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锂离子电池循环经济(四):再利用、回收和处置的法规和监管考虑

作者:刘伯洵 来源:中国储能网 发布时间:2021-07-22 浏览:次
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3、锂离子电池再利用的监管考虑

在本节中,将讨论可能影响再利用的锂离子电池安装和互连的各州和地方法规。在本节中,还将讨论已知的用于二次应用的锂离子电池储能系统的行业认证标准。

表4总结了这些法规和标准。

3.1、互连法规

电池能源利益相关者可能希望考虑影响再利用锂离子电池在某些并网应用中的州和地方互连法规。管辖互连法规包括管理电力公司、独立电力生产商和消费者如何将电池储能系统系统连接到电网的法律要求和程序。互连法规规定了并网应用所需的电气组件的设计、材料和质量。

这些互连法规很复杂,并且因为司法管辖区不同而有所不同。大多数互连法规属于各州公用事业委员会的管辖范围,但公用事业公司也可能遵循其管辖范围内的互连法规。在制定互连法规时,美国的大多数司法管辖区都采用了美国电气和电子工程师协会(IEEE)设备标准作为监管要求,这些标准参考并可能与UL测试标准结合使用,而这两个标准都是国际性的行业标准(DOE2011)。

很多互连法规并未考虑电池储能系统,并且大多数美国州和地方法规并未明确包括电池储能系统。从历史上看,各州和地方互连法规基于发电设施(例如发电厂)的定义只是为了处理将发电设施连接到电网的请求。

与传统发电设施不同,电池储能系统可以充当负载,并且可以轻松地在发电设施和负载的功能之间切换。由于电池储能系统并不完全符合发电设施的传统定义,因此美国各州和地方互连法规对电池储能系统的适用性是不明确的。尽管近年来行业模型互连标准已经发展到包含电池储能系统,但大多数州和地方司法管辖区尚未采用这些标准作为监管要求。因此,得州和地方互连法规并未专门针对固定电池储能系统以及不同司法管辖区的法规变化,可能会产生一定程度的不确定性,从而影响锂离子电池在并网应用中的再利用。

美国一些州(例如加利福尼亚州和纽约州)正在修订其法规,以确保互连要求专门适用于电池储能系统。例如,加州公用事业委员会在2016年制定了新规则,阐明了现有互连规则如何适用于电池储能系统,并确定了与非能源输出储能系统加速互连过程相关的步骤。

3.2、消防和建筑法规

利益相关者可能希望考虑影响电池储能系统在某些并网和离网应用中再利用的州和地方消防和建筑法规。防火和建筑法规是包含UL测试标准的管辖要求,用于对容纳或连接到电池储能系统和住宅太阳能发电设施(例如连接到住宅太阳能发电设施的电池储能系统)的建筑物和结构的耐火性进行分级和分类。

美国的消防和建筑法规很复杂,并且因司法管辖区而异(例如因地方而异)。尽管美国各地的消防法规并不统一,但已有42个州采用了国际规范委员会(ICC)的国际消防规范的某个版本,这是一项行业标准,其目的是减少发生火灾的可能性,并减轻火灾建筑结构损坏。此外,美国各州都采用了ICC国际建筑规范(IBC)的某个版本作为法规要求,这是一项国际行业标准,旨在促进安全建筑实践,以防止与建筑环境相关的危害。

美国各州制定的消防和建筑法规时并未考虑电池储能系统的消防安全,大多数美国州和地方法规并未明确针对电池储能系统的消防法规。而如今,一些行业起草的消防和建筑标准将电池储能系统的消防安全纳入在内。例如,在2020年,美国消防协(NFPA)发布了标准855,该标准专门针对固定电池储能系统的火灾危险和间距提出要求。然而大多数美国司法管辖区尚未将专门针对电池储能系统的较新标准集成到他们当前的火灾中和建筑法规中。因此,不确定性关于消防和建筑法规对电池储能系统安装的适用性,以及管辖范围内法规的可变性,可能会影响锂离子电池储能系统用于并网和离网电网应用。

