méi)有成立國(guó)際儲(chǔ)能IEC標(biāo)準(zhǔn)會(huì)之前，曾經(jīng)圍繞儲(chǔ)能做了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是IEC—61427—1和—2?！?是南都最早是參加了這塊東西，后來(lái)我們和南都一起又參加了61427—2。此外美國(guó)這塊來(lái)講是2030—2，2030—3，2030—3是中國(guó)電科院替它主編的，現(xiàn)在已經(jīng)完成了并且發(fā)布了。我們國(guó)家的電化學(xué)儲(chǔ)能主要是圍繞工程建設(shè)這樣一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，所以它現(xiàn)在還處于起步階段，目前的標(biāo)準(zhǔn)體系主要是圍繞規(guī)劃設(shè)計(jì)，設(shè)備與實(shí)驗(yàn)，施工與驗(yàn)收，并網(wǎng)與檢測(cè)、運(yùn)行與維護(hù)五個(gè)方面來(lái)的，目前來(lái)講正在制訂的國(guó)標(biāo)有10項(xiàng)，已經(jīng)發(fā)布制訂的國(guó)標(biāo)2項(xiàng)，還有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng)，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)，五網(wǎng)公司的指標(biāo)就將近10項(xiàng)。
除了參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之外，我們也參加了國(guó)際上比較多的跟標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展路線，還有白皮書相關(guān)的一些東西。比如說(shuō)IEC的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)白皮書是參與的。
IEC本身成立這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定位也主要是在于并網(wǎng)和應(yīng)用來(lái)講，因?yàn)樗衅渌臉?biāo)準(zhǔn)體系，在IEC成立以后，給IEC/TC120的空間已經(jīng)非常少了。目前來(lái)講在指定過(guò)程中間的一個(gè)要素還沒(méi)有梳理很清楚，編制思想和工作路線還不是非常統(tǒng)一。
美國(guó)這塊有IEEE標(biāo)準(zhǔn)，也基本是屬于工藝通用這方面的協(xié)議，但是美國(guó)這塊只是個(gè)案拿出來(lái)，還沒(méi)有形成一個(gè)整體的體系。
全國(guó)標(biāo)委會(huì)成立以后，今年是第三年了，我們想構(gòu)建一個(gè)比較完整的體系框架和路線圖研究，來(lái)做一個(gè)系統(tǒng)性、邏輯性比較強(qiáng)的體系，這是我們列的具體的工作體系的建議。
標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)本來(lái)想基于一個(gè)成熟的技術(shù)形成一種標(biāo)準(zhǔn)，但是這個(gè)發(fā)展比較快，標(biāo)準(zhǔn)跟不上。應(yīng)用發(fā)展的角度比較快，但是標(biāo)準(zhǔn)支撐的基礎(chǔ)問(wèn)題還跟不上。我想主要是再講一下支撐標(biāo)準(zhǔn)體系的主要研究方向，如果我們放在電化學(xué)角度的標(biāo)準(zhǔn)講，目前最迫切的問(wèn)題，還是火災(zāi)安全的問(wèn)題，這個(gè)時(shí)候主要涉及到鋰離子電池，鈉硫電池不用說(shuō)，鉛碳電池也不要說(shuō)鉛酸就不著。當(dāng)然有些不一定是電池本身，可能是屬于附件和輔機(jī)。其實(shí)最迫切的還是鋰離子這塊的東西，因?yàn)槟壳颁囯x子電解液還是有機(jī)的。
鋰電池的安全問(wèn)題現(xiàn)在研究的焦點(diǎn)和難題，第一，是安全性的評(píng)測(cè)技術(shù)，目前沒(méi)有辦法去評(píng)測(cè)這件事情的安全性。第二個(gè)安全設(shè)計(jì)技術(shù)，國(guó)家目前也有課題支撐這些東西，但是對(duì)安全預(yù)警技術(shù)的缺失，另外對(duì)電池模塊安全防護(hù)功能的缺失，第三個(gè)是消防閉環(huán)的缺失。上午有幾個(gè)同志跟我講，到我們那兒去安裝儲(chǔ)能，環(huán)評(píng)不同意，安監(jiān)也不同意，這個(gè)事情搞的很苦惱。其中有一個(gè)最大的問(wèn)題，人家好不容易把火災(zāi)給請(qǐng)走了，我們?cè)侔阉?qǐng)回來(lái)，那人家肯定不同意的。
