液流電池標準化體系建設進程

／機械工業北京電工技術經濟研究所 劉亞楠 李霞／

一、液流電池產業發展進程

新型儲能是構建新型電力系統的重要技術和基礎裝備，是實現碳達峰碳中和目標的重要支撐。近年來，我國新型儲能技術創新和產業應用取得長足進步，2021年底新型儲能累計裝機超過400萬kW，新能源+儲能、常規火電配置儲能、智能微電網等應用場景不斷涌現，商業模式逐步拓展，國家和地方層面政策機制不斷完善，對能源轉型的支撐作用初步顯現。以電化學儲能為重點方向的新型儲能技術包括鋰電池、液流電池、鈉離子、鉛碳電池等方面，其中鋰離子電池技術引進時間較早，且商業化應用較為成熟，目前其市場規模占到了電化學儲能的80%以上。液流電池因具備容量大、安全性高、環保可靠、循環壽命長、能量轉換效率高等技術優勢，能夠滿足新型儲能對于安全可靠、長時儲能、長時生命周期等方面的要求，正逐步受到市場關注。

根據國家發改委、國家能源局印發的《“十四五”新型儲能發展實施方案》的有關規定，積極試點示范，穩妥推進了新型儲能產業化進程。“十四五”新型儲能技術試點示范包括了釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池等產業化應用，液流電池作為新型儲能技術在近幾年技術進步，產業升級，產業鏈進一步完善，產業競爭力逐漸增強。

液流電池主要作為固定式大規模儲能（蓄電）裝置，與鉛酸蓄電池、鎳鎘電池等通常以固體作電極的普通蓄電池不同，液流電池的活性物質以液體形態儲存在兩個分離的儲液罐中，由泵驅動電解質溶液在獨立存在的電池堆中反應，電池堆與儲液罐分離，在常溫常壓運行，因此安全性高，沒有潛在爆炸風險。液流電池的特點還包括：容易實現規模化（兆瓦級），靈活配置、組裝方便、選址自由、循環壽命長、響應速度快、自放電率低、深度放電性能良好、環境友好、無污染排放、運行與維護費用低等。液流電池適用于調峰電源系統、大規模光伏電源系統、風能發電系統的儲能以及不間斷電源或應急電源系統。

隨著技術不斷深入研究，我國液流電池產業供應鏈不斷完善，近年來，越來越多的企業進入到液流電池領域并引入更多的技術發展路線，有中國科學院大連化學物理研究所投產的鋅鎳、鋅鐵和鋅溴等鋅基液流電池、上海電氣投資成立的儲能平臺公司“上海電氣（安徽）儲能科技有限公司”投產的全釩液流電池、國家電投集團投資的北京和瑞儲能科技有限公司投產的鐵－鉻液流電池。從目前已經落地的項目來看，各大企業紛紛跨入液流電池領域，產業研究得到了迅速發展，液流電池已經步入產業化、商業化和市場化階段。據統計，2020年科技創新（儲能）試點示范項目申報中，液流電池在鋰離子電池為主的電化學儲能項目中，也占據了一席之地，包括華銀工業園“風/光/儲/配/充”液流儲能系統集成項目、青海黃河上游水電開發有限責任公司國家光伏發電試驗測試基地配套20MW儲能電站項目和湖北棗陽10MW光伏+10MW/40MWh全釩液流儲能光儲用一體化示范項目等。

二、液流電池標準化體系建設進程

液流電池技術發展推動了標準化工作和標準體系建設。目前我國液流電池相關的標準化機構有全國燃料電池及液流電池標準化技術委員會（SAC/TC342）、能源行業液流電池標準化技術委員會（NEA/TC23）和IEC/TC21/JWG7國際電工委員會液流電池聯合工作組。全國燃料電池及液流電池標準化技術委員會（SAC/TC342）于2008年由國家標準化管理委員會批準成立，秘書處設在機械工業北京電工技術經濟研究所，其中有關液流電池的術語、性能、通用要求及試驗方法等國家標準的制修訂工作于2012年開始起步。能源行業液流電池標準化技術委員會（NEA/TC23）于2012年由國家能源局批準成立，與國家標準化技術委員會秘書處一體運作，秘書處設在中國電器工業協會，負責液流電池及儲能技術領域的相關行業標準制修訂工作。液流電池國際標準化工作是由IEC/TC21國際電工委員會二次電池和電池組和IEC/TC105國際電工委員會燃料電池合作成立的IEC/TC21/JWG7國際電工委員會液流電池聯合工作組負責，國內對口單位是全國鉛酸蓄電池標準化技術委員會（SAC/TC69），中國電器工業協會進行業務指導。在這些液流電池標準化機構服務平臺的建設和運行過程中，積累匯聚了一批行業技術專家，通過長期開展基礎共性技術和標準化研究，建立了有序協調的標準化工作組織體系和管理工作機制，并在基礎共性和通用技術方面制定了一批標準。

