搜索
储能及动力电池标准体系研究 研究报告 机械工业北京电工技术经济研究所2012年4月 1 目 录 第1章基本概念.........................................41.1电池概述.........................................41.2储能技术与储能电池...............................41.2.1储能技术.....................................41.2.2储能电池.....................................81.3新能源汽车与动力电池.............................91.3.1新能源汽车...................................91.3.2动力电池.....................................91.4小结............................................11第2章技术现状及未来发展趋势..........................142.1铅酸蓄电池......................................142.1.1技术简介....................................142.1.2应用及未来发展趋势..........................152.2碱性蓄电池......................................162.2.1技术简介....................................162.2.2应用及未来发展趋势..........................172.3锂离子电池......................................192.3.1技术简介....................................192.3.2应用及未来发展趋势..........................202.4燃料电池........................................222 2.4.1技术简介....................................222.4.2应用及未来发展趋势..........................242.5液流电池........................................252.5.1技术简介....................................252.5.2应用及未来发展趋势..........................262.6钠硫电池........................................272.6.1技术简介....................................272.6.2应用及未来发展趋势..........................282.7小结............................................29第3章标准现状........................................303.1国际标准现状....................................303.2IEC标准化工作情况...............................313.2.1ISO标准化工作情况.........................323.2.2IEEE标准化情况............................333.2.3SAE标准化工作情况.........................343.2.4其他标准化组织工作情况.....................343.3国内标准现状....................................363.4国内外现有标准对比..............................373.5小结............................................39第4章我国储能及动力电池标准体系框架..................424.1体系编制的目的和作用............................424.2体系编制原则....................................433 4.3标准体系架构....................................454.3.1层次结构....................................454.3.2基础标准....................................484.3.3储能电池相关标准............................484.3.4动力电池相关标准............................504.4本标准体系与其他标准体系的关系..................514.5对我国标准化工作的建议..........................52附表1：国外现有各类电池重要的基础标准..................54附表2：IEC现有储能及动力电池标准.......................56附表3：ISO现有动力电池标准.............................58附表4：SAE现有动力电池标准.............................59附表5：其他标准化机构现有储能及动力电池标准............60附表6：我国现有储能及动力电池标准......................61附表7：储能及动力电池标准体系表........................65附表8标准体系框架图...................................77参考文献................................................804 第1章基本概念 1.1电池概述一般来讲，凡通过化学反应、物理效应及生物作用或它们的综合，将化学能、光能、热能、核辐射能和生物能等各种形式的能量，不经过热-机转换途径转换成电能的装置都称之为电池。