這里面，消防閉環(huán)中間現(xiàn)在有一個(gè)比較大的問(wèn)題是哪里？現(xiàn)在有六氟丙烷、七氟丙烷，希望通過(guò)阻燃和降溫這兩種方式，能夠進(jìn)行對(duì)鋰電的消除，很不幸，六氟丙烷、七氟丙烷一旦著起來(lái)，它會(huì)形成六硫氟化物，這玩意兒是有毒的，現(xiàn)在消防對(duì)這件事情沒(méi)有界定，有的人說(shuō)了，氟利昂對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題也解決比較好，但是氟利昂國(guó)家環(huán)評(píng)上過(guò)不去。目前來(lái)講對(duì)于消防劑本身肯定是未來(lái)一個(gè)難點(diǎn)。。
另外一個(gè)難點(diǎn)還是剛才說(shuō)的測(cè)評(píng)，以后將會(huì)在這些方面來(lái)進(jìn)行一個(gè)比較大的工作。我們現(xiàn)在也看到有很多相關(guān)的部門，在做相關(guān)的研究工作，其中包括中國(guó)電科院在和銀德時(shí)代新能源申請(qǐng)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中，就有一個(gè)很大的工作，就是包括對(duì)電池極和電池模塊極的所有安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估危害，、防爆、消防、特性本身、熱失控連鎖反應(yīng)本身的基礎(chǔ)研究，在這些層面上去。
第二個(gè)，也是咱們極其重要的問(wèn)題，對(duì)于未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)體系中間，我們說(shuō)了，電池的循環(huán)壽命是電池價(jià)格參照和它未來(lái)應(yīng)用中間一個(gè)非常重要的東西，包括電池的研發(fā)，我們都希望做成長(zhǎng)壽命、低成本、高安全的電池，但是循環(huán)壽命和日歷壽命的快速檢測(cè)和評(píng)估技術(shù)，這是一個(gè)目前來(lái)講，還沒(méi)有解決的問(wèn)題。如果我們短期去判定這件事情，還需要重點(diǎn)的攻克。這屬于電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中間非常重要的一個(gè)問(wèn)題。
另一個(gè)層面在應(yīng)用過(guò)程中間，前面是講的應(yīng)用前的事兒，應(yīng)用過(guò)程中電化學(xué)本體的剩余容量和健康狀態(tài)的在線評(píng)估，這塊也是將來(lái)驗(yàn)收和未來(lái)發(fā)揮的一個(gè)重要點(diǎn)。
第三個(gè)，所有的電池集成技術(shù)，都是建立在儲(chǔ)能單位單體一致性的基礎(chǔ)上考慮的，儲(chǔ)能在線單元的一致性如何在線評(píng)估，我們丟過(guò)來(lái)一個(gè)問(wèn)題，什么叫一致性？很多人都沒(méi)有一個(gè)明確回答，我目前只能站在一個(gè)電學(xué)者的角度來(lái)講去看待一致性，對(duì)于每一個(gè)單元或者每一個(gè)單體，我們給它電學(xué)的激勵(lì)，我們所獲得的響應(yīng)基本一致，我才認(rèn)為它是電學(xué)一致性。但是這種思路或者類似于擴(kuò)展的思路，并沒(méi)有在我們整個(gè)的應(yīng)用過(guò)程中得到發(fā)揮。對(duì)于這種東西在線評(píng)估，也是建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中極其重要的事情，尤其是循環(huán)壽命的快速檢測(cè)。如果有一個(gè)設(shè)備拿來(lái)兩三個(gè)月就把人家這個(gè)電池的東西，能夠很規(guī)范、公正，或者很合理的評(píng)判出來(lái)了，我想在以后的招投標(biāo)過(guò)程中，對(duì)定價(jià)過(guò)程中，包括驗(yàn)收過(guò)程中間，甚至包括產(chǎn)品定型和開發(fā)中間，如果這塊的標(biāo)準(zhǔn)體系建立起來(lái)了，都會(huì)起到一個(gè)更大的作用。
作者簡(jiǎn)介：
惠東，中國(guó)電力科學(xué)研究院首席技術(shù)專家，教授級(jí)高級(jí)工程師，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼。長(zhǎng)期從事電力儲(chǔ)能技術(shù)研究工作。目前是全國(guó)電力儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)副秘書長(zhǎng)，IEC/TC120委員。
（本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錄音整理，未經(jīng)本人審核）
