NB-T 11186-2023 压缩空气储能系统 安全规范与验收标准（中文版完整版）

NB/T11186-2023压缩空气储能系统安全规范与验收标准（中文版完整版）前言本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。压缩空气储能（CAES）属于大规模长时物理储能技术，具备单机容量大、储能时长可达4h~12h、全生命周期无化学污染、适配新能源大基地配套调峰等核心优势，分为补燃式压缩空气储能、非补燃绝热压缩空气储能两大主流技术路线。近年来国内盐穴、人工硐室、高压钢制储罐三类储气载体储能电站规模化并网落地，但行业长期存在工艺安全边界模糊、压力容器承压安全无统一阈值、热力系统高温高压防护缺失、竣工验收节点不统一、应急泄放流程不规范等行业痛点。本文件为国家能源局发布压缩空气储能领域首部专项安全与验收行业标准，统一压缩空气储能电站设计、设备出厂、现场安装、调试运行、竣工验收、运维检修、退役全生命周期安全管控要求，明确压缩机组、膨胀发电机组、高压储气系统、回热换热系统、热力管道、电气系统、消防通风七大分系统安全红线，划定分阶段验收节点与不合格项处置规则，同步衔接压力容器国标、电站电力安全规程、长时储能并网标准。发布与实施信息：2023年08月06日发布，2023年12月01日正式实施归口单位：全国电力储能标准化技术委员会（SAC/TC550）替代说明：无替代旧版行业标准，填补国内压缩空气储能专项安全验收标准空白协同配套标准：同步配套NB/T11185-2023《压缩空气储能系统设计规范》、GB44240-2024《电化学储能电站安全规程》、TSG21固定式压力容器安全技术监察规程1范围1.1适用范围本文件规定了固定式压缩空气储能系统（以下简称CAES系统）的术语和定义、总体安全要求、各工艺分系统安全技术要求、电气及自控系统安全要求、消防安全与通风防护、现场调试安全要求、分阶段竣工验收流程、检测试验方法、缺陷整改与复检规则、运行运维安全要求、应急处置与退役安全要求。本文件适用于单机额定功率10MW及以上、额定储能时长4h及以上，采用盐穴地下储气库、岩石人工硐室、高压钢制压力容器三类储气结构，包含补燃式、非补燃绝热式两类主流工艺的新建、扩建、改建固定式压缩空气储能电站；覆盖电站主机车间、储气单元、换热单元、升压站、辅助公用系统全域安全管控与工程验收。1.2不适用范围小型移动式压缩空气储能装置、工业工艺配套微型空压机储能装置；海底储气压缩空气储能示范项目、特种极端地质环境非标储气储能系统；压缩空气与电化学电池、飞轮混合储能系统的耦合控制单元（耦合安全要求参照混合储能专项标准）；仅单独配置空压机、无完整发电并网单元的空气压缩站。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB150压力容器GB/T2423电工电子产品环境试验系列标准GB50231机械设备安装工程施工及验收通用规范GB50235工业金属管道工程施工规范GB50116火灾自动报警系统设计规范GB44240电化学储能电站安全规程TSG21固定式压力容器安全技术监察规程TSGD0001压力管道安全技术监察规程-工业管道NB/T11185-2023压缩空气储能系统设计规范DL/T5044电力工程直流电源系统设计技术规程IEC62933-3-1电气储能系统安全要求3术语和定义、缩略语3.1核心术语定义压缩空气储能系统：电网低谷时段驱动多级空压机压缩空气，将电能转化为空气压力势能与热能储存；电网高峰时段高压空气释出，经换热/补燃后驱动透平膨胀机发电，实现电能双向吞吐的大规模长时物理储能系统，核心分为压缩子系统、储气子系统、换热回热子系统、膨胀发电子系统四大核心工艺单元。