摘要

本文分析了锌铁液流电池的发展需求、标准化现状与需求，提出了标准体系的构建原则和具体内容。该体系包括基础通用、关键零件、集成系统和并网运营4个子体系，以全生命周期流程为线索进行构建。同时，本文还提出了锌铁液流电池标准体系建设的建议，包括加强顶层建设、紧扣市场需求、分级逐步推进和落实标准实施应用。

目前，由于锂离子电池技术成熟、能量密度高，我国已将其大规模商业化应用于储能领域。截至2023年年底，锂离子电池储能装机量占全国新型储能装机量的97.4%。然而，锂离子电池的材料特性使其潜藏着不容忽视的安全隐患，即热失控风险。据统计，自2017年至2024年4月，全球关于锂离子火灾事故报道不少。这一安全问题制约了锂离子电池在储能领域的可持续发展。因此，发展更为安全可靠的电化学储能技术，以替代锂离子电池在储能领域的应用，对于构建绿色健康的能源生态体系而言，显得尤为迫切与重要。

锌铁液流电池作为一种新型电化学储能技术，具有独特的技术特点和优势。相较于锂离子电池，锌铁液流电池采用碱性水系电解液配方，不燃不爆，在运行过程中具有极高的安全性，避免了起火、爆炸等风险。同时，其原材料（包括锌和铁）资源充足、平价易得，且循环寿命较长，能够经受多次充放电循环，降低了使用生产和运营维护成本。更重要的是，锌铁液流电池能够提供长达4 h~10 h的稳定电力输出，有效解决了清洁能源发电与用电需求之间的时间错配问题，能够为电力系统提供稳定的能源支持。

1。锌铁液流电池标准化现状与需求

随着技术发展和市场推动，我国液流电池标准化建设已取得了一定进展。截至2024年8月，液流电池领域已发布国家标准7项、行业标准30项、地方标准2项，主要规定了全钒液流电池、锌溴液流电池和锌镍液流电池的测试方法、技术条件、安全要求。然而，由于锌铁液流电池的电解液、电堆结构、电极和隔膜等零部件与其他液流电池具有明显差异，电池性能与测试方法也不尽相同，因此，这些标准并不适用于锌铁液流电池。在国家和行业标准化建设的背景下，锌铁液流电池行业深刻认识到标准对产品研发、生产和应用的推动作用，切实感受到缺乏适用的标准给锌铁液流电池发展带来的限制。虽然相关企业、机构和组织在积极行动，但截至目前，锌基液流电池行业标准仅有3项发布，2项申请立项。这虽然在一定程度上规范了锌铁液流电池的生产和应用，但与全钒液流电池标准数量相比大相径庭，远远不能满足锌铁液流电池行业的发展需要。为有序推进锌铁液流电池行业标准化建设，

本文建议首先应构建具有引导作用的标准体系。该标准体系能够明确标准化建设中各环节的标准要求，为标准化工作提供清晰的框架和路径，这将有助于整合各方面的资源，协调各方面的工作，提高标准化工作的效率和质量。其次，该标准体系还应及时反映技术的发展和市场的需求，为标准化工作的持续改进提供依据，从而推动锌铁液流电池的标准化建设不断完善和发展。

2。锌铁液流电池标准体系的构建

该标准体系的构建应立足于科学数据，具备清晰的结构；应充分考量该电池的全产业链需求，涵盖从原材料生产、集成制造、产品测试到应用推广等各个环节，确保体系的完整性和系统性。

本文以液流电池标准体系为基础，从标准化对象、标准功能和产品相关方3个维度入手，以锌铁液流电池的全生命周期流程为线索，制定了锌铁液流电池标准体系。该标准体系含有基础通用、关键零件、集成系统和并网运营4个子体系（见图1），每个子体系进一步细分为2至3个层级，细化了标准体系内容，并保证了体系的全面性。

该标准体系从标准化对象角度，涉及电池零件、电池构成系统、电池细分单元和电池运营管理；从标准功能角度，包含术语标准、试验标准和规范标准等；从产品相关方角度，涉及电池零件供应商、系统集成商、检测机构和用户等产业链各环节的需求。

1.基础通用子体系

基础通用子体系包含术语、缩略语、编码、符号等标准，在锌铁液流电池标准体系中占据着至关重要的地位，是整个体系的基础。其中的标准具有广泛的适用性，贯穿于标准体系的各个子体系之中。

基础通用标准的作用不仅在于为各个子体系提供统一的语言和环境规范，还在于促进了不同子体系之间的协调与衔接。它们为整个锌铁液流电池标准体系的构建和运行奠定了坚实的基础，确保了标准体系的科学性、系统性、统一性和完整性。术语标准统一行业内的语言规范，确保体系内各标准的规定无歧义；缩略语标准简化了表述，提高了信息传递的效率；编码标准为电池及其相关部件的识别和管理提供了系统化的方式；符号标准则使得相关信息的表达更加直观和准确。

