液流电池标准化体系建设进程

／机械工业北京电工技术经济研究所 刘亚楠 李霞／

一、液流电池产业发展进程

新型储能是构建新型电力系统的重要技术和基础装备，是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑。近年来，我国新型储能技术创新和产业应用取得长足进步，2021年底新型储能累计装机超过400万kW，新能源+储能、常规火电配置储能、智能微电网等应用场景不断涌现，商业模式逐步拓展，国家和地方层面政策机制不断完善，对能源转型的支撑作用初步显现。以电化学储能为重点方向的新型储能技术包括锂电池、液流电池、钠离子、铅碳电池等方面，其中锂离子电池技术引进时间较早，且商业化应用较为成熟，目前其市场规模占到了电化学储能的80%以上。液流电池因具备容量大、安全性高、环保可靠、循环寿命长、能量转换效率高等技术优势，能够满足新型储能对于安全可靠、长时储能、长时生命周期等方面的要求，正逐步受到市场关注。

根据国家发改委、国家能源局印发的《“十四五”新型储能发展实施方案》的有关规定，积极试点示范，稳妥推进了新型储能产业化进程。“十四五”新型储能技术试点示范包括了钒液流电池、铁铬液流电池、锌溴液流电池等产业化应用，液流电池作为新型储能技术在近几年技术进步，产业升级，产业链进一步完善，产业竞争力逐渐增强。

液流电池主要作为固定式大规模储能（蓄电）装置，与铅酸蓄电池、镍镉电池等通常以固体作电极的普通蓄电池不同，液流电池的活性物质以液体形态储存在两个分离的储液罐中，由泵驱动电解质溶液在独立存在的电池堆中反应，电池堆与储液罐分离，在常温常压运行，因此安全性高，没有潜在爆炸风险。液流电池的特点还包括：容易实现规模化（兆瓦级），灵活配置、组装方便、选址自由、循环寿命长、响应速度快、自放电率低、深度放电性能良好、环境友好、无污染排放、运行与维护费用低等。液流电池适用于调峰电源系统、大规模光伏电源系统、风能发电系统的储能以及不间断电源或应急电源系统。

随着技术不断深入研究，我国液流电池产业供应链不断完善，近年来，越来越多的企业进入到液流电池领域并引入更多的技术发展路线，有中国科学院大连化学物理研究所投产的锌镍、锌铁和锌溴等锌基液流电池、上海电气投资成立的储能平台公司“上海电气（安徽）储能科技有限公司”投产的全钒液流电池、国家电投集团投资的北京和瑞储能科技有限公司投产的铁－铬液流电池。从目前已经落地的项目来看，各大企业纷纷跨入液流电池领域，产业研究得到了迅速发展，液流电池已经步入产业化、商业化和市场化阶段。据统计，2020年科技创新（储能）试点示范项目申报中，液流电池在锂离子电池为主的电化学储能项目中，也占据了一席之地，包括华银工业园“风/光/储/配/充”液流储能系统集成项目、青海黄河上游水电开发有限责任公司国家光伏发电试验测试基地配套20MW储能电站项目和湖北枣阳10MW光伏+10MW/40MWh全钒液流储能光储用一体化示范项目等。

二、液流电池标准化体系建设进程

液流电池技术发展推动了标准化工作和标准体系建设。目前我国液流电池相关的标准化机构有全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会（SAC/TC342）、能源行业液流电池标准化技术委员会（NEA/TC23）和IEC/TC21/JWG7国际电工委员会液流电池联合工作组。全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会（SAC/TC342）于2008年由国家标准化管理委员会批准成立，秘书处设在机械工业北京电工技术经济研究所，其中有关液流电池的术语、性能、通用要求及试验方法等国家标准的制修订工作于2012年开始起步。能源行业液流电池标准化技术委员会（NEA/TC23）于2012年由国家能源局批准成立，与国家标准化技术委员会秘书处一体运作，秘书处设在中国电器工业协会，负责液流电池及储能技术领域的相关行业标准制修订工作。液流电池国际标准化工作是由IEC/TC21国际电工委员会二次电池和电池组和IEC/TC105国际电工委员会燃料电池合作成立的IEC/TC21/JWG7国际电工委员会液流电池联合工作组负责，国内对口单位是全国铅酸蓄电池标准化技术委员会（SAC/TC69），中国电器工业协会进行业务指导。在这些液流电池标准化机构服务平台的建设和运行过程中，积累汇聚了一批行业技术专家，通过长期开展基础共性技术和标准化研究，建立了有序协调的标准化工作组织体系和管理工作机制，并在基础共性和通用技术方面制定了一批标准。

