中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：第十二屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)演講速記如下：
斯林軍：大家下午好！今天是新型儲(chǔ)能系統(tǒng)集成解決方案專場(chǎng)，我從設(shè)計(jì)院角度來(lái)看站房式電化學(xué)儲(chǔ)能電站如何集成，主要結(jié)合自己工程的實(shí)踐跟大家做一些探討。主要是以下方面。
儲(chǔ)能簡(jiǎn)單的需求，主要是聚焦于儲(chǔ)能對(duì)于土地資源需求方面。
我們現(xiàn)在正處于第四次能源大變革的大時(shí)代，世界能源正從高碳化向低碳化，由化石能源向非化石能源發(fā)展，我國(guó)也一樣提出了雙碳目標(biāo)，在實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的路徑上，能源是主戰(zhàn)場(chǎng)，電力是主力軍。儲(chǔ)能雖然不是新能源的主角，但它是不可或缺的重要的角色，特別是以構(gòu)建新能源為主體的新型電力體系里面，儲(chǔ)能是關(guān)鍵支撐技術(shù)。儲(chǔ)能的發(fā)展必要性是很明晰的，但是儲(chǔ)能如何用？用在哪里？特別是如何建？這塊還是非常關(guān)鍵的，需要我們進(jìn)行論證。
這張圖非常出名，這里面有一條從北方的黑河一直到云南的騰沖線——胡煥庸線，它是人口經(jīng)濟(jì)自然資源的地理分界線，西側(cè)64%的土地上僅有6%的人口，東側(cè)36%的面積卻分布了96%以上的人口。同樣，它也是能源的一個(gè)分界線。從統(tǒng)計(jì)來(lái)看，西側(cè)能源資源占到83%，生產(chǎn)量大概是75%，消費(fèi)量卻不足30%。東側(cè)剛好反過(guò)來(lái)，特別是經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的三個(gè)大灣區(qū)，京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角，能源資源量可以忽略不計(jì)，但是能源消費(fèi)量卻超過(guò)1/3。我們儲(chǔ)能電站的建設(shè)也需要大量的土地資源，現(xiàn)在特別是預(yù)制艙布置方式占地比較廣，像浙江也是寸土寸金的地方，下邊結(jié)合浙江資源來(lái)談?wù)勎覀冊(cè)谶@一批示范項(xiàng)目建設(shè)中遇到的一些土地方面現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
我們這次“十四五”第一批示范項(xiàng)目，它的分布見左邊圖，基本上分布在杭嘉湖紹和東部沿海區(qū)域，也是浙江相對(duì)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)和能源消費(fèi)比較強(qiáng)的地方。20個(gè)網(wǎng)側(cè)示范項(xiàng)目，裝機(jī)容量約2個(gè)GWH，如按預(yù)置艙布置用地面積會(huì)達(dá)到360畝。按照浙江“七山二水一田”的資源，基本上工業(yè)土地的價(jià)格在60萬(wàn)/畝。所以這樣來(lái)看一個(gè)示范項(xiàng)目里面最典型的50兆瓦/100兆瓦時(shí)的項(xiàng)目，預(yù)制艙布置（需要）18畝地，（按）土地價(jià)格60萬(wàn)算的話，折算到單位造價(jià)，每瓦時(shí)要增加大概1毛1。企業(yè)能（用錢）解決的事情可能還是大家不特別關(guān)注，最后只是增加成本的事情。像地方政府許多時(shí)候?qū)I(yè)土地還有各種指標(biāo)要求，像投資強(qiáng)度、容積率、畝產(chǎn)稅收。對(duì)儲(chǔ)能電站來(lái)說(shuō)，投資強(qiáng)度是不成問(wèn)題，但假如我們都是采用預(yù)制艙方式，那它的容積率絕對(duì)是達(dá)不到工業(yè)地塊30%以上的要求，還有畝產(chǎn)稅收，用地一多，畝產(chǎn)稅收就自然下來(lái)了，所以這一塊也是浙江一些（示范）儲(chǔ)能電站遇到的（最）現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