随着科学技术的迅猛发展，“电池”所涵盖的内容愈趋增多，大致可以区分为化学电池、物理电池和生物电池等，见下表：电池化学电池原电池（一次电池）如锌锰干电池、锌银电池，锂电池等蓄电池（二次电池）如铅酸蓄电池、镉镍电池、可充锌锰电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池等储备电池（激活电池）如锌银（储备）电池、热电池等燃料电池如碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池等物理电池如太阳光伏电池、核电池、飞轮电池、超级电容器等生物电池如酵素电池、微生物电池、光合成生物电池等1.2储能技术与储能电池1.2.1储能技术（1）储能技术的概念储能即能量存储，是指通过一种介质或者设备，把一种能量形式用同一种或者转换成另一种能量形式存储起来，基于未来应用需要以特定能量形式释放出来的循环过程，储能技术主要分为储电和储热。5 从狭义上讲，指针对电能的存储，储能是指利用化学或者物理的方法将产生的能量存储起来的一系列技术和措施。根据所转化的能源类型不同，目前主要的电能储存的形式可分为机械储能（如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等）、电化学储能（如铅酸蓄电池、锂离子电池、镍氢电池、钠硫电池、液流电池等）、化学储能（如电解、燃料电池等）、电磁储能（如超导电磁储能、超级电容器等）和相变储能等四类，如图1所示。在目前已经获得实际应用或者第三方测试验证的各种大规模储能技术中，抽水蓄能和压缩空气技术相对成熟，适合100MW以上级别储能系统；钠硫电池、全钒液流电池、锂离子电池、超级铅酸电池和飞轮储能电池已经开始运用于MW级别的应用中，而在百千瓦及以下级别的应用中，大多数储能技术都能够满足需求，如图1所示。图1各种储能方式6 （2）储能技术的应用当前，新能源并网、智能电网和电动汽车三大新兴产业发展瓶颈都指向了同一项技术——储能技术。依据理想状况设计，新能源+智能电网+储能技术，将推导出一个完美的能源供应模式。在电力系统中，发、输、配、用要求瞬间完成并且达到平衡，由于需求与供给之间不可能存在理想状态的时时平衡，这就需要储能的加入。储能能够从时间和空间上有效地隔离电能的生产和使用，能够改变传统电力系统对电能的生产输送使用同步进行的模式。储能产品与技术的本质决定了它必将成为未来电网的一个必要组成部分。储能在电力系统方面的应用可分为功率型应用和能量型应用，功率型应用需要储能设备有较高的功率输出和较快的响应速度；能量型应用要求储能设备有较大的能量储存能力。储能在电力系统中可以应用于以下几个方面：发电系统、辅助服务、电网应用、用户端、可再生能源并网。本报告所述储能技术即指电能存储技术，主要指用于风电、太阳光伏发电和太阳能热发电等新能源发电的储存、分布式电源电网的“削峰填谷”及火电机组的调频等。储能技术包括两方面的内容，一是高效大容量存储能量的方法，二是高效快速的能量转换技术。在风力发电、太阳光伏发电等新能源发电设备中配备储能装置，第一可以解决新能源发电自身出力不可控的问题，通过储能元件对机组的出力曲线进行调整，减少出力变化对电网的冲击；第二可以在电力充沛时，储存电能，在负荷高峰期释放电能，达到削峰填谷、减少系统备用需求的作用。7 （3）储能技术得到重视国际电工委员会（IEC）在其2010-2030年白皮书《应对能源挑战》中指出，“电能存储技术（分散方式结合适当集中，或有能源系统接口的大规模存储）将起到举足轻重的作用。它可以平滑风能或太阳能发电的间歇，并使用户能够通过本地能源管理系统优化能源消耗和本地发电”。“目前采用的技术很多，包括压缩空气储能、飞轮、泵式水电池或其他形式的电池，如锂离子电池、钠硫电池或正在发展的技术。电解氢也是一项可以发展的技术，即将电储能和氢燃料传输装置结合在一起。这种电能和氢气的联合生产可产生显著的协同效应（在电机或燃料电池中，电解水产生氢气，氢气再与空气中的氧气结合”。此外，IEC已经从战略上开始重视储能工作，IEC/MSB（市场战略局）作为IEC的管理机构之一，其设立的目的是识别IEC工作范围内的重要技术的导向和市场需求，通过发布白皮书给出建议，提升IEC对新技术和快速发展市场的反应。目前，IEC/MSB已经发布储能白皮书，将储能作为未来发展的一个重要方向。储能产业发展迅速，我国也已经将储能技术及其产业化应用列为“十二五”科学和技术发展规划重大专项，予以重点扶植。科技部正式发布《国家“十二五”科学和技术发展规划》，在“电网、储能”等章节中，《规划》着重提出，重点发展大规模间歇式电源并网与储能等核心技术。国家能源局发布的《国家能源科技“十二五”规划（2011-2015）》（以下简称《规划》）中提出将在智能电网、间歇8 式电源的接入和大规模储能方面取得技术突破。此外，最新发布的《国务院关于印发工业转型升级规划》（2011-2015）和《新材料产业“十二五”发展规划》中都提到研发储能新材料，发展储能技术。《标准化事业发展“十二五”规划》中也明确提出要重点发展储能电池标准化，“开展锂电池、钠硫电池、全钒液流电池系统，压缩空气、飞轮储能系统，以及不同电池组合系统管理等技术标准研究。”由此可见，我国已经将大规模储能技术及其标准化作为“十二五”期间的重点工作。1.2.2储能电池储能电池就是将人们所能捕捉到的光、机、电等能量，通过机械的、物理的、化学的、生物的等形