系列標準出臺解決鉛酸蓄電池二次利用難題

賈蕗路，裴 鋒，劉 欣，田 旭，況燕軍

（國網江西省電力有限公司電力科學研究院，江西 南昌 330096）

0 引言

傳統的電池使用中，鉛酸蓄電池在仍有近80%的剩余容量時即退出運行，資源浪費嚴重，鉛污染問題突出。中國電力企業聯合會標準《鉛酸蓄電池二次利用》系列的發布就是針對鉛酸蓄電池剩余容量有效利用問題提出了一系列的解決方案，破除了制約電池儲能行業發展的重要瓶頸，將為儲能產業升級注入強大的活力。

1 標準背景

全球氣候波動日益劇烈，生態環境嚴重惡化，大氣污染、土壤污染、水污染等問題日益突出。人類生存與發展面臨巨大挑戰。習近平主席在十八大上正式提出“美麗中國”這一思想，建設美麗中國，首先應倡導人與自然和諧。改善生態環境，減少自然災害的發生，需要企業和全人類負起應有的責任。國家“十三五”經濟社會發展的目標中，就有生態環境質量總體改善的要求。提倡大力發展循環經濟，提高資源利用率。

在2016年結束的G20峰會上，各國提出新工業革命行動計劃：減少能源和資源消耗，提升資源利用率，從而更好地保護環境。《巴黎協定》的達成加快了全球氣候治理的步伐，提高資源利用率，符合國際戰略發展的大方向，使經濟發展模式向生態文明轉型。

2 標準目的和意義

鉛酸蓄電池，具體結構見圖1，是一種含以稀硫酸為主的電解質、二氧化鉛正極和鉛負極的蓄電池[1]，是化學電源中市場份額最大、使用范圍最廣的產品[2]，在啟動、動力、后備、儲能領域應用廣泛。在電力、通信、交通運輸等行業發揮著重要作用。隨著太陽能、風能等清潔能源的開發利用，鉛酸蓄電池作為一種安全性高、價格低廉的能源產品迎來了新的發展空間。

圖1 閥控式鉛酸蓄電池結構示意圖

從2005年至2014年，全國鉛酸蓄電池總產能以每年10%左右的速率增長。2015年全國主流鉛酸蓄電池品牌銷售收入近800億元，在化學電源產業中占67.5%，仍然是電池行業最重要的產品系列。根據國家統計局公布數據，2016年1-8月全國鉛酸蓄電池行業累計完成產量同比增長4.25%。我國鉛酸蓄電池的產量已占世界產量的1/3，成為了全球鉛酸蓄電池的生產和消費大國。

預計在5-10年內，鉛酸蓄電池不能被其他電池產品取代，預測到2020年其仍然占據全球二次可充電電池59%的市場份額[3]，繼續高居各類電池首位。未來五年，儲能對鉛酸蓄電池將有更大的需求；“鐵塔公司”對國內通訊網絡建設投資將再次加快，后備電池市場需求有望持續增長；互聯網數據中心行業的巨大發展機遇將帶動相關機房設備包括電池市場需求的擴大。電池行業對化學儲能技術做了一個市場預測，鉛酸蓄電池儲能在當前以及未來至少10年內，仍將占據絕對的市場份額。

隨著鉛酸蓄電池廣泛大量應用，給有效處置大量的退運電池帶來了巨大挑戰。目前，退運鉛酸蓄電池通常僅進行簡單的報廢回收處理，資源浪費非常嚴重。研究表明，退運鉛酸蓄電池中約80%是可以二次利用的，如用于儲能或一般后備電源。

《鉛酸蓄電池二次利用》系列標準積極響應“減少污染物和廢棄物”的節能減排和低碳環保要求，利于加強國家電網公司在環境保護和環境治理方面的力度，響應國家環保總局“十三”五在廢棄物資源化科學研究方面的具體要求，提高各級電網企業的循環經濟意識加強科技進步與創新，降低電網運行成本。

《鉛酸蓄電池二次利用》系列標準，不僅填補了國家標準和行業標準在該領域的空白，也有效地對資源進行整合、推動科研成果轉化；更好地引導和規范產業、市場；實現資源循環利用；保護環境。鉛酸蓄電池二次利用所創造的經濟、環保、社會效益非常可觀，是分布式能源和儲能發展的新引擎，能對我國能源結構轉型起到顯著的推動作用，同時也將推動其他行業的發展。

