新能源推动储能电站发展安全性隐患加速健全行业标准

1、储能电站安全性引发关注，行业标准尚待完善事故储能电站为直流光储充一体化电站，项目采用磷酸铁锂电池技术路线。“集美大红门 25MWh 直流光储充一体化电站项目”在 2019 年 3 月正式投入运营，由北京福威斯油气技术有限公司开发，采用磷酸铁锂储能电池。项目分为两期：一期项目建设屋顶光伏 1.4MW，储能 12.7MWh，充电车位 24 个，直流双枪充电桩 12 套；二期扩建工程包括屋顶光伏 1.73MW，室外 8MWh 储能及 35 套充电桩（均已安装就位），室内 20MWh 储能电池及相关直流控制及配电设备。项目一期日售电能力超过 4 万度，相当于在城市中心建设完成全新的小型能效电厂。锂电池

2、热失控时易发生起火爆炸。当磷酸铁锂电池热失控时，电解液中会析出很多易燃易爆的气体，比如一氧化碳、氢气、乙烯、甲烷、乙烷、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等，这些气体与空气混合形成了爆炸性混合物，遇火源即会发生剧烈爆炸。 图 1：城市中心商业综合体大型储能充电站示意图资料来源：全联新能源，研究储能系统整体方案设计对储能电站的安全性至关重要。以亚利桑那州公用事业服务公司（APS）2019 年储能项目事故调查结果为例，项目采用LG Chem 专有的NMC 电芯，储能系统容量共计 2MW/2MWh，配备基于LG Chem 的BMS、Novec1230 全淹没洁净气体灭火系统。事故原因主要包括：（1）

3、电池内部故障引发热失控；（2 ）灭火系统无法阻止热失控；（3）电芯单元之间缺乏足够的隔热层保护导致级联热失控；（4 ）易燃气体在没有通风装置的情况下积聚；（5）应急响应计划没有灭火、通风和进入程序。图 2：APS McMicken 电池储能项目布局示意图资料来源：CNESA，研究表 1：APS McMicken 电池储能项目事故原因分析序号事故原因详细分析电池内部故障引发热失控。灭火系统无法阻止热失控。电芯单元之间缺乏足够的隔热层保护导致级联热失控。在随机取样分析中，充分存在金属锂沉积和异常的枝晶生长的证据。它被认为是导致最初电芯故障，以及引发随后热失控的一个原因，这个原因也具有一定科学确定性

4、。但由于 15 号电池簇已经严重损坏，因此无法用这一簇的电池去验证金属锂沉积和异常枝晶生长。该项目的消防系统在事故发生时均按设计运行，在第一个电池电压下降的一分钟内， VESDA 烟雾探测系统超过了所有四个报警阈值。在 Novec 1230 灭火剂喷出前，VESDA烟雾探测系统按照设计启动 30 秒倒计时，计时一到才会喷出。此外，项目只采用了洁净气体灭火剂，通常适用于火灾初期，并不能防止或抑制锂离子电池系统的级联热失控。事实上，Novec 1230 洁净气体灭火剂的制造商 3M 公司曾在 2017 年 8 月 NFPA 855 标准起草期间，向起草委员会致信声明过这一点，但当时项目已经设计并试

5、运行了一年多，因此并未得到改善和引起重视。事故由 15 号电池簇、2 号模组的 7 号电池内部故障引发，产生的大量热量在相邻模组间传递，进而影响了整个 15 号电池簇。电芯与电芯之间并没有隔热层阻止或减慢这种直接的热传递，从而导致不可避免的级联热失控的发生。按照设计，当灭火系统启动时，空调会被关闭，从而使喷出的灭火气体得以集中。当集装4易燃气体在没有通风装置的情箱门被打开时，可燃混合物接触到热源（很可能是 15 号电池簇中余热的电池），引起爆况下积聚。炸。一般来说，在电池模组发生热失控损坏后，电池模组内的余热可能会在热失控后持续几分钟或几小时。5应急响应计划没有灭火、通风和进入程序。资料来源：