非补燃绝热压缩空气储能：无外部燃料补燃，压缩过程产生的压缩热全部通过蓄热装置回收，发电阶段释放热量加热高压空气，系统零化石燃料消耗，为国内主流新建储能电站技术路线。补燃式压缩空气储能：压缩空气释能阶段补充天然气等燃料燃烧加热空气，提升发电出力，系统存在明火燃烧工况，消防安全等级高于非补燃系统。储气库最低运行压力：系统正常发电工况下，储气腔体允许的最低安全压力，低于该压力禁止持续发电，防止腔体负压坍塌、管道空气回流。最大承压设计压力：储气腔体、高压管道、压力容器额定设计承压上限，系统严禁超压运行。紧急放空泄放系统：全系统超压、火灾、机组故障工况下，快速释放高压空气至大气的安全泄压保护装置，为CAES系统一级安全防护设施。系统往返效率：完整一次充电压缩-释能发电循环下，系统上网总发电量与总耗电压缩量的比值。3.2缩略语CAES：CompressedAirEnergyStorage，压缩空气储能ACC：AirCompressorCluster，空气压缩机组TEC：TurboExpanderCluster，透平膨胀发电机组HRS：HeatRecoverySystem，余热回热系统SCADA：数据采集与监控系统4系统总体安全要求4.1总体安全设计原则分级防护原则：设置工艺自控联锁保护、机械安全阀泄压、紧急人工放空三级压力安全防护，逐级兜底规避高压介质泄漏、爆炸风险；分区隔离原则：压缩车间、换热蓄热车间、膨胀发电车间、储气井口区域、升压站独立防火分区布置，高压工艺管道与电气高压设备物理安全间距满足规范要求；无源安全优先原则：安全阀、爆破片等安全泄压装置采用纯机械无源结构，断电、自控系统失灵工况下仍可独立触发泄压保护；地质安全前置原则：地下盐穴、岩石硐室储气库必须完成地质稳定性全年监测，地质位移超标严禁并网运行。4.2通用运行环境安全条件环境温度：户外工艺区域-30℃~+55℃，室内主机车间5℃~+40℃；相对湿度：10%~95%，工艺管道区域禁止长期凝露结冰，防止低温冻堵高压管路；海拔高度：≤3000m，高海拔地区空压机、膨胀机需做出力降容与喘振保护修正；大气环境：工艺厂区禁止腐蚀性气体、易燃易爆粉尘集聚，放空口避开人员常驻区域与主导风向。4.3系统整体安全红线（一票否决项）系统调试、运行、验收全过程出现以下任意一项问题，直接判定系统安全不合格，禁止并网、禁止投运：高压储气腔体、主工艺管道存在可见泄漏、结构性裂纹、永久性形变；三级泄压保护装置任一环节失效，无法自动/手动完成高压空气放空；压缩机组、膨胀机组出现持续性喘振且联锁保护无法自动停机；地下储气库日地质沉降量≥0.3mm，腔体稳定性不达标；补燃系统熄火保护、燃气泄漏报警装置失效。5分系统专项安全技术要求5.1高压储气系统安全要求（核心承压安全单元）5.1.1盐穴/岩石地下储气库工作压力区间：额定运行压力4MPa~10MPa，运行压力波动区间严禁超过设计压力±10%；腔体监测：24h连续监测腔体压力、温度、井口位移、周边岩层应力，数据存储周期不少于5年；井口防护：井口阀门设置双重切断阀+旁路泄压管路，井口区域设置防爆围挡与可燃气体监测装置；负压保护：储气库严禁出现负压工况，最低运行压力不得低于1.5MPa，防止地下水倒灌、岩层坍塌。5.1.2钢制高压储气压力容器设备合规性：全部压力容器必须具备特种设备监检证书，每台罐体独立配置安全阀、压力表、温度传感器；压力保护：一级联锁超压保护（1.05倍额定压力）、二级安全阀起跳（1.1倍额定压力）、三级爆破片破裂放空（1.15倍额定压力）；罐体布置：罐体之间安全净距不小于2.5m，罐体上方禁止布置电气高压桥架与火源点位。5.2空气压缩子系统安全要求多级空压机设置防喘振自动回流保护，负荷骤变工况下自动开启回流管路，杜绝压缩机喘振损坏叶轮；各级压缩段后配置油水分离装置与排污阀，定时自动排污，防止液态水、油污进入高压储气腔体；压缩出口温度联锁：单级压缩排气温度≥180℃一级告警，≥200℃紧急停机，避免高温空气加剧管道老化；电机电气防护：大功率压缩电机配置差动保护、过励保护、轴承温度保护，定子绕组温度≥130℃直接停机。