／機(jī)械工業(yè)北京電工技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所 劉亞楠 李霞／

一、液流電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程

新型儲(chǔ)能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要支撐。近年來(lái)，我國(guó)新型儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用取得長(zhǎng)足進(jìn)步，2021年底新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)超過(guò)400萬(wàn)kW，新能源+儲(chǔ)能、常規(guī)火電配置儲(chǔ)能、智能微電網(wǎng)等應(yīng)用場(chǎng)景不斷涌現(xiàn)，商業(yè)模式逐步拓展，國(guó)家和地方層面政策機(jī)制不斷完善，對(duì)能源轉(zhuǎn)型的支撐作用初步顯現(xiàn)。以電化學(xué)儲(chǔ)能為重點(diǎn)方向的新型儲(chǔ)能技術(shù)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(shù)引進(jìn)時(shí)間較早，且商業(yè)化應(yīng)用較為成熟，目前其市場(chǎng)規(guī)模占到了電化學(xué)儲(chǔ)能的80%以上。液流電池因具備容量大、安全性高、環(huán)?？煽?、循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量轉(zhuǎn)換效率高等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠滿足新型儲(chǔ)能對(duì)于安全可靠、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能、長(zhǎng)時(shí)生命周期等方面的要求，正逐步受到市場(chǎng)關(guān)注。

根據(jù)國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》的有關(guān)規(guī)定，積極試點(diǎn)示范，穩(wěn)妥推進(jìn)了新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程?！笆奈濉毙滦蛢?chǔ)能技術(shù)試點(diǎn)示范包括了釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池等產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，液流電池作為新型儲(chǔ)能技術(shù)在近幾年技術(shù)進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)升級(jí)，產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步完善，產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力逐漸增強(qiáng)。

液流電池主要作為固定式大規(guī)模儲(chǔ)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(zhì)以液體形態(tài)儲(chǔ)存在兩個(gè)分離的儲(chǔ)液罐中，由泵驅(qū)動(dòng)電解質(zhì)溶液在獨(dú)立存在的電池堆中反應(yīng)，電池堆與儲(chǔ)液罐分離，在常溫常壓運(yùn)行，因此安全性高，沒(méi)有潛在爆炸風(fēng)險(xiǎn)。液流電池的特點(diǎn)還包括：容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化（兆瓦級(jí)），靈活配置、組裝方便、選址自由、循環(huán)壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、自放電率低、深度放電性能良好、環(huán)境友好、無(wú)污染排放、運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用低等。液流電池適用于調(diào)峰電源系統(tǒng)、大規(guī)模光伏電源系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能以及不間斷電源或應(yīng)急電源系統(tǒng)。

隨著技術(shù)不斷深入研究，我國(guó)液流電池產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈不斷完善，近年來(lái)，越來(lái)越多的企業(yè)進(jìn)入到液流電池領(lǐng)域并引入更多的技術(shù)發(fā)展路線，有中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所投產(chǎn)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(chǔ)能平臺(tái)公司“上海電氣（安徽）儲(chǔ)能科技有限公司”投產(chǎn)的全釩液流電池、國(guó)家電投集團(tuán)投資的北京和瑞儲(chǔ)能科技有限公司投產(chǎn)的鐵－鉻液流電池。從目前已經(jīng)落地的項(xiàng)目來(lái)看，各大企業(yè)紛紛跨入液流電池領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)研究得到了迅速發(fā)展，液流電池已經(jīng)步入產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化和市場(chǎng)化階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年科技創(chuàng)新（儲(chǔ)能）試點(diǎn)示范項(xiàng)目申報(bào)中，液流電池在鋰離子電池為主的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目中，也占據(jù)了一席之地，包括華銀工業(yè)園“風(fēng)/光/儲(chǔ)/配/充”液流儲(chǔ)能系統(tǒng)集成項(xiàng)目、青海黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司國(guó)家光伏發(fā)電試驗(yàn)測(cè)試基地配套20MW儲(chǔ)能電站項(xiàng)目和湖北棗陽(yáng)10MW光伏+10MW/40MWh全釩液流儲(chǔ)能光儲(chǔ)用一體化示范項(xiàng)目等。

二、液流電池標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)進(jìn)程

液流電池技術(shù)發(fā)展推動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)化工作和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。目前我國(guó)液流電池相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)有全國(guó)燃料電池及液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC342）、能源行業(yè)液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（NEA/TC23）和IEC/TC21/JWG7國(guó)際電工委員會(huì)液流電池聯(lián)合工作組。全國(guó)燃料電池及液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC342）于2008年由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)成立，秘書處設(shè)在機(jī)械工業(yè)北京電工技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所，其中有關(guān)液流電池的術(shù)語(yǔ)、性能、通用要求及試驗(yàn)方法等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作于2012年開(kāi)始起步。能源行業(yè)液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（NEA/TC23）于2012年由國(guó)家能源局批準(zhǔn)成立，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書處一體運(yùn)作，秘書處設(shè)在中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)，負(fù)責(zé)液流電池及儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作。液流電池國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作是由IEC/TC21國(guó)際電工委員會(huì)二次電池和電池組和IEC/TC105國(guó)際電工委員會(huì)燃料電池合作成立的IEC/TC21/JWG7國(guó)際電工委員會(huì)液流電池聯(lián)合工作組負(fù)責(zé)，國(guó)內(nèi)對(duì)口單位是全國(guó)鉛酸蓄電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC69），中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)。在這些液流電池標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中，積累匯聚了一批行業(yè)技術(shù)專家，通過(guò)長(zhǎng)期開(kāi)展基礎(chǔ)共性技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化研究，建立了有序協(xié)調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)化工作組織體系和管理工作機(jī)制，并在基礎(chǔ)共性和通用技術(shù)方面制定了一批標(biāo)準(zhǔn)。