6、CNESA、研究AES 向 APS 提供的应急响应计划(ERP)中没有说明如何应对潜在的爆炸事故，也没有说明在灭火系统启动后如何进入。ERP 中大部分细节都与电气关闭程序，APS 和 Fluence(作为 O&M 承包商)之间的角色和职责，以及何时/是否通知消防部门有关。ERP 中没有说明何时或如何进入系统，也没有提供有关进入准备的信息，包括监测、测量、通风和灭火。推进源网荷储一体化和多能互补发展，大规模储能技术发展势在必行。2021 年 3 月，国家能源局、发改委发布关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见，指出源网荷储一体化和多能互补发展是提升可再生能源开发消纳水平和非化石能源消

7、费比重的必然选择，对于促进能源转型和经济社会发展具有重要意义。多能互补实施路径利用存量常规电源，合理配置储能，统筹各类电源规划、设计、建设、运营，优先发展新能源。对于存量新能源项目，结合新能源特性、受端系统消纳空间，研究论证增加储能设施的必要性和可行性。对于增量风光储一体化，优化配套储能规模，充分发挥配套储能调峰、调频作用，最小化风光储综合发电成本，提升综合竞争力。图 3：基于中国能源互联网的零碳技术体系资料来源：全球能源互联网发展合作组织，研究国家层面及各省份积极出台储能支持政策，尚缺乏全盘性统筹规划。2017 年，国家能源局等五部委联合发布关于促进储能技术与产业发展的指导意见，拉开了我国储

8、能行业快速发展的序幕。过去几年，无论是国家层面还是各省份层面，从支持政策、配置比例、市场要求、市场化交易机制等多方面对我国储能发展提供支撑。综合来看，目前我国尚处于储能发展初期阶段，各地方政策缺乏统一部署和规划。表 2：国家主要储能政策统计日期文件发布单位政策要点2020 年 3 月关于加快建立绿色生产和消费法规政策体系的意见国家发改委、司法部加大对分布式能源 、智能电网、储能技术、多能互补的政策支持力度，研究制定氢能、海洋能等新能源发展的标准规范和支持政策2020 年 4 月中华人民共和国能源法（征求意见稿）关于建立健全清洁能国家能源局国家实行可再生能源发电优先和依照规划的发电保障性收购制度

9、对加快形成有利于清洁能源消纳的电力市场机制、全面提升2020 年 5 月2020 年 5 月源消纳长效机制的指导意见（征求意见稿）关于新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见国家能源局国务院电力系统调节能力、着力推动清洁能源消纳模式创新方面，都提出鼓励推动电储能的建设和参与意见给出 36 项措施，包含：加强可再生能源开发利用，开展黄河梯级电站大型储能项目研究，培育一批清洁能源基地加大储能发展力度。研究实施促进储能技术与产业发展的政2020 年 6 月2020 年能源工作指导意见关于做好 2020 年能源国家能源局策，开展储能示范项目征集与评选，积极探索储能应用于可再生能源消纳、电力辅助服务、分

10、布式电力和微电网等技术模式和商业模式，建立健全储能标准体系和信息化平台在提高电力系统调节能力方面指出，推动储能技术应用，鼓2020 年 6 月2020 年 7 月2020 年 9 月安全保障工作的指导意见关于组织申报科技创新（储能）试点示范项目的通知关于扩大战略性新兴产业投资 培育壮大新增长点增长极的指导意见国家发改委、国家能源局国家能源局国家发改委励电源侧、电网侧和用户侧储能应用，鼓励多元化的社会资源投资储能建设通过分析总结示范项目成功经验和存在问题，促进先进储能技术装备与系统集成创新，建立健全相关技术标准与工程规范，培育具有市场竞争力的商业模式，推动出台支持储能发展的相关政策法规加快突破风

