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从衰减到可用性:电池储能系统性能质保中容易忽视的一些问题

作者:刘伯洵 来源:中国储能网 发布时间:2026-06-24 浏览:

数字储能网讯:日前,市场资讯与技术咨询机构Intertek CEA公司储能部门高级工程师Yilin Huang撰文指出,电池储能系统的性能质保虽然必不可少且无处不在,但往往难以驾驭。

他举例说,某一电池储能系统在商业运营的第三年,其性能测试结果却低于合同约定的容量阈值。该项目实际放电量低于模型预测值,低于承购方预期,也低于融资时的假设值。储能系统开发商只能根据性能质保条款,向供应商提出质疑。

基于不同用例和供应商的退化曲线对电池充放电衰减行为进行的统计分析显示了广泛的降解速率和性能分布

储能系统集成商则从其衰减模型中调出了合同约定的性能质保值。根据该模型,电池储能系统在协议允许的范围内运行。合同价值是成立的——供应商通常围绕总能量吞吐量建立性能保证,这在一般情况下是合理的做法。

然而,电池储能系统的实际充放电模式,对电池提出了不同于通用吞吐量模型所假设的要求。质保承诺的范围仅限于总能量输出,并未涵盖实际运行中充放电行为以及电池储能系统随时间推移带来的各类变化。

性能质保是真实的,但保证覆盖的范围与项目实际需求之间的差距也同样真实。

1.估算难题:为何电池衰减只能反映部分情况

供应商通常采用加速实验室测试来构建衰减模型:将电池置于高温和极端条件下,在很短时间内模拟数年的充放电损耗。温度和充放电倍率(即 C-rate)主导了这一衰减过程,并且两者相互强化。

较高的充放电倍率会产生更多热量,而高温会加速电池老化。供应商会在其预测中纳入保守冗量,以规避违约风险。这些缓冲措施降低了供应商的风险,但不一定符合储能系统开发商的利益。电池储能系统的规模遵循供应商的保守预测,这可能导致电池储能系统规模过大和项目成本升高——其结果更多是保护了供应商的利益,而非项目本身。

随着对电池充放电行为理解的加深以及技术竞争加剧,对电池储能系统的性能预期正不断提高。如今的充放电设计已超过10,000次,将典型寿命从约 20 年延长到了25年。然而,这些亮眼的数字往往更多是营销噱头,而不是基于合同的承诺——实际的性能质保附带了大量的限定条件和免责条款。相应的寿命终止期健康状态(SoH)阈值也已经下调——从早期合同的70%降至65%,在某些情况下甚至低至60%;但在60%的情况下,合同中的免责声明加上25年的期限,可能使性能质保形同虚设。

2.充放电假设:当性能质保与项目不匹配时

吞吐量模型内置了一定的运行灵活性——例如,电池储能系统一天运行半个充放电周期、另一天充放电两次,仍可保持在合同参数范围内。但驱动充放电的这些应用场景,其重要性是其能量吞吐量这一数字无法体现的。

频率调节需要浅充浅放——在几秒钟内向电网注入或吸收电能。而能量时移则依赖于每天持续数小时的深度放电。这两种应用场景驱动的是电池中不同的衰减机制,通用的总能量吞吐量质保无法体现这种差异。

如果电池储能开发商的收入模型依赖于频率调节服务,就必须核实质保中的充放电假设是否反映的是该用例——而不是针对能量时移校准的通用默认参数。如果项目预期的应用随时间发生变化,原有的性能模型可能不再适用。

3.充放电效率是动态的保证

充放电效率(即放出的能量与充入的能量之比)决定了输入电池的每度电有多少最终能实际到达电网。它反映了整个电池储能系统的综合损耗:电池内阻、交直流功率转换、辅助负载以及运行条件随时间的变化。

随着电池的老化,其内阻增加,每次充放电中有更多能量转化为热量而非电能。电池衰减与充放电效率同步下降。将效率视为静态数值的保证,可能无法反映电池储能系统在其运营第10年或第15年的实际表现。