2.关键零件子体系

关键零件指保证电池内部电路通畅并能发生电化学反应的材料，其框架见图2。这些材料决定了电池的充放电效率、能量密度、电化学性能和循环寿命等整体性能，是直接影响液流电池安全性和可靠性的零件。

该子体系明确规定各关键零件的技术要求、测试方法，确保零件的质量和性能一致性，促进零件的优化设计和创新，推动行业技术进步。此外，统一的标准还能降低生产成本，提高生产效率，增强产品的市场竞争力。该子体系的标准涉及上游企业和检测机构，应由电池集成生产企业与其共同制定。一方面，各方共同参与可以充分发挥各自的优势，整合资源，确保标准的科学性、合理性和实用性。电池集成生产企业了解电池的整体性能要求，上游企业熟悉零件的生产工艺和技术，检测机构则具备专业的检测能力和技术标准，三者合作可以制定出更符合行业需求的标准。另一方面，共同制定标准有助于促进产业链上下游企业之间的协同合作，加强行业内的沟通与交流，推动整个行业的健康发展。

3.集成系统子体系

该子体系聚焦锌铁液流电池集成系统本体，经过对不同规模锌铁液流电池生命周期的分析，从电池系统的构成、电池系统的规模和电池集成的环节3个维度入手，分为构成单元、电池系统和基础管理3个部分，对电池的技术、测试、安全和管理等方面进行要求。

① 构成单元

完整的锌铁液流电池系统由5个单元整合而成（见图3）。该部分从电池系统的构成这一维度入手，对5个构成单元分别进行详细规定。该部分通过明确各构成单元的要求，确保集成系统整体的稳定运行、性能高效和安全可靠。

• 功率模块
  功率模块是锌铁液流电池实现化学能与电能互相转换的核心部件，其性能直接影响电池的能量转换效率。相关标准应对功率模块的技术要求、测试方法、结构设计等方面提出要求，以确保功率模块具有较高的能量转换效率、良好的稳定性和较长的使用寿命，从而为整个电池集成系统提供强大的动力源。
• 电池管理系统
  该系统负责监控和管理电池的运行状态。相关标准应对其功能、测试方法、通信连接、包装运输和运维检修等方面进行规定，这将有助于提高电池管理系统的监管稳定性，为电池集成系统的安全稳定运行提供保障。
• 电池支撑系统
  该系统为电池提供必要的支撑和保护，保证电池的结构稳定性。相关标准应涉及支撑结构的强度、稳定性和耐腐蚀性等要求，涵盖支撑系统的设计、建设、验收等方面，从而确保支撑系统能够为电池提供稳定的物理保护，切实保证电池的结构稳定性、安全性。
• 液路循环系统
  该系统保障电解液的顺畅循环，维持电池内部的化学反应正常进行。相关标准应包括循环系统的管路设计、功能性能、安装检测等要求，以确保循环系统的稳定运行，提高电池的性能和效率，防止电解液泄漏。
• 功率转化系统
  该系统控制锌铁液流电池电能输入与输出的转换。相关标准应规范其功率转化效率、稳定性、兼容性等方面内容，以确保电池电能与外部电源、电网的高效兼容交互，提高电池的能量利用率，拓展电池的应用场景。

② 电池系统

锌铁液流电池采用功率与容量解耦的设计，发生电化学反应的功率模块可以独立扩展，这种特性使得功率模块可由不同数量的单电池灵活组合而成。锌铁液流电池系统框架见图4。《全钒液流电池术语》（GB/T 29840–2013）规定：单电池主要由一组正负电极、离子交换膜以及外部支撑框架组成，是液流电池功率模块的基本单元，主要用于电池系统开发阶段的性能监测；单片是锌铁液流电池产品功率模块的最小单元；多片由多个单片组成，进一步扩大了功率；单堆由多个多片叠加、紧固而成，是具统一电流输入输出的组合体；多堆由2个及以上单堆串并联组合而成。

该系统分别对这5种规模电池系统的技术规范、安全要求和检测方法做出规定。技术规范明确各规模电池系统的性能指标、设计参数和工作条件等，确保不同规模的电池系统都能稳定高效运行。安全要求包括环保和防泄漏等内容，为不同规模电池系统的安全使用提供保障。检测方法用于对各规模电池系统的性能和安全进行准确评估与验证。

通过针对不同规模的电池进行标准制定，标准的应用场景更加多样化，确保了各规模的锌铁液流电池系统都符合安全和性能要求，可为不同应用场景提供可靠的储能解决方案，如小型设备的应急电源、中型工商业的储能需求以及大型电网的储能调峰等，最终有利于增强市场对锌铁液流电池的认可度。