11、光水储互补、先进燃料电池、高效储能与海洋能发电等新能源电力技术瓶颈分别就储能的顶层设计、价格机制、标准管理、建设吉瓦时2020 年 9 月关于加快推进电化学储能产业发展的建议关于加快能源领域新国家能源局级大型储能示范站等方面做出了答复，并明确了下一步工作重点在智慧能源、能源互联网、风电、太阳能、地热能、生物质2020 年 12 月型标准体系建设的指导意见国家能源局能、储能、氢能等新兴领域，率先推进新型标准体系建设，发挥示范带动作用2021 年 2 月关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发国家发改委、国家能源局合理配置储能，统筹各类电源规划、设计、建设、运营，优先发展新能源，积极实施存量“风光水

12、火储一体化”提升，展的指导意见稳妥推进增量“风光水（储）一体化”，探索增量“风光储一体化”，严控增量“风光火（储）一体化”资料来源：国家能源局、国家发改委等，研究表 3：各省份新能源发电配储能相关政策省份政策名称发布时间发布部门政策要求关于进一步促进光伏陕西产业持续健康发展的意见（征求意见稿）江西省新能源产业高江西质量跨越式发展行动方案（2020-2023）关于建立安徽省可再生能源发展三年行动计安徽划项目库（2021-20232020.12.25西安市工信局2020.1.13工信厅2021.3.9能源局支持光伏储能系统应用。对 2021 年 1 月 1 日至 2023 年 12月 31 日期间

13、建成运行的光伏储能系统，自项目投运次月起对储能系统按实际充电量给予投资人 1 元/千瓦时补贴推进储能市场发展。充分发挥江西省全钒液流电池及其储能系统产业基础，建设培育稳定的、与分布式新能源应用及区域智能微电网建设融合的新能源领域储能市场。支持锂电池、钒电池等二次电池在光伏、风力等新能源发电配建储能、电网调峰调频通信基站储能等多方面推广应用，开展综合性储能技术应用示范年）的通知湖北关于2020 年风电和光伏发电项目建设有关事2020.4.15能源局在落实电力送出和消纳等各项建设条件的基础上，积极推进2020 年无补贴平价上网风电项目建设，申报范围包含风光互项的通知补、风光储一体化等多能互补平价项

14、目关于组织申报2020 年2020 年湖南电网新增建设规模 80 万千瓦。2020 年拟新建平湖南光伏发电平价上网项目2020.4.8发改委价项目，单个项目规模不超过 10 万千瓦，鼓励同步配套建设的通知储能设施鼓励发电企业、售电企业、电力用户、独立辅助服务提供商等新疆电网发电侧储能企业投资建设电储能设施，要求充电功率在 10,000kW 以上、新疆管理暂行规定2020.5.26发改委持续充电时间 2h 以上，电储能设施根据电力调度结构指令进入充电状态的，对其充电量进行补偿，标准为 0.55 元/kWh鼓励发电企业、电网企业及第三方社会资本采取新能源+储能、独立储能电站、风光储一体化等多种方式

15、，共同参与储能项目建设西藏关于申报我区首批光伏储能示范项目的通知2019.8.14能源局优先支持拉萨、日喀则、昌都已建成光伏电站侧建设储能系统，规模不超过 200MW/1GWh。鼓励在阿里地区建设 20MW 光伏+120MWh 储能项目内蒙2020 年光伏发电项目古竞争配置方案关于组织开展2020 年2020.3.26能源局优先支持光伏+储能项目建设，光伏电站储能容量不低于 5%，储能市场在 1h 以上将实行新增项目与存量项目挂钩，对存量项目并网率低的区域，暂停各类新能源增量项目。而在平价风电项目中，优先支河南风电、光伏发电项目建设的通知2020.4.7发改委持已列入以前年度开发方案的存量风电