如何來(lái)破這個(gè)題呢？從節(jié)約土地資源來(lái)看，無(wú)非是兩個(gè)（途徑）：一個(gè)是提高系統(tǒng)的集成度，第二個(gè)是造房子，容積率解決了，土地也省了。（圖）這兩個(gè)項(xiàng)目都是我們浙江的第一批儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，規(guī)模也一樣，第一個(gè)項(xiàng)目剛剛開建，它采用了最先進(jìn)的1500V液冷系統(tǒng)，預(yù)置艙內(nèi)集成了6.7兆瓦時(shí)的電池，集成度達(dá)到每個(gè)平方260度電。就像這樣高的集成度，按規(guī)范布置以后，（整個(gè)項(xiàng)目）還是需要18畝土地。如果采用原來(lái)風(fēng)冷方案的話，可能會(huì)到25畝上下。項(xiàng)目二是浙江剛剛投運(yùn)的蕭山電廠儲(chǔ)能電站，采用站房式布置，占地面積僅2400平方，三層布置，總共布置了126兆瓦時(shí)電池，還有很多房間作為辦公用房和其它用途，是綽綽有余的。
現(xiàn)在儲(chǔ)能電站基本上以預(yù)制艙布置為主，主要是大家對(duì)電池間的火災(zāi)危險(xiǎn)類別沒(méi)有權(quán)威認(rèn)定和比較好的規(guī)范可以執(zhí)行。下面我們來(lái)看看，對(duì)站房式國(guó)內(nèi)外規(guī)范是什么情況。國(guó)家從儲(chǔ)能規(guī)范上來(lái)說(shuō)，從GB51048（2014年），還是到后邊的修編版以及其它的國(guó)標(biāo)GB還是行標(biāo)DL，都沒(méi)有明令說(shuō)不能建設(shè)站房式儲(chǔ)能電站。
我們一開始在14年版《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》里面，把鋰電池和鉛酸、液流電池的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別分為戊類，耐火二級(jí)。從實(shí)踐來(lái)看確實(shí)是偏低了，所以這個(gè)規(guī)范也在修訂，上次征求意見稿已經(jīng)發(fā)布了。里面對(duì)火災(zāi)的威脅已經(jīng)有了比較明確的說(shuō)明：像鉛酸電池、液流電池是很明確的，是丁類，鋰電池現(xiàn)在暫類比乙類執(zhí)行，主要是鋰電池?zé)崾Э匾院蠡馂?zāi)的特性和現(xiàn)有的建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范里面對(duì)于火災(zāi)危險(xiǎn)性類別定義不太對(duì)的上，所以就高不就低，類比乙類執(zhí)行，對(duì)（建筑物）層數(shù)和防火分區(qū)最大允許的面積都有明確的規(guī)定。所以我覺(jué)得，只要這個(gè)規(guī)范一出來(lái)，我們建設(shè)站房式電化學(xué)儲(chǔ)能電站就掃清了最后一點(diǎn)障礙。只要我們有明確的規(guī)范、有定義以后，嚴(yán)格按照左邊的幾個(gè)規(guī)范去執(zhí)行，就不會(huì)存在任何疑惑或者是風(fēng)險(xiǎn)不可控因素。
國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)這一塊的確比我們走的早更前面?！禢FPA 855》，這是第一個(gè)儲(chǔ)能防火消防規(guī)范，也是2020年固定儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝標(biāo)準(zhǔn)。這里邊首先是對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)、消防技術(shù)以及儲(chǔ)能的安裝規(guī)模，以及安全距離，還有控制滅火的手段進(jìn)行了定義，后邊我們?cè)O(shè)計(jì)要點(diǎn)分析也主要結(jié)合NFPA855規(guī)定。它主要是從四個(gè)方面來(lái)考慮這個(gè)問(wèn)題：
首先，電池系統(tǒng)安裝參數(shù)，我們需要確定儲(chǔ)能單元之間的間距，防止火勢(shì)從一個(gè)單元擴(kuò)散到另外一個(gè)單元。還要確定儲(chǔ)能單元到一些外殼或墻壁之間的間距，當(dāng)然有運(yùn)維的考慮。最后需要確定火勢(shì)蔓延到頂部線纜的可能性。
其次從消防設(shè)施內(nèi)部和外部來(lái)評(píng)估我們消防設(shè)施的有效性。