截至目前液流電池領域已發布國家標準4項，行業標準15項，團體標準3項；在研國家標準計劃項目2項，行業標準計劃項目15項。按照“十四五”新型儲能發展實施方案中“專欄5 新型儲能標準體系重點方向”的有關內容，結合液流電池標準化發展現狀，在原有液流電池標準體系重視產品及上游零部件的基礎上，目前的標準體系進一步擴大了液流電池的產業鏈范圍，液流電池標準體系框架如下所示：

——基礎標準，包括術語定義、環境條件等；

——通用標準，包括設計要求等；

——設備、材料與部件，覆蓋了全釩液流電池系統、鐵鉻液流電池系統、鋅基液流電池系統和其他液流電池系統；

——安裝調試及運行維護，包括安裝要求、調試要求、運行要求和維護要求；

——回收利用，包括回收、再利用和再制造等。

液流電池標準體系構架如下圖所示。

圖 標準體系框圖

如下表所示，GB/T 29840《全釩液流電池 術語》屬于基礎標準，NB/T 42006—2013《全釩液流電池用電解液 測試方法》和NB/T 42007—2013《全釩液流電池用雙極板 測試方法》屬于全釩液流電池關鍵零部件的測試方法；隨后全釩液流電池系統標準體系建設進入完善期，GB/T 32509—2016《全釩液流電池通用技術條件》、NB/T 42132—2017《全釩液流電池 電堆測試方法》、NB/T 42145—2018《全釩液流電池 安裝技術規范》和NB/T 42144—2018《全釩液流電池維護要求》等標準的制定，反映出全釩液流電池從系統到部件，從技術要求、測試方法到安裝、維護進行了全方位的建設。近年來，隨著液流電池技術的不斷創新和產業發展，已開始制定鋅基液流電池相關標準，如NB/T 10459—2020《鋅鎳液流電池 通用技術條件》和NB/T 42146—2018《鋅溴液流電池 電極、隔膜、電解液測試方法》等，同時鋅基液流電池標準體系也在不斷完善。目前，液流電池重點關注設計和可靠性等方面的標準建設，鐵鉻液流電池開始技術創新，相關標準運行實施，標準體系建設協同發展，液流電池行業呈現出更廣闊的發展前景。

表 液流電池標準體系明細表

三、未來工作設想

（一）標準化組織協調發展

隨著液流電池技術發展和產業化進程，建議充分集中利用液流領域專家資源，促進液流電池國家標準、行業標準和團體標準各級標準化組織協調發展，確保進一步整合規劃現有各級標準，提升標準質量，實現各級標準相互配套，不重復、不交叉。在觀念上，標準化組織增強服務意識，通過服務提高行業標準化管理水平。在方法上，可采用多途徑宣傳培訓標準化知識，使企業更加主動、深入、廣泛地參與標準化工作。在統籌上，標準化組織需與各方積極緊密配合，充分發揮整體功能，及時解決標準化工作過程中各方提出的問題，從整體上不斷提高標準化管理水平。

（二）標準化體系建設完善

進一步完善液流電池標準化體系建設，一是積極采用國際標準，促進中國標準與國際標準同步接軌；二是關注科技研發成果，推進標準技術創新，加快我國自主創新的標準制定；三是加強標準制定流程的規范性，提高標準質量和產業適應性，加快標準制定周期，滿足技術快速發展對標準的需求。四是進一步完善標準化人才建設，提高標準化理論和管理水平。

（三）積極推動標準實施應用

加強技術研討和交流工作，結合標準制修訂和宣貫培訓，積極組織開展液流電池領域的技術交流活動，搭建行業交流平臺，就液流電池行業發展中遇到的問題和挑戰等開展專門研討、調研等。同時，堅持積極組織協調、齊心協力擴大標準化影響，研究產業新問題、新動態，保持標準創新性，助力產業再升級。