16、项目自愿转为平价项目，优先支持配置储能的新增平价项目山西关于2020 年拟新建光伏发电项目的消纳意见吉林省2020 年风电和吉林光伏发电形目申报指导方案2020.6.3国网山西新增光伏发电项目应统筹考虑具有一定用电负荷的全产业链项目，配备 15%-20%储能，落实消纳协议2020.4.27能源局大力支持为落户吉林储能、氢能等战略性新兴产业及装备制造业等有带动作用的项目辽宁省风电项目建设辽宁方案、辽宁省光伏发电项目建设方案关于印发支持储能产青海业发展若干措施（试行）的通知关于开展储能示范应山东用的实施意见（征求意见稿）关于进一步促进新能江苏源并网消纳有关意见的通知关于推进风电、光伏发河北电科学有

17、序发展的实施方案（征求意见稿）贵州省风电光伏发电贵州项目管理暂行办法（征求意见稿）“电动福建”建设三年福建行动计划（2020-2022年）广东省培育新能源战广东略性新兴产业集群行动计划（20212025 年）关于加快推进全省新甘肃能源存量项目建设工作的通知关于征求2021 年度平广西价风电、光伏项目竞争性配置办法有关意见的函关于加快促进自治区宁夏储能健康有序发展的指导意见（征求意见稿）2020.5.14发改委2021.1.18发改委等2021.3.29发改委等2019.12.10能监办2020.9.25发改委2021.3.5能源局2020.7.15工信厅2020.9.29发改委等2021.3.

18、25发改委2021.3.18能源局2021.1.11发改委优先考虑附带储能设施，有利于调峰的项目；光伏风电需承诺在项目整体平价上网基础上，拿出一部分利用小时数实行低价结算（0.1 元/kWh）；且低价光伏、风电项目的低价电量（0.1元/kWh）不参与东北电力辅助服务市场积极推进储能和可再生能源协同发展，试行“新能源+储能”一体化开发模式新增集中式风电、光伏发电项目，原则上按照不低于 10%比例配建或租赁储能设施，连续充电时间不低于 2 小时。鼓励风电、光伏发电项目优先租赁共享储能设施，租赁容量视同其配建储能容量，鼓励风电、光伏发电制氢，制氢装机运行容量视同其配建储能容量鼓励新能源发电企业配置一

19、定比例的电源侧储能设施，支持储能项目参与电力辅助服务市场，推动储能系统与新能源协调运行，进一步提升系统调节能力积极谋划分布式供能、一体化储能、智能微电网、多能互补集成优化等示范项目，支持风电光伏按 10%左右比例配套建设储能设施。大力推广应用储能新技术，积极开展风光储能试点，探索商业化储能方式，逐步降低储能成本。积极推进分布式发电与能源智能微网多能互补，实现多能协同供应和能源综合梯次利用已投产的风电、光伏发电项目应在投产一年内配套储能；新增的风电、光伏发电项目应按照“同步规划、同步设计、同步建设、同步投产”的原则配套储能鼓励风力、光伏电站等配备储能设备，提升电能质量。加快完善电力现货市场、辅助

20、服务市场政策体系，健全电力市场交易机制。推进一批风光储一体化、光储充一体化和储能电站项目建设，大力推动储能商业化应用提出先进储能应用工程等八大重点工程，推动电网侧储能布局，推进电源侧火电联合储能和“可再生能源+储能”发电系统建设鼓励在建存量项目按河西 5 市（酒泉、嘉峪关、张掖、金昌、武威）配置 10%-20%储能，其他地区按 5%-10%配置配套储能设施在本次项目配置储能 5%-10%、10%以上得分；已投运项目上配置 5%-10%、10%以上得分。储能设施连续储能时长不小于 2 小，满足 10 年（5000 次）以上使用寿命，系统容量 10 年衰减率不超过 20%，需与发电项目同时投运在新

21、能源富集的宁东、吴忠、中卫地区先行开展储能设施建设。建设”新能源+储能“示范应用项目，并在全区推广应用；对于达到以上要求的储能项目，支持参与电力辅助服务市场资料来源：各省份能源局、发改委，研究国内储能行业标准体系尚未建立，标准化进程有望提速。2020 年 1 月，国家能源局综合司印发关于加强储能标准化工作的实施方案，方案指出储能标准化建设工作重点任务包括建立储能标准化协调工作机制、建设储能标准体系、推动储能标准化示范、推进储能标准国际化。到 2021 年，形成政府引导、多方参与的储能标准化工作机制，推进建立较为系统的储能标准体系，加强储能关键技术标准制修订和储能标准国际化。表 4：关于加强储能