第三，從防排煙的話，主要是量化爆燃的可能性，量化產(chǎn)生的熱量。這里講的是爆燃，不是講的爆炸，這是有一個(gè)非常明確的界限的。
第四，關(guān)于一些消防策略和應(yīng)對(duì)，這些我們現(xiàn)在外邊看到的一些研究成果也比較多。
這幾個(gè)電站是我的一些實(shí)踐，做過(guò)的一些站房式電站。前面第一個(gè)是50兆瓦/100兆瓦時(shí)的剛剛投運(yùn)的蕭山電廠儲(chǔ)能電站。第二個(gè)是位于寧波的舊廠房改造的16兆瓦/32兆瓦時(shí)的站房式的儲(chǔ)能電站。第三個(gè)是位于青海格爾木的一個(gè)共享儲(chǔ)能電站，32兆瓦/64兆瓦時(shí)。第四個(gè)是位于徐州的(項(xiàng)目)，建的比較早，還沒(méi)有照片，只有一張效果圖。
國(guó)家對(duì)安全這一塊非常重視，特別是北京大紅門事件出來(lái)以后。能源局從去年連續(xù)發(fā)布了《新型儲(chǔ)能項(xiàng)目管理規(guī)范》、《關(guān)于電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全管理的通知》等多個(gè)文件，從項(xiàng)目立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、驗(yàn)收各個(gè)方面對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站的建設(shè)進(jìn)行了規(guī)范。特別是今年6月份，在《25條反措》里邊，第一次把電化學(xué)儲(chǔ)能電站寫入了25條。安全是一個(gè)系統(tǒng)工程，不能單純理解安全等于消防，其實(shí)安全包括了像建筑消防、火災(zāi)報(bào)警、氣體滅火、水消防、防排煙等多個(gè)方面。我們?cè)S多時(shí)候認(rèn)為預(yù)制艙比站房式安全，我覺(jué)得這個(gè)說(shuō)法有所偏頗，我們應(yīng)該從五個(gè)方面來(lái)判斷它，到底它們的區(qū)別在哪里？首先，無(wú)論是哪種安裝形式，它們的設(shè)備是一樣的，它們（本體）安全是一樣的，它們區(qū)別在哪里呢？主要是大家擔(dān)心熱失控以后火災(zāi)滅不了，怕火燒連營(yíng)。但從我個(gè)人的理解來(lái)說(shuō)，其實(shí)站房式的火災(zāi)防范性或者耐火性上應(yīng)該比預(yù)制艙要好。
首先我們從建筑本體來(lái)看。剛才已經(jīng)講過(guò)了，按照現(xiàn)行的《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》設(shè)計(jì)，重點(diǎn)考慮防火、防腐蝕、防酸等因素影響。（火災(zāi)危險(xiǎn)性）按照乙類執(zhí)行，只要這個(gè)定義了以后，后續(xù)所有的設(shè)計(jì)我們就有章可循，有規(guī)可依，我們可以嚴(yán)格按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》設(shè)計(jì)。
從細(xì)節(jié)上來(lái)說(shuō)，首先像電池室盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，獨(dú)立分區(qū)。也就是剛才講的盡量把我們的萬(wàn)一的萬(wàn)一發(fā)生火災(zāi)時(shí)損失限制在一個(gè)房間，6兆瓦時(shí)以內(nèi)，這個(gè)也有規(guī)定。
還有四周的隔墻，建議使用耐火極限不低于4小時(shí)的防火墻，大家看到防火墻感覺(jué)要求很高，其實(shí)很簡(jiǎn)單，我就拿磚墻做，我的磚都是火里燒出來(lái)的，8小時(shí)、10小時(shí)都沒(méi)有問(wèn)題，所以采用防火墻不一定會(huì)提升我們的成本。
像疏散門和裝修材料，這塊只要按照規(guī)范執(zhí)行就可以了。
電池室頂棚盡量不要有太多的梁或者凹凸不平的（地方），主要怕（失控后可燃）氣體集聚。
最后一點(diǎn)是結(jié)構(gòu)上不應(yīng)該考慮防爆設(shè)計(jì)這個(gè)事情。國(guó)外也僅是考慮爆燃，從來(lái)不考慮電池的防爆，電池本身可能易燃，但是絕對(duì)不易爆。我們從事故分析來(lái)看，所有鋰電池發(fā)生的爆炸事故都在于發(fā)生了事故以后，最后的電池密閉空間可燃?xì)怏w集聚以后，才會(huì)發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。這塊（風(fēng)險(xiǎn)）從建筑設(shè)計(jì)上完全可以處理好，把這塊危險(xiǎn)排除掉。