5.3回热换热及蓄热系统安全要求非补燃系统蓄热罐最高工作温度不得超过380℃，高温熔盐/陶瓷蓄热介质设置高低液位联锁；换热管路冷热交变冲击耐受：可耐受-20℃~360℃冷热循环冲击，管路无疲劳开裂、无介质泄漏；换热系统隔离：高压空气回路与蓄热介质回路完全物理隔离，杜绝介质互窜引发安全事故；补燃系统燃烧室设置熄火联锁、炉膛超温联锁，熄火后立即切断燃气进气阀门，防止燃气集聚爆炸。5.4膨胀发电子系统安全要求透平膨胀机入口设置快速切断阀，电网故障、机组振动超标时300ms内快速切断高压进气；机组振动保护：轴承振动有效值≥4.5mm/s告警，≥7.0mm/s紧急停机；转速保护：膨胀机超速至1.1倍额定转速立即电气制动+进气切断双重保护；并网同步保护：发电出口设置同期装置，非同期工况严禁合闸并网。5.5高压工艺管道安全要求所有高压管道按照TSGD0001完成压力管道监检，管道焊缝100%无损探伤检测合格；管道热补偿：长距离高压工艺管道配置波纹补偿器，消除冷热交变应力；管道防冻：户外高压管路全程伴热保温，冬季低温环境杜绝管路冻堵；管道标识：高压空气管、高温换热管、燃气管、放空管分色标识清晰，流向箭头永久标注。5.6电气与自控系统安全要求全厂SCADA自控系统冗余配置，控制器、电源、通讯链路双冗余，单点故障不引发系统停机；全厂设置独立安全仪表系统（SIS），安全联锁逻辑独立于自控系统，实现故障硬回路紧急停机；高压电气设备绝缘、接地电阻符合电站电气规范，全厂保护接地电阻≤4Ω；全厂关键压力、温度、振动测点冗余布置，单点测点失效不触发误停机。6消防、通风及人身安全防护要求6.1消防系统差异化配置要求非补燃式CAES电站：无燃料燃烧工况，仅配置火灾报警系统、气溶胶灭火装置、移动式干粉灭火器，无需设置大规模水喷淋系统；高压空气本身不可燃，重点防控电气火灾、润滑油火灾。补燃式CAES电站：燃气燃烧室、燃气调压站设置防爆通风、可燃气体探测、水喷淋+泡沫灭火系统，燃气泄漏浓度达到爆炸下限25%立即联锁切断气源并强制通风。6.2通风与人身安全防护地下井口室、密闭工艺机房设置强制通风系统，每小时换气次数不低于12次；所有高压设备检修口、阀门操作区设置安全防护围栏与高压警示标识；高压放空管高空布设，放空口高于厂区地面15m以上，避开人员巡检通道；机房设置紧急急停按钮，覆盖车间全部巡检点位，紧急情况下一键切断全厂工艺进气与动力电源。7现场分阶段调试安全试验方法7.1通用调试前置条件全部压力容器、压力管道特种设备监检合格，出具官方监检报告；地下储气库地质稳定性连续监测30天无异常沉降；自控联锁逻辑、SIS安全回路全部单点模拟测试合格；消防、通风、应急放空系统单机调试全部合格。7.2分系统单机安全调试气密性试验：全高压系统1.1倍设计压力保压24h，压力压降≤0.5%为合格，无任何可见泄漏；泄压保护联动试验：逐级模拟超压工况，验证三级泄压装置动作时序与动作压力符合设计阈值；压缩机防喘振试验：模拟负荷骤降工况，验证防喘振回流阀快速开启，机组无喘振振动；机组紧急停机试验：分别模拟超温、超压、振动超标、电网故障，验证全厂一键停机逻辑可靠。7.3全系统联动调试4h满负荷压缩储能联动试验：额定功率持续压缩4h，监测腔体压力、各级温度、管路振动全程稳定；4h满负荷释能发电联动试验：额定功率持续发电4h，验证发电出力、电压频率、换热系统运行参数达标；连续8次完整充放电循环试验：考核系统循环稳定性、联锁保护可靠性、往返效率指标。7.4故障工况模拟安全试验（强制必测）依次模拟储气库压力异常、空压机停机故障、膨胀机甩负荷、外网电网断电、自控系统失电五类极端故障，验证系统无源泄压装置可独立动作，无高压介质泄漏、无设备损坏、无安全次生事故。