22、标准化工作的实施方案重点任务序号重点任务具体要求织体系建设，促进协调相关行业标准化管理机构，以及储能领域相关标准化技术组织间的沟通及协作。跟踪储能技术与产业发展，针对储能设施在能源系统的应用，建立涵盖储能系统与设备2建设储能标准体系及其应用，相互支撑、协同发展的标准体系。积极推进关键储能标准制定，鼓励新兴储能技术和应用的标准研究工作。推进储能技术创新与标准研制有效结合，鼓励在储能工程示范项目中开展标准应用、验3推动储能标准化示范证、研制，将成功的工程应用经验转化为标准。开展储能标准化试点示范，促进企业运用标准化方式组织储能工程应用，发挥标准化对储能产业的支撑和引领作用。积极承担储能技术国际标准

23、制修订任务，实质性参与储能技术领域的国际标准化工作。4推进储能标准国际化在国际标准研究和验证的基础上，进一步提升储能国际标准的转化率。通过双边、多边能源国际合作，促进储能标准国际化。1建立储能标准化协调工作机制国家能源局会同应急管理部、市场监管总局（标准委）等建立储能标准化协调工作机制，指导储能标准化建设，协调解决储能标准化工作中的重大问题。加强储能标准化技术组资料来源：国家能源局、研究表 5：我国储能国家及行业标准汇总序号标准编号标准名称适用范围1GB/T 36276-2018电力储能用锂离子电池移动式电化学储能系统技本标准规定了电力储能用锂离子电池的规格、技术要求、试验方法和检验规则等内容

24、。本标准规定了移动式电化学储能系统的结构、基本要求、系统性2GB/T 36545-2018术要求能、试验、标志、储存以及运行维护要求。本标准适用于 380V及以上接口电压等级的移动式电化学储能系统。本标准规定了电化学储能系统接入电网的电能质量、功率控制、电网适应性、保护与安全自动装置、通信与自动化、电能计量、GB/T 36547-2018电化学储能系统接入电网技术规定GB/T 36548-2018电化学储能系统接入电网测试规范GB/T 36549-2018电化学储能电站运行指标及评价接地与安全标识、接入电网测试等技术要求；本标准适用于额定功率 100kW 及以上且储能时间不低于 15min 的

25、电化学储能系统。本标准规定了电化学储能系统接入电网的测试条件、测试设备、测试项目及方法等；本标准适用于额定功率 100kW 及以上且储能时间不低于 15min 的电化学储能系统。本标准规定了电化学储能电站运行指标的内容和统计方法，以及运行效果评价的原则和要求；适用于额定功率不小于 500kW 且额定能量不小于 500kWh 的电化学储能电站，其它规模的储能电站可参照执行。电化学储能电站接入电网本标准适用于通过 35kV 及以上电压等级接入公共电网的新建、设计规范改建和扩建电化学储能电站接入电网设计。DL/T 5810-202067DL/T 5816-2020分布式储能系统接入配电网设计规范本规

26、范适用于通过 10kV 及以下电压等级接入公共配电网的新建、改建和扩建分布式储能项目。电力储能用超级电容器本标准规定了电力储能用超级电容器的规格、技术要求和检验规则等内容。本标准适用于电力储能用超级电容器单体和模组。DL/T 2080-202089DL/T 2081-2020电力储能用超级电容器试验规程本标准规定了电力储能用超级电容器的基本规定、试验准备和试验方法等内容。本标准适用于电力储能用超级电容器单体及模组的型式试验和出厂检验。对于其它类型的试验如定期抽检等可参照执行。电化学储能电站并网运行本系列标准适用于10(6)kV 及以上电压等级且由电网调度机构调与控制技术规范度管理的电化学储能电