從消防設(shè)計(jì)來(lái)看，首先它的設(shè)計(jì)原則是預(yù)防為主，防消結(jié)合。左邊圖可以看到，現(xiàn)有的三大類滅火介質(zhì)其實(shí)根本無(wú)法切斷電池內(nèi)部連鎖反應(yīng)，像我們?cè)O(shè)計(jì)氣體滅火，主要作用是熄滅明火，降低失控的電池表面的溫度，提供更多反應(yīng)時(shí)間。水的比熱最大，所以它的冷卻降溫效果最好。從國(guó)外NFPA855來(lái)看，它最后給出的滅火手段也是消防給水。所以最后萬(wàn)一要滅火的話，就是大水漫灌。
所以我們?cè)谙涝O(shè)計(jì)上，主要是從三方面：首先是早期的預(yù)警，設(shè)置完善的可燃?xì)怏w探測(cè)器、煙感和溫感，消防報(bào)警信號(hào)與BMS溫度信號(hào)聯(lián)合，提前判斷電池?zé)崾Э亍５诙?，氣體滅火是一個(gè)手段，主要是為我們贏得時(shí)間。第三，我們還要考慮二次水噴淋冷卻，這時(shí)候是斷臂求生，不能讓事故再擴(kuò)大化。
從防范爆炸這塊來(lái)說(shuō)，防排煙很重要，像NFPA855，通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)能限制可燃?xì)怏w最低爆炸極限的25%以下。
電池室布置比較常規(guī)，這里大家主要看一下，像6×12米的電池室，可以擺下將近6兆瓦時(shí)的電池，集成度與40尺的集裝箱基本一致。這里比較重要一點(diǎn)是結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮靜載荷均布的特點(diǎn)，否則設(shè)計(jì)出的房子（柱、梁）往往比較粗、比較大，造價(jià)上就浪費(fèi)了。還有電池柜比較高（重），所以應(yīng)該預(yù)埋槽鋼，下面要找平、焊接，安裝要牢固。另外NFPA855人家也考慮到電池線從上面走，從大紅門事故也看，北區(qū)到南區(qū)事故擴(kuò)大也是通過(guò)電纜溝進(jìn)行可燃?xì)怏w的傳導(dǎo)。
PCS一般跟變壓器布置在一起，這個(gè)時(shí)候我們充分考慮兩者的通風(fēng)和散熱。
PCS變壓器房間設(shè)置建議大家跟電池間相鄰布置，盡量減少直流損失。
還有變壓器尺寸比較大，我們應(yīng)該考慮有一個(gè)檢修通道，二樓的話要考慮有吊裝平臺(tái)。
PCS戶內(nèi)安裝形式，一般都會(huì)頂出風(fēng)，采用自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的方式。
最后看一下對(duì)于暖通設(shè)計(jì)。鋰電池非常嬌貴，可靠的熱管理設(shè)計(jì)是達(dá)到設(shè)計(jì)壽命的基本保障。溫度對(duì)電池影響分析：容量衰減、熱失控、外高溫傳導(dǎo)、低溫?fù)p失。特別是電池簇內(nèi)溫差控制比簇間的控制更重要，最好控制在3度，但實(shí)際做還是有點(diǎn)困難。暖通設(shè)計(jì)不僅僅是一個(gè)溫度控制，還有氣流組織，溫度場(chǎng)均布。所以剛才也說(shuō)電池間盡量采用標(biāo)準(zhǔn)間，不可能每個(gè)房間都去做熱仿真。從實(shí)踐來(lái)看，像蕭山電廠儲(chǔ)能電站，一個(gè)房間大概是5.6到6兆瓦時(shí)，剛剛并網(wǎng)投運(yùn)，經(jīng)過(guò)了浙江最熱的夏天。從最后的運(yùn)行結(jié)果來(lái)看， 25個(gè)房間，126個(gè)兆瓦時(shí)，溫差最后控制在8攝氏度之內(nèi)，大部分的房間溫差在3度之內(nèi)，所以整體運(yùn)行效果還是可以的。
最后這張圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的匯總比較，我也不展開講了。首先占地方面肯定是站房式最優(yōu)，從消防來(lái)說(shuō)我覺(jué)得各有優(yōu)劣，做的好的話，電池間耐火時(shí)間比預(yù)制艙更好。建設(shè)時(shí)期相對(duì)來(lái)說(shuō)預(yù)制艙好一點(diǎn)，但是（站房式在）能耗、壽命、運(yùn)維全方面碾壓預(yù)制艙。
謝謝大家。