3.3、电气规定

电池储能系统的利益相关者可能希望考虑各州和地方电气法规影响锂离子电池储能系统在某些并网和离网的应用。一些电气法规是管理电池储能系统电气组件的并网和离网的管辖要求网格应用程序。

这些电气法规很复杂,并且因司法管辖区而异。电气法规包含管理电气设备的规定和安装要求。例如,电气法规可能要求安装保护安装人员或急救人员免受电击所需的某些设备。尽管美国各地的电气法规并不统一,但目前46个州已经提出监管要求,采用了美国消防协会的某些版本和国家电气规范,而提出的电气安装要求将与用电相关的风险降至最低。一些州放弃采用当地司法管辖区的电气法规,并且尚未在全州范围内采用电气法规。

以往制定的电气法规并未考虑电池储能系统,许多州和地方法规没有明确将电池储能系统包括在内或不适用于电池储能系统。

迄今为止,一些行业起草的电气规范将电池储能系统纳入在内。例如,美国消防协(NFPA) 在2017年发布了第706条标准,专门针对永久安装的电池储能系统制定了电气安全标准。但是,许多美国司法管辖区尚未整合电气标准,没有专门将电池储能系统纳入其当前的电气法规。因此,关于美国电气法规适用性的不确定性、电池储能系统的安装,以及不同司法管辖区的法规变化可能会影响在某些并网和离网应用中采用锂离子电池储能系统。

3.4、行业认证标准

电池能源利益相关者可能希望考虑锂离子电池特定的行业标准,这可以为锂离子电池在二次使用中提供指导。这些行业标准由国际组织制定,例如UL和NFPA标准,可以为电池储能系统的安全可靠设计、安装和使用提供指导。各州和地方政府可能会采用行业标准作为监管要求作为最佳实践行业指导。储能系统的开发商或集成商也可能主动寻求认证,这反过来可能增强消费者对他们或产品的信任和信心,并最终使认证的开发商或集成商具有竞争优势。

尽管行业起草的模型和标准已经演变为普遍解决电池储能系统的标准,但调查发现只有一个行业标准专门针对大型锂离子电池再利用:UL 1974 标准。它解决了再利用锂离子电池的安全性和可靠性问题,这可能会影响锂离子电池在并网电池储能系统中的二次使用。具体来说,虽然 UL 1974 标准没有提及合格/不合格结果,但该标准讨论了对最初用于其他目的(例如电动汽车)的电池组、模块和电池以及电化学电容器进行分类和分级的技术,以确定它们的可行性重新使用的应用,例如固定式电池储能系统系统。4R能源公司在2019年8月成为第一个通过 UL 1974 标准认证的公司,以确定电动汽车电池在固定电池储能系统中二次使用的可行性。

4、锂离子电池的再利用、回收和处置的法规和监管考虑

在本节中,将讨论可能适用于锂离子电池的再利用、回收和处置的固体废物、危险废物和通用废物法律法规要求。本节还讨论了可能适用于为再利用、资源回收或处置而运输的锂离子电池的危险材料国内运输法规和危险废物出口法规。表5总结了这些规定。

表5 锂离子再利用、回收和处置的法定和监管考虑

4.1、锂离子电池固体废物监管

根据资源保护和回收法规,被丢弃且未直接再利用的退役锂离子电池可能受美国联邦、州和/或当地固体废物要求的约束。

1976年发布的RCRA法规将固体废物定义为包括“其他废弃材料”,而RCRA法规将“废弃材料”的定义为包括需要“处置”、“燃烧或焚烧”、“回收”的材料。或是“在回收或处置之前或代替回收或处置之前积累、储存或处理的材料”。根据这一定义,回收前积累或储存的锂离子电池以及正在回收或处置的锂离子电池可能会根据RCRA法规被列为固体废物。

RCRA法规还授予各州根据联邦指导方针管理无害固体废物的权力,这些指导方针为美国各州和地方固体废物管理的运作设定了最低标准。然而,各州有权制定比联邦政府更严格的要求,而各州也可以将监管权力下放给地方政府。因此,符合“固体废物”条件的材料类型可能因司法管辖区而异。