8工程竣工验收规范（全文核心章节）8.1验收阶段划分压缩空气储能电站竣工验收分为分项工程验收、分部工程验收、整套启动试运行验收、并网竣工验收四个阶段，逐级验收合格后方可进入下一施工/运行环节。8.1.1分项工程验收包含压力容器安装验收、压力管道焊接验收、主机设备安装验收、电气设备安装验收、自控仪表安装验收，重点核查施工工艺、设备合格证、无损检测报告、安装偏差数据。8.1.2分部工程验收四大工艺分系统独立验收，分别完成压缩系统、储气系统、换热系统、发电系统单机调试与联锁试验，出具分系统安全调试报告。8.1.3整套启动试运行验收试运行时长：连续满负荷试运行168h（7天）；试运行合格标准：系统无非计划停机、无工艺泄漏、保护装置无误动拒动；性能指标：非补燃系统往返效率≥60%，补燃系统往返效率≥52%；运行参数：腔体压力、介质温度、机组振动全部稳定在设计允许区间内。8.1.4并网竣工验收试运行合格后，开展并网专项验收，核查并网电能质量、一次调频响应能力、电网故障穿越能力，全部指标满足电网并网要求后，出具最终竣工验收报告。8.2验收资料强制归档清单全套设备出厂合格证、型式试验报告、特种设备监检证书；地下储气库地质勘察报告、全周期地质监测数据报告；压力管道、压力容器气密性试验报告与无损探伤报告；分系统调试、联动调试、故障模拟试验原始记录；168h整套试运行全量运行曲线与故障日志；消防验收意见书、电气安全检测报告、接地电阻检测报告。8.3验收缺陷判定与复检规则重大缺陷（一票否决）：承压系统泄漏、安全联锁失效、地质沉降超标、消防系统失效，直接验收不通过，必须全面整改后重新开展全流程验收，不允许局部复检；一般缺陷：仪表显示偏差、标识标牌缺失、局部保温破损，限期7日内整改完成，整改完成后局部复检即可；性能轻微偏差：效率、出力小幅偏离设计值，可优化控制参数后复测一次，复测合格判定验收通过。9日常运维安全与定期检验要求9.1日常巡检安全要求日间常规巡检：每4h一次，重点检查管路泄漏、阀门状态、设备振动温度；夜间专项巡检：每8h一次，重点监测储气库压力夜间波动、放空管路状态；巡检禁止项：带压工况下拆卸高压管路法兰、触碰运行中旋转机组、屏蔽安全联锁测点。9.2定期检验周期要求月度检验：全厂仪表校准、安全阀就地动作试验；年度检验：全系统气密性复测、SIS安全回路全逻辑测试、储气库地质复测；三年全面检验：压力容器、压力管道全面无损探伤检测，地下储气库腔体完整性三维扫描检测。10应急安全处置规范10.1高压介质泄漏应急处置小范围缓慢泄漏：立即停机降压，关闭上下游切断阀，泄压完成后检修堵漏；大范围高压快速泄漏：一键紧急放空，全厂紧急停机，疏散现场人员，禁止人员靠近高压喷射区域；地下井口泄漏：立即停止充放电工况，封闭井口区域，持续监测岩层位移变化。10.2火灾应急处置电气火灾：立即切断对应回路电源，使用气溶胶、干粉灭火器灭火，严禁用水灭火；补燃系统燃气火灾：第一时间切断燃气总阀，强制防爆通风，启动站内消防系统；高温换热介质火灾：隔离高温管路，关停换热循环泵，自然降温配合消防灭火。10.3全厂失电应急处置全厂外网断电后，无源机械泄压装置自动投入工作，备用UPS电源保障关键测点监测与紧急放空阀控制，直至系统压力降至安全常压区间，杜绝失电后高压无保护运行。11系统退役安全要求电站退役首先开展全系统缓慢泄压，严禁快速泄压冲击腔体与管路结构；地下储气库退役完成腔体封堵、岩层加固，永久封闭井口，杜绝后期地质安全隐患；高压压力容器、压力管道按照特种设备报废规范合规处置；退役全过程留存安全监测记录，归档周期不少于10年。附录A（规范性附录）压缩空气储能系统安全验收检查表本附录规定竣工验收全套勾选式检查表，分为承压系统安全检查表、主机设备安全检查表、电气自控安全检查表、消防