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船舶载运锂电池柜式储能系统安全运输条件分析及建议

2022-09-07张春龙吉海龙陶佳慧辽宁海事局辽宁大连116001

中国海事 2022年8期
关键词:电池组锂离子锂电池

罗 薇,张春龙,吉海龙,林 燕,陶佳慧(辽宁海事局,辽宁 大连,116001)

一、背景

在全球碳达峰碳中和的目标背景下,我国以风电、光伏、潮汐发电等清洁能源为主体的新型电力系统迎来快速发展机遇,国际社会对锂电池储能系统运输的关注度日益提升,锂电池储能系统作为我国近年来出口的重要高技术产品,主要出口美国、欧洲等国家和地区。据储能领跑者联盟(EESA)统计,2021年中国企业的储能系统全球装机量为12.1 GWh,国内装机量为5.85 GWh。预计到2030年底,全球年新增储能装机容量可达178 GWh,储能总装机容量可达912 GWh,未来国内储能企业规模化进程或将进一步加快。然而,近年来,国内外发生的储能系统火灾也引起大家对锂电池储能系统安全性的普遍关注。据不完全统计,全世界范围内锂电池储能火灾安全事故在过去一年内发生30多起,造成了重大的财产损失和人员伤亡[1]。

二、锂电池储能系统运输现状及存在问题

锂电池储能系统根据装机形式不同,分为柜式储能系统和集装箱储能系统。其中,锂电池柜式储能系统也被称为锂电池储能柜,通常以磷酸铁锂电池为能量载体,电量大于6 200 Wh,通过储能变流器(PCS)进行充放电,仅作为外部储电和供电使用。常规产品外观为箱型柜体,箱体外壳采用坚固的金属材料,体积一般超过3 m3,重量超过400 kg。箱内主要由多个锂电池组(batteries)/电池包(packs)、1个主控箱和1个制冷机组构成,每个电池组/电池包由多个锂电池(cells)/电池组(batteries)串联组成。(见图1)

图1 锂电池柜式储能系统

由于水路运输具有运量大、成本低、能耗少等优点,是锂电池柜式储能系统主要运输方式,通常通过干货集装箱或托盘集装箱装载运输。然而,因该类产品未在《国际海运危险货物规则》(《IMDG规则》)中明确列出,导致货物出运困难,给我国企业进入国际市场、参与国际贸易竞争带来不利影响,同时货物本身安全运输条件不明确也给港口和航运带来极大的安全风险。

(一)产品分类分歧问题

依据《国际海运危险货物规则》的要求,锂离子产品条目包括UN 3480锂离子电池组、UN 3481装在设备中的锂离子电池组或同设备包装在一起的锂离子电池组、UN 3536安装在货物运输组件中的锂电池组(见图2)。其中,UN 3481条目中所指“设备”系指锂电池或电池组为其本身运行提供电力;UN 3536条目系指安装在货物运输组件中,仅设计用于向货物运输组件外部提供动力的锂离子电池组或金属电池组。

图2 不同条目下锂离子电池产品类型

由于货物尺寸、重量、功能等的差异,造成不同专业机构对此类货物的分类以及安全运输条件建议不一致,因此在不同分类下对货物的管理要求也不一致,存在一定的安全隐患。

(二)包装导则使用问题

随着储能设备呈现集成化、一体化、大型化发展趋势,作为危险货物运输的锂电池柜式储能系统体积和重量远远超过了传统产品。目前,行业内普遍认为这类货物的体积超过3 m3且重量超过400 kg,超过了常规包装和大宗包装的限制,对是否适用包装导则P 903和LP 903存在分歧,导致货物出运困难。

2020年,针对行业普遍存在的对包装导则使用理解的错误,联合国危险货物运输专家分委会第57次会议纠正并澄清了包装导则P 903(2)下包装限制问题,允许锂电池和电池组产品的重量超过400 kg,并写入第22版联合国《关于危险货物运输建议书规章范本》(以下简称《规章范本》)。此次澄清和修订为锂电池柜式储能系统的便利运输带来了利好。2021年9月,国际海事组织E&T 35会议也将该修订纳入了《IMDG规则》第41-22版修正案中,该修正案将于2024年强制生效。由于《IMDG规则》的执行晚于《规章范本》,因此滞后执行在一定程度上阻碍了我国柜式锂电储能产品的出口,给我国企业进入国际市场、参与国际贸易竞争带来不利影响。

(三)包装标志粘贴问题

《IMDG规则》第5.2章为包装件制定了危险性标识的规定。依据《IMDG规则》5.2.2.1.13.1、5.2.2.2.1.1和SP 384的规定,柜式锂电池储能系统需粘贴9A标志,标志的最小尺寸为100 mm×100 mm。近些年的运输实践表明,托运人在运输该类货物时,大多数情况仅按照最小尺寸在包装一侧粘贴标志。由于该货物体积过大,按照最小尺寸粘贴的标志在包装上并不能达到清晰可见的目的,不利货物运输中的风险识别和控制。