3 標準制定

標準制定組從2009年開始，承擔了多項電池、儲能等方面的科研項目，研究方向涉及電池梯次利用、評價分級、回收等等，研究成果顯著。前期大量的理論研究解決了閥控式鉛酸蓄電池的主要問題，如：失水問題、極板硫酸鹽化、板珊腐蝕與軟化脫落等。自主研發了用于閥控式鉛酸蓄電池容量激活的激活液和配套激活設備。開展了鉛酸蓄電池二次利用評價分級及成組等技術研究，并成功示范應用。

《鉛酸蓄電池二次利用》系列團體標準在中國電力企業聯合會和全國電力儲能標準化技術委員會的大力支持和幫助下，得到大力推進。本系列團體標準參編單位包括國家電網、南方電網、發電集團、環保部門和企業，共16家。2016年10月21日正式發布。

該系列標準共發布5個部分：《鉛酸蓄電池二次利用第1部分：總則》、《鉛酸蓄電池二次利用第2部分：電池評價分級及成組技術規范》、《鉛酸蓄電池二次利用第3部分：電池修復技術規范》、《鉛酸蓄電池二次利用 第4部分：電池維護技術規范》、《鉛酸蓄電池二次利用 第5部分：電池貯存與運輸技術規范》。

3.1 標準內容

1）該系列標準規定了鉛酸蓄電池二次利用的基本規定和基本環節；

2）為保障鉛酸蓄電池二次利用過程中電池合理分級和成組編制了相關技術規范。包括電池評價方法、電池分級方法、電池配組方法、相關測試方法。明確二次利用電池經測試后評價為：報廢電池，可修復電池，可利用電池；分級為：低容量電池、低電壓電池、基本合格電池、中等容量電池、高容量電池。電池組性能需要同時滿足容量一致性、電壓一致性和內阻一致性要求，低容量電池、低電壓電池做報廢回收處理。明確電池組檢測項目為外觀檢查、容量測試、電壓測試、內阻測試，并規定了測試方法；

3）二次利用電池成組應用應配置有在線維護功能的監測設備。為使更多已退運或待報廢鉛酸蓄電池能投入二次利用過程中，并能更規范地對失效的鉛酸蓄電池進行修復而編制了相關技術規范，明確了鉛酸蓄電池可修復的范圍，規定了鉛酸電池修復的安全要求、技術要求、測試儀表精度、修復內容、常用修復法的修復步驟、修復后的質量評估；

4）為保障鉛酸蓄電池二次利用過程中電池運行，如何進行有效維護編制了相關技術規范，包括基本維護項目、維護周期、維護流程、在線以及離線維護。明確二次利用電池成組應用后應進行維護，使電池組安全運行、保持電池組一致性、提高電池組能量利用率；

5）該系列標準對二次利用鉛酸蓄電池貯存與運輸的主要過程進行了詳細規定。

3.2 標準創新點

1）首次提出二次利用鉛酸蓄電池定義：未完全喪失利用價值且外觀完整但性能已不滿足原使用要求，在保持結構完好的同時，經收集、檢測或修復后再利用的鉛酸蓄電池[1]；

2）首次系統地提出了鉛酸蓄電池二次利用的主要技術環節并進行了規范；

3）填補國家標準和行業標準該領域的空白。

3.3 標準實踐

前期大量的示范和實際應用，積累了成果轉化的經驗，和中國汽車研究中心、中科院電工所、奇瑞公司、億通公司、杭州高特等單位均有合作。二次利用鉛酸蓄電池在儲能領域和變電站的示范應用見圖2、3。

圖2 具有自主知識產權的成套裝備產品（二次利用鉛酸蓄電池在儲能領域）

圖3 二次利用鉛酸蓄電池在110kV變電站正常運行

4 結束語

《鉛酸蓄電池二次利用》系列團體標準結合我國鉛酸蓄電池二次利用的實際情況，進行了廣泛調查研究，總結、吸收了相關的科研成果，該系列團體標準將有利于科技成果推廣應用，有利于資源節約與循環利用，有利于環境保護。

該系列團體標準解決了目前鉛酸蓄電池二次利用過程中的關鍵技術問題，標準的發布標志著電力行業在標準化工作方面取得重要進展，這是貫徹落實國務院《深化標準化工作改革方案》（國發〔2015〕13號）的具體體現。它也是國網江西電科院科技成果推廣應用的成功案例，有利于加快推動電池技術進步[4]。