截至目前液流电池领域已发布国家标准4项，行业标准15项，团体标准3项；在研国家标准计划项目2项，行业标准计划项目15项。按照“十四五”新型储能发展实施方案中“专栏5 新型储能标准体系重点方向”的有关内容，结合液流电池标准化发展现状，在原有液流电池标准体系重视产品及上游零部件的基础上，目前的标准体系进一步扩大了液流电池的产业链范围，液流电池标准体系框架如下所示：

——基础标准，包括术语定义、环境条件等；

——通用标准，包括设计要求等；

——设备、材料与部件，覆盖了全钒液流电池系统、铁铬液流电池系统、锌基液流电池系统和其他液流电池系统；

——安装调试及运行维护，包括安装要求、调试要求、运行要求和维护要求；

——回收利用，包括回收、再利用和再制造等。

液流电池标准体系构架如下图所示。

图 标准体系框图

如下表所示，GB/T 29840《全钒液流电池 术语》属于基础标准，NB/T 42006—2013《全钒液流电池用电解液 测试方法》和NB/T 42007—2013《全钒液流电池用双极板 测试方法》属于全钒液流电池关键零部件的测试方法；随后全钒液流电池系统标准体系建设进入完善期，GB/T 32509—2016《全钒液流电池通用技术条件》、NB/T 42132—2017《全钒液流电池 电堆测试方法》、NB/T 42145—2018《全钒液流电池 安装技术规范》和NB/T 42144—2018《全钒液流电池维护要求》等标准的制定，反映出全钒液流电池从系统到部件，从技术要求、测试方法到安装、维护进行了全方位的建设。近年来，随着液流电池技术的不断创新和产业发展，已开始制定锌基液流电池相关标准，如NB/T 10459—2020《锌镍液流电池 通用技术条件》和NB/T 42146—2018《锌溴液流电池 电极、隔膜、电解液测试方法》等，同时锌基液流电池标准体系也在不断完善。目前，液流电池重点关注设计和可靠性等方面的标准建设，铁铬液流电池开始技术创新，相关标准运行实施，标准体系建设协同发展，液流电池行业呈现出更广阔的发展前景。

表 液流电池标准体系明细表

三、未来工作设想

（一）标准化组织协调发展

随着液流电池技术发展和产业化进程，建议充分集中利用液流领域专家资源，促进液流电池国家标准、行业标准和团体标准各级标准化组织协调发展，确保进一步整合规划现有各级标准，提升标准质量，实现各级标准相互配套，不重复、不交叉。在观念上，标准化组织增强服务意识，通过服务提高行业标准化管理水平。在方法上，可采用多途径宣传培训标准化知识，使企业更加主动、深入、广泛地参与标准化工作。在统筹上，标准化组织需与各方积极紧密配合，充分发挥整体功能，及时解决标准化工作过程中各方提出的问题，从整体上不断提高标准化管理水平。

（二）标准化体系建设完善

进一步完善液流电池标准化体系建设，一是积极采用国际标准，促进中国标准与国际标准同步接轨；二是关注科技研发成果，推进标准技术创新，加快我国自主创新的标准制定；三是加强标准制定流程的规范性，提高标准质量和产业适应性，加快标准制定周期，满足技术快速发展对标准的需求。四是进一步完善标准化人才建设，提高标准化理论和管理水平。

（三）积极推动标准实施应用

加强技术研讨和交流工作，结合标准制修订和宣贯培训，积极组织开展液流电池领域的技术交流活动，搭建行业交流平台，就液流电池行业发展中遇到的问题和挑战等开展专门研讨、调研等。同时，坚持积极组织协调、齐心协力扩大标准化影响，研究产业新问题、新动态，保持标准创新性，助力产业再升级。