27、站，其他电化学储能电站可参照执行。DL/T 2246-20211011DL/T 2247-202112DL/T 2248-2021电化学储能电站调度运行管理移动车载式储能电站并网与运行本标准适用于 10（6）kV 及以上电压等级并入电网，由电网调度机构调度管理的储能电站。本标准将适用范围限定在接入 380V 至 35kV 电压等级电网的移动车载式电化学储能电站，其他电压等级接入的储能电站可以参考本标准执行。资料来源：储能标准化信息平台、研究电化学储能技术亟待突破，行业龙头具备先发优势我国电化学储能发展迅速，可再生能源并网储能装机占比快速提升。根据 CNESA 统计，截至 2020 年底，中国已

28、投运储能项目累计装机规模 35.6GW，占全球市场总规模的 18.6%，同比增长9.8% 。其中，电化学储能的累计装机规模位列第二，为3.27GW，同比增长91.2%，在各类储能技术中占比 9.2%，较 2019 年底的 5.3%提升 3.9 个百分点；在各类电化学储能技术中，其中锂离子电池储能占比 88.8%，累计装机规模为 2.90GW。2018-2020 年，我国可再生能源并网配套储能占比分别为 11.3%、17.0%、34.6%，可再生能源并网储能配置需求快速提升。图 4：2011-2020 年中国电化学储能累计装机规模 （单位：MW、%）图 5：2018-2020 国内储能装机应用场

29、景分布（单 位：%）35003000250020001500100050002012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020200%180%160%140%120%100%80%60%40%20%0%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%201820192020累计装机规模（MW)同比增速发电侧（辅助服务） 可再生能源并网 电网侧 用户侧资料来源：CNESA，研究资料来源：CNESA，研究图 6：截至2020 年底中国各类储能技术应用占比（单 位：%）图 7：截至 2020 年底中国电化学储能不同技术路线 应用占比（单位：%）

30、电化学储压缩空飞轮储能,铅蓄电池,液流电池,超级电其他,能, 9.20% 熔融盐储热,1.50%气储能, 0.03%0.01%10.20%0.70%容, 0.20%0.10%抽水蓄能,89.26%锂离子电池, 88.80% 资料来源：CNESA，研究资料来源：CNESA，研究储能电池相比动力电池对于电池性能及技术的高要求体现在以下几个方面：更长的循环寿命。由于储能项目的使用时间较长，一般希望的项目寿命至少大于 10 年，所以通常要求储能锂电池的循环寿命要大于 3500 次，而动力锂电池的循环寿命要求一般为 1000-2000 次。更大功率。储能电池一般用于电网调频、电网调峰、新能源移峰、跟踪计

31、划出力以及容量备用等场景，对于储能电池的功率要求较高，通常都在兆瓦级别以上。更高的充放电倍率要求。对于电网调频项目来说，为保证供电频率，需要储能系统能够进行密集调节，所以对于储能电池的冲放电倍率范围要求较高，跨度范围一般为 1C-4C。而对于电网调峰项目则需要储能电池进行连续充放电，则需要充放电倍率较小的电池。更高的安全性能。储能电池使用的场景多为电网调频、调峰等电站，项目规模大，对于安全性能要求也更高。更高的稳定性。储能电池用于电站项目，为保证供电稳定性，对于储能系统中所使用的储能电池稳定性也有着很高的要求。表 6：典型储能场景要求电池参数（单位：MW，min）典型应用场景功率要求容量要求响应性能要求充放电交织频次充放电倍率充放电深度（DOD）电网调频MW15min秒级500-800 次/天1-4C20%电网调峰10MW120min分钟级1-3 次/天0.25-0.5C90%-100%新能源移峰MW60min秒级1-3 次/天0.5-1C60%-100%跟踪计划出力MW30min秒级数十次/天1-2C20%-40%容量备用MW120min分钟级数十次/年0.25-0.5C60%-100%资料来源：CNESA，EnergyTrend，研究技术领先的行