确定锂离子电池为“废弃材料”的实体有责任或潜在的法律责任来确定锂离子电池在其州或地方管辖范围内是否为“固体废物”。根据调查,对于锂离子电池的某些再利用和回收过程是否会违反RCRA法规存在混淆。根据RCRA法规,不会对未经加工的锂离子电池二次使用进行监管。

还有一种观点认为,在二次使用应用中进行轻微加工以重新使用的锂电池不会受到RCRA法规的监管。然而,二次应用中对锂离子电池的重新使用可能需要修复或翻新,其中可能包括以下过程:构成被“回收”的材料。RCRA法规对“回收”进行了定义,其中部分包括经过处理以回收可用产品或再生的材料,例如从废电池中回收铅值和废旧电池的再生材料。

如果锂离子电池在再利用前需要进行处理,并且处理过程符合回收的监管定义,则可以将其视为废物材料。并根据RCRA法规作为固体废物和潜在的危险废物进行监管。同样,目前尚不清楚新的回收工艺(例如阴极再锂化)是否会构成“回收”并违反RCRA法规。如果锂离子电池的新资源回收工艺符合回收的定义,则可以根据RCRA法规将电池材料作为危险废物进行监管。

当企业确定锂离子电池被丢弃(例如构成固体废物)时,将成为受监管的实体。如果固体或危险废物法规的排除不适用,则生成者必须做出危险废物的判断。其表现出危险特性(即反应性)的废弃锂离子受到强制性管辖危险废物要求的约束。如果生成者确定丢弃的锂离子电池无害,则生成者必须遵守适用的无害固体废物法规。并且可能受美国联邦、州和/或地方RCRA固体和危险废物法规的约束。在某些情况下,废弃的锂离子电池如果被回收,可能会被排除在固体废物法规之外。

4.1.1、危险固体废物定义中排除的材料

某些锂离子电池可能被排除在固体废物的定义和RCRA的危险废物法规之外,如果它们被回收。RCRA法规的排除特定于被回收的材料类型、所使用的回收过程以及如何使用回收的资源。可能适用于回收锂离子电池的排除示例包括:

•在美国或其领土内产生和合法回收并在监管控制下的危险次生材料,前提是满足某些监管要求。

•在满足特定监管要求的情况下,为回收目的而产生并转移的有害二次材料。

•从美国出口并在位于外国的回收设施中回收的危险二次材料,前提是满足某些监管要求。

为了满足RCRA危险废物法规中的任何排除规定,产生危险二次材料的人员和回收商必须确保:

•危险的二次材料在其控制之下时作为一种有价值的商品进行管理。

•有害的二次材料为回收过程或产品或中间回收过程做出了有益的贡献 。

•回收过程产生有价值的产品或中间体。

•回收产品与同类产品具有可比性。

考虑因素:EPA可能会授权美国各州和地方政府代替联邦计划管理危险废物计划。各州管理的危险废物计划必须至少与RCRA一样严格,但它们可能包括超出联邦要求的要求。有权管理危险废物计划的州可以选择采用或不采用上述联邦排除条款。需要证据表明存在相互冲突的司法观点,如果有的话,固体废物定义中的排除可能适用于回收锂离子电池。

4.1.2、RCRA危险废物测定

如果排除不适用,则符合固体废物定义的锂离子电池如果是所列的危险废物或具有一种或多种危险特性(即易燃性、腐蚀性、反应性)或产生锂离子电池固体废物的个人或实体有责任和法律责任来确定锂离子电池是否有害。当前的大型锂离子电池设计包含易燃电解质并且可能表现出危险特性,并且当它们被“丢弃”时,它们可能会受到美国危险废物法规的约束,除非适用其他规定排除或豁免。

为确定锂离子电池是否具有危险特性,产生锂电池废物的个人或实体应使用“可接受的知识”。可接受知识的例子包括“过程知识(例如有关化学原料和其他生产过程输入的信息);制造过程中产生的产品、副产品和中间体的知识;废物的化学或物理特性;有关该过程使用或产生的或以其他方式包含在废物中的化学品的化学和物理特性信息;说明废物特性的测试;关于废物或其成分的特性的其他可靠和相关信息。

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