充放电效率还随充放电倍率变化——充放电越快,热损耗越大。如果电池储能系统以不同的充放电倍率运行,那么基于单一充放电倍率衡量的充放电效率不再可行。

电池储能系统供应商经常将辅助负载(暖通空调、热管理系统)排除在充放电效率计算之外,认为这些负载取决于其无法控制的运行条件。这一想法有一定道理:冷却负载在白天运行和夜间待机之间波动剧烈,环境温度和湿度也随地点变化——这使得辅助消耗难以保证。但定义明确的技术展示可以在一定程度上防范高度动态的实际工况带来的风险。

在签署合同之前,电池储能系统开发商需要准确了解所述的充放电效率包含和排除了哪结内容。

4.可用性:最难建模的质保

可用性衡量电池储能系统保持运行并准备调度的时间比例。电池储能系统的可用性取决于每一个子系统——电池、电源转换系统(PCS)、变压器、断路器、热管理、电池管理系统(BMS)以及消防设备。任何一个组件故障都可能导致电池储能系统停机,即使电池本身完全健康。

例如,一台液冷设备发生故障,无法调节电池温度。电池管理系统(BMS)检测到温度报警后会将电池储能系统关闭。电池并未发生故障,但电池储能系统不可用。

从额定容量到合同质保可用容量的逐级损耗示意图。示例展示计入各类电能损耗后,合同约定的可用电量

整体系统可用性取决于每个主要组件。最先进的集装箱式电池储能系统可提供约98%的可用性质保,但这些数字带有大量合同限定条件。系统级可用性还必须考虑其他设备,包括源转换系统(PCS)和电厂配套设施(BOP)组件。

电池储能系统的可用性从98%下降到 97%,看似只下降了1%,但实际上意味着停机时间增加了 50%——从每年约175小时增加到263小时。对于收入与运行时间挂钩的项目,其财务影响也会相应放大。

当可用性不达标时,故障往往源于子系统之间的交互——这与运维责任在合同结构中的划分方式密切相关。开发商持有系统级质保,而集成商则陷入供应链纠纷,可能耗时数月才能解决,在此期间项目持续低效运行。

5.测量点:性能质保实际涵盖的内容

并非所有性能质保都能涵盖相同的内容,即便它们标着相同的数字。电池供应商自然会保证电池端的性能。但储能系统开发商的收入取决于在中压或高压并网点(经过 PCS、变压器和站内电缆之后)交付的能量。

以上每一步都会有能量以热量形式损失:标准逆变器效率约为98.5%,碳化硅逆变器可达约 99%;变压器效率约为 99%;站内电缆约为 99.9%。这些损失是普遍且累积的——在直流端子处测量的质保,使得开发商或EPC承包商必须承担所有这些损失。如果实际损失超过项目财务模型的假设,开发商没有任何合同追索权。对于每个充放电,这些损失要计算两次:一次在充电时,一次在放电时。

6.存储与延期:性能尚未开始,衰减已经发生

电池从出厂的那一刻起就开始老化,无论是否进行充放电。日历老化(无论是否充放电,其容量都会逐渐损失)会在运输、现场堆放和调试前延期期间都会影响电池寿命。

一个进度滞后的电池储能系统在开始运营时,其可用容量就已经低于模型预测值。这是一个无法弥补的亏空。

储存期间的温度控制风险更为尖锐。电池暴露在超出制造商规定范围的温度下,不仅会加速老化,还可能直接使电池保修失效,导致EPC厂商或电池储能系统开发商无法向任何一方追索。延期调试的储能系统必须确保在此期间持有电池的一方承担明确的合同责任,保证环境条件符合规范。

只有充分理解性能质保条款的真实覆盖范围与潜在漏洞,电池储能系统运营商才能真正获得保障。

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关键字:储能电池

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