截至目前液流電池領(lǐng)域已發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)15項(xiàng)，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)；在研國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃項(xiàng)目2項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃項(xiàng)目15項(xiàng)。按照“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案中“專欄5 新型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系重點(diǎn)方向”的有關(guān)內(nèi)容，結(jié)合液流電池標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展現(xiàn)狀，在原有液流電池標(biāo)準(zhǔn)體系重視產(chǎn)品及上游零部件的基礎(chǔ)上，目前的標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)一步擴(kuò)大了液流電池的產(chǎn)業(yè)鏈范圍，液流電池標(biāo)準(zhǔn)體系框架如下所示：

——基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，包括術(shù)語(yǔ)定義、環(huán)境條件等；

——通用標(biāo)準(zhǔn)，包括設(shè)計(jì)要求等；

——設(shè)備、材料與部件，覆蓋了全釩液流電池系統(tǒng)、鐵鉻液流電池系統(tǒng)、鋅基液流電池系統(tǒng)和其他液流電池系統(tǒng)；

——安裝調(diào)試及運(yùn)行維護(hù)，包括安裝要求、調(diào)試要求、運(yùn)行要求和維護(hù)要求；

——回收利用，包括回收、再利用和再制造等。

液流電池標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)架如下圖所示。

圖 標(biāo)準(zhǔn)體系框圖

如下表所示，GB/T 29840《全釩液流電池 術(shù)語(yǔ)》屬于基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，NB/T 42006—2013《全釩液流電池用電解液 測(cè)試方法》和NB/T 42007—2013《全釩液流電池用雙極板 測(cè)試方法》屬于全釩液流電池關(guān)鍵零部件的測(cè)試方法；隨后全釩液流電池系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)進(jìn)入完善期，GB/T 32509—2016《全釩液流電池通用技術(shù)條件》、NB/T 42132—2017《全釩液流電池 電堆測(cè)試方法》、NB/T 42145—2018《全釩液流電池 安裝技術(shù)規(guī)范》和NB/T 42144—2018《全釩液流電池維護(hù)要求》等標(biāo)準(zhǔn)的制定，反映出全釩液流電池從系統(tǒng)到部件，從技術(shù)要求、測(cè)試方法到安裝、維護(hù)進(jìn)行了全方位的建設(shè)。近年來(lái)，隨著液流電池技術(shù)的不斷創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，已開(kāi)始制定鋅基液流電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如NB/T 10459—2020《鋅鎳液流電池 通用技術(shù)條件》和NB/T 42146—2018《鋅溴液流電池 電極、隔膜、電解液測(cè)試方法》等，同時(shí)鋅基液流電池標(biāo)準(zhǔn)體系也在不斷完善。目前，液流電池重點(diǎn)關(guān)注設(shè)計(jì)和可靠性等方面的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，鐵鉻液流電池開(kāi)始技術(shù)創(chuàng)新，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)協(xié)同發(fā)展，液流電池行業(yè)呈現(xiàn)出更廣闊的發(fā)展前景。

表 液流電池標(biāo)準(zhǔn)體系明細(xì)表

三、未來(lái)工作設(shè)想

（一）標(biāo)準(zhǔn)化組織協(xié)調(diào)發(fā)展

隨著液流電池技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，建議充分集中利用液流領(lǐng)域?qū)＜屹Y源，促進(jìn)液流電池國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化組織協(xié)調(diào)發(fā)展，確保進(jìn)一步整合規(guī)劃現(xiàn)有各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，提升標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相互配套，不重復(fù)、不交叉。在觀念上，標(biāo)準(zhǔn)化組織增強(qiáng)服務(wù)意識(shí)，通過(guò)服務(wù)提高行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理水平。在方法上，可采用多途徑宣傳培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)，使企業(yè)更加主動(dòng)、深入、廣泛地參與標(biāo)準(zhǔn)化工作。在統(tǒng)籌上，標(biāo)準(zhǔn)化組織需與各方積極緊密配合，充分發(fā)揮整體功能，及時(shí)解決標(biāo)準(zhǔn)化工作過(guò)程中各方提出的問(wèn)題，從整體上不斷提高標(biāo)準(zhǔn)化管理水平。

（二）標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)完善

進(jìn)一步完善液流電池標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)，一是積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)同步接軌；二是關(guān)注科技研發(fā)成果，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)創(chuàng)新，加快我國(guó)自主創(chuàng)新的標(biāo)準(zhǔn)制定；三是加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)制定流程的規(guī)范性，提高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)適應(yīng)性，加快標(biāo)準(zhǔn)制定周期，滿足技術(shù)快速發(fā)展對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的需求。四是進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)化人才建設(shè)，提高標(biāo)準(zhǔn)化理論和管理水平。

（三）積極推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施應(yīng)用

加強(qiáng)技術(shù)研討和交流工作，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)制修訂和宣貫培訓(xùn)，積極組織開(kāi)展液流電池領(lǐng)域的技術(shù)交流活動(dòng)，搭建行業(yè)交流平臺(tái)，就液流電池行業(yè)發(fā)展中遇到的問(wèn)題和挑戰(zhàn)等開(kāi)展專門研討、調(diào)研等。同時(shí)，堅(jiān)持積極組織協(xié)調(diào)、齊心協(xié)力擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)化影響，研究產(chǎn)業(yè)新問(wèn)題、新動(dòng)態(tài)，保持標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新性，助力產(chǎn)業(yè)再升級(jí)。