三、安全运输条件分析

(一)分类确定

根据产品情况,锂电池柜式储能系统由多个锂电池和电池组组成,仅作为提供外部储电和供电使用,该产品既不属于安装在货物运输组件中的锂电池组,又不属于装在设备中的锂离子电池组或同设备包装在一起的锂离子电池组。因此,该产品应分类为UN 3480锂离子电池组(包括锂离子聚合物电池组),为第9类危险货物(见表1)。同时,由于产品的额定能量远远大于100 Wh,在运输过程中不受《IMDG规则》特殊规定188的规定约束。

表1 锂电池柜式储能系统分类[2]

(二)关于锂电池的相关规定

根据特殊规定230的要求,产品中的锂离子电池和电池组应满足《IMDG规则》2.9.4的规定,具体要求如下:

1.电池或电池组应符合联合国《试验和标准手册》第3部分第38.3节的试验要求(高度模拟、高低温循环、振动试验、冲击试验、55℃外短路、撞击试验、过充电试验、强制放电试验等项目)。上述要求不但针对单个电池、由电池组成的电池组或电池包,还包括整个电柜。(见表2)

表2 锂电池柜式储能系统(电量大于6 200 Wh)38.3测试项目

2.电池或电池组应装有安全排气装置、防止外部短路有效装置以及防止反向电流危险有效装置(例如二极管、保险丝等)。

3.应具备保证锂电池和电池组制造的高质量管理方案,方案应包括《IMDG规则》第2.9.4.5节所列内容。

4.对2003年6月30日以后生产的电池和电池组制造商和随后的经销商应提供《试验和标准手册》第3部分第38.3节第38.3.5段中规定的试验简介。

(三)包装

鉴于《规章范本》对包装导则P 903(2)的修订属于非实质性修订,且《IMDG规则》也已讨论通过。因此,建议产品包装按照包装导则P 903(b)的规定进行运输,即产品应采取坚固外包装、保护外罩(如完全封闭的或木制的板条箱)或使用托盘或其他搬运设备。电池和电池组应固定以防止意外移动,电极不得承受其他堆放物品的重量。

针对产品外壳、外包装要求的“坚固、耐碰撞”要求,可通过采取等效包装检验(测试方法参考《GB 19432—2009危险货物大包装检验安全规范》Ⅱ类大包装跌落试验及底部提升试验)或提供数据验证材料等方式证明,包装无须满足《IMDG规则》第4.1.1.3的要求。

(四)标志和标记

产品包装应粘贴No9A标志(见图3)、联合国编号和正确运输名称,对于2011年12月31日后生产的产品还应标记瓦特小时功率。考虑到柜式锂电储能系统的体积较大,如果粘贴的包装标志尺寸太小(最小100 mm×100 mm),不足以清晰可辨,因此,建议根据产品体积大小适当放大标志的尺寸(最小250 mm×250 mm)。同时,在包装至少2个对立面上粘贴方向箭头。集装箱箱体的两侧和两端应分别粘贴No9标牌(见图3)和联合国编号。

图3 锂电池标志和标牌图例

(五)积载和操作

应满足积载类A的要求,允许舱面或舱内积载。积载时,应采取有效措施防止该产品的意外移动造成电池或电池组的损坏、短路和意外启动。

1.装在集装箱内的产品应严格按照国际海事组织/国际劳工组织/联合国欧洲经济委员会《货物运输单元装载规则》(CTU规则)以及国家标准《海运危险货物集装箱装箱安全技术要求》(GB 40163—2021)的要求进行箱内积载,采取妥当的绑扎、固定、衬垫等安全措施;

2.电池模组运输时不激活,模组间相互独立、不导通;

3.不得超过集装箱的最大营运总质量,不得堆层;

4.如不能装满集装箱,箱内货物的重量应合理分布等。

四、相关建议

(一)统一规范管理,适时制定行业运输标准

充分发挥我国锂电产品龙头企业的引领和示范带头作用,货物生产单位、运输单位和监管部门形成合力,通过制定规范性文件、国家和行业标准,统一规范我国锂电池柜式储能系统水路运输管理,避免因对运输规则、法律法规不够了解导致的不合规运输问题,提升货物整体运输效率,为货物的长期运输提供保障,更好地服务企业和行业发展。

(二)加强规则研究,保障现有产品合规运输

改变以往侧重于事中事后监管的思路,关口前移,以问题为导向,深入源头了解企业的“难点”“痛点”“堵点”,在锂电池柜式储能系统研究的基础上继续扩大对锂电池产品的研究范围,如:为处置和回收目的运输的锂电池、大型锂电池、集装箱储能系统等。加大对国际公约规则的研究深度,从货物本质安全入手,提前介入,为企业开展“一对一”精准服务,开展危险货物安全运输专题研究,提供安全运输方案,全面解决我国各类型锂电池货物的合规运输问题。

(三)提出中国方案,制定新产品运输标准

随着我国锂电池产量规模逐年增加,新产品的研发速度也在不断加快,现行的国际运输规则已远不能满足货物的运输需要。未雨绸缪,提前研究制定适用于新产品的运输标准,依托国际会议平台,通过撰写国际提案,提出对国际运输规则的修订建议,积极将中国方案写入国际公约规则,提升我国产品在国际市场的竞争力。

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