③基础管理

基础管理部分关注锌铁液流电池全生命周期，其框架见图5，主要对相关人员的工作方法、流程做出规定。

设计要求为电池系统的初始构建提供了规范，确保其具备良好的性能和可靠性；安装要求明确了电池系统在实际安装过程中的操作流程和注意事项，保证安装的正确性和安全性；运行要求规定了电池系统在运行维护中的各项参数和操作规范，以保障其稳定高效运行；数据管理要求强调对电池系统运行数据的收集、分析和利用，为优化性能和维护提供依据；储存要求和运输要求保障了电池在非使用状态下的安置存放，避免性能受损和安全问题。

4.并网运营子体系

并网是指将锌铁液流电池通过电化学储能电站接入电网，实现电池与电网中电能的连接和交互。并网对储能系统的电能输出质量、能量转换效率、安全性等性能均有严格的要求。因此，要发挥锌铁液流电池优势，使其适应并网应用，该子体系至关重要。

该子体系框架详见图6。基本要求设定液流电池开展并网运营需要达成的条件与规范；接口要求明确电池与电网连接的技术标准和参数；调试要求规定调试方案、调试项目等，致力于让电池系统在并网前达到最优性能；运行要求阐述电池在并网状态下的装置性能和管控操作等；验收要求规定验收条件、内容、流程，为判断电池并网是否达标提供了准则；监测要求明确监测项目、方法及规程，用于实时了解电池并网后的运行情况。

该子体系用来保证锌铁液流电池在并网运营时的安全、稳定和高效。各项要求和规范可以增强电池与电网的兼容性与协同性，降低潜在故障和风险，优化能源的存储与释放，增强电网的稳定性和可靠性。由于并网与下游应用息息相关，该子体系可与锌铁液流电池的下游用户共同制定，以便更好地贴合实际应用需求，为相关企业和部门提供统一的操作和评估依据，为储能系统的正常运行提供有力保障。

3。建设锌铁液流电池标准体系的建议

1.加强顶层建设

为推动锌铁液流电池标准体系的高质量建设，行业相关部门应充分发挥标准化技术委员会的专业性、权威性和引领作用，从宏观层面出发，构建一个全面、系统且具有前瞻性的标准框架，明确标准制定的总体方向、目标与优先级，确保标准体系能够全面覆盖从原材料、生产工艺、产品性能到应用等各个环节。同时，政府应加大政策扶持力度，通过制定相关激励政策，鼓励企业和科研机构积极参与标准制定工作，推动标准体系的不断完善和更新，以适应技术发展和市场需求的变化。

2.紧扣市场需求

锌铁液流电池标准体系应紧密围绕市场需求不断修正与完善。在标准制定过程中，有关部门一方面需要通过“产学研”深度融合，开展深入的市场调研与分析，准确把握行业发展趋势、用户需求变化、技术革新方向及国内外标准化建设情况，确保标准体系能够精准对接市场实际需求，紧跟国际前沿趋势；另一方面，应建立动态调整机制，以市场需求为导向，以技术创新为驱动，紧扣生产制造、应用、检测等全产业链需求，及时对标准进行修订和补充，确保标准体系既符合产业实际需求又具有前瞻性和引领性，促进产业与市场的良性互动。

3.分级逐步推进

在锌铁液流电池标准制定过程中，有关部门应采取分级逐步推进的策略。首先，有关部门应聚焦于产品核心技术的标准化，从基础材料和关键零件入手，制定详细的技术规范和质量标准，辅助锌铁液流电池科研进步，确保零件的可靠性与一致性；随后，扩展至电池系统层面的标准制定，包括系统设计、集成、测试及安全性能等方面，形成完整的电池系统标准体系，确保产品整体性能的稳定性和可靠性；最后，将标准体系进一步延伸至上游采购与下游应用管理领域，如储能系统接入电网的标准、运维管理规范等，实现全产业链的标准化覆盖，推动锌铁液流电池技术的广泛应用和产业化进程。

4.落实标准实施

标准实施是检验其有效性的关键环节。在行业层面，政府及行业协会应积极开展标准示范推广工作，挑选不同规模、不同应用场景的标准示范带头企业，及时总结可复制的标准实施经验。此外，政府及行业协会还应加强对标准实施情况的监督检查，确保标准得到有效执行，为锌铁液流电池产业的持续健康发展提供有力保障。在企业层面，企业应建立相关机制，鼓励员工积极采用并严格执行相关标准，将标准作为产品设计、生产、检测及质量控制的重要依据。企业在标准应用过程中，应注重标准与产品研发迭代的紧密结合，通过标准引导技术创新和产品升级。同时，企业应利用技术进步推动标准的持续优化，形成标准制定、应用、反馈、修订的闭环机制。