电池分析：储能系统游戏规则改变者

“游戏规则改变者”这个术语经常被使用，有时使用是人们出于一种希望而不是期望。锂离子电池储能系统无疑改变了能源转型的游戏规则，但需要智能技术和策略来优化它们，这可能同样重要——预测分析软件提供商TWAICE公司的Sebastian Becker在其发表的一篇文章中这样写道。

电池储能系统是能源部门的重要组成部分，然而是需要特别关注的复杂系统。储能系统所有者的主要目标是在不承担额外风险的情况下使储能系统利润最大化。这就是电池分析技术发挥重要作用的地方。

蓬勃发展的储能市场

全球各地如今部署了大约25GWh固定电池储能系统。而在未来将迅速增加，因为电池储能系统非常适合应对能源转型的挑战。与大多数可再生能源发电技术不同，电池储能系统不仅可以提供能量，还可以存储能量，并且可以在几毫秒内响应电力需求。这使它们适用于多种用例，其中包括电网侧和用户侧。此外，不断下降的电池价格使储能系统的投资和部署更具吸引力。这些因素推动了电池储能系统市场繁荣发展，到2030年储能系统部署可能会达到数百吉瓦时。

然而，系统集成商、资产所有者、合作伙伴和金融服务提供商等市场参与者，将决定不推进储能部署的主要原因确定为技术风险，以及面临市场挑战和不断变化的监管环境。这些市场风险涉及价格波动，而新法规可能会影响商业案例的部署。加州就面临这样的情况，其市场风险几乎被长期电力采购协议(PPA)保护的大多数储能项目收入消除了。

因此，高达数百兆瓦时的储能项目不再罕见。但是，在受到这些外部市场因素的影响的同时，对于任何电池储能项目来说，都需要仔细评估用例对电池的影响。

面临技术风险的挑战

电池是一个复杂的电化学系统，而作为一种新的资产类别，许多以前从未接触过电池的用户现在发现它们对他们的成功至关重要。

为确保达成共识，以下需要了解一些事实：

电池储能系统通常是一种非常安全可靠的技术。然而，与其他技术一样，电池储能系统或电池可能会出现故障，其后果取决于严重程度。在最好的情况下，适度降低性能或计划外维护。在最坏的情况下，如果问题没有立即得到解决，或者一个重要组件在发出没有警告的情况下发生故障，这会导致计划外停机并进行大修。一个引人注目的例子是电池储能系统发生火灾，例如韩国的多个电池储能系统发生火灾和APS公司在亚利桑那州的一个电池储能系统起火并爆炸吸引了业界人士的关注。虽然其发生的概率小于百万分之一，但如果发生，这可能就是一场灾难。

停机时间是一种直接转化为财务风险的技术风险。虽然停机时间似乎并不引人注目，但某些用例取决于电池的可用性。当在需要时无法提供电力时，就会因违反合同而受到处罚，或者更简单地说，会带来很大损失。而包括电池储能系统在内的能源解决方案可以为用户节省很多电费，如果电池储能系统在电力需求峰值期间出现故障，那么可能就不会带来成本节省，而且储能系统的所有者仍然需要支付储能系统的运营费用。

在电池工作寿命的后期，存在不再满足功率或容量要求的风险。这导致某些市场和用例被排除在外，但也包含处罚的风险。

现在采取的一些措施只能部分解决这些挑战，或者变得成本高昂，因为保险公司无法评估其运营风险。简而言之，电池带来了巨大机遇，但也有很高和可控风险。以下介绍采用电池分析技术的原因和所起的作用。

为什么电池分析如此重要？

电池退化也称为电池老化，对电池生命周期的性能有重大影响。随着时间的推移，容量衰减和电阻增加这两个主要影响变得更加明显。其整体能力通常在称为健康状况(SoH)的关键绩效指标（KPI）中共同衡量。

这种老化行为和健康状态是由多种因素驱动的，不同的电池储能系统会有很大的差异。两个具有90%健康状况(SoH)的电池的剩余使用寿命可能截然不同，这取决于它们之前的处理方式。以下了解其中的一些因素：

温度：温度具有很大的影响，但根据情况和电池不同的温度范围可能是有益的。而其经验法则是：当电池闲置时，低温运行可以防止过多的老化，即随着时间的推移而不使用而发生的老化，而运营在适度的温度中（例如30℃）可能是一个最佳选择。

充电率：不同类型的电池用于不同应用场景。一般来说，高充电率往往比低充电率对电池老化的影响更大。

平均荷电状态(SoC)：虽然希望有大量可用能源（取决于用例），但较高的平均荷电状态(SoC)可能会加速老化。过低的平均荷电状态(SoC)可能会威胁到商业案例，因为没有足够的电力可用。电池管理系统应始终在技术上防止荷电状态(SoC)过低，以防止电池损坏。

放电深度(DoD)：这是指在任何给定时间从储能系统取出的能量。在电池放电的平均荷电状态(SoC)从80%降到35%时，这转化为45%的放电深度(DoD)。通常情况下，具有较低的放电深度(DoD)是有益的。

但实际情况要复杂得多。每种电池类型对这些压力因素的反应都非常不同，但为了防止电池退化，而根据以上所述的压力因素而“过度小心”地运营电池，将会浪费大量的潜力。

那么，为什么不从一开始就简单地让电池储能系统扩展更多的储能容量？首先，初始投资成本将会飙升并影响商业案例部署。而大多数用户的目标是尽可能多地利用储能系统。

这引出了第二个问题：虽然在几年前针对特定用例的预先优化可能是一个有效的想法，但此后用例变得更加复杂。而多用途战略或在运营一段时间后改变经营战略，将成为储能系统获得高盈利能力的必要条件。因此，从一开始就确定储能系统规模变得不那么重要，并且调度计划正在定期进行，需要对当前电池储能系统的容量和不同运营策略的影响有新的见解。

在竞争激烈的市场中的重要差异化因素

在销量不断增加、价格不断下降和整合不断加强的储能市场中，还有许多尚未开发的潜力，而这导致了激烈的市场竞争，而且仍有许多新参与者试图在这个不断增长和发展的市场中站稳脚跟。而具有竞争力的价格已成为主要供应商（电池和储能变流器制造商）和大客户（公用事业公司和不断增加的独立发电商）的必要条件。当然，储能集成商将寻求通过创新产品和附加解决方案来实现差异化。

2021年排名前七的储能厂商占2021年综合产能的三分之二左右清楚地表明储能市场正在进行整合。尽管如此，由于动态增长，一些新的市场参与者试图在储能市场上站稳脚跟以获得更多的市场份额。为了巩固他们的地位，传统企业正在扩大他们的市场份额。虽然几年前储能系统集成是他们的重点，但大多数企业除了提供几乎成为市场标准的能源管理系统(EMS)软件之外，还提供电池管理系统(BMS)软件，有些甚至提供能源交易软件。此外，运维和管理服务和工程、采购和施工(EPC)现在属于标准组合。

这些都是必要的措施，因为这些参与者在定价和最低采购量方面受到主要供应商挤压。此外，太阳能发电设施和电池项目开发商还在行业下游集成，以增强其储能系统集成能力，并且直接从组件供应商采购产品。

电池分析技术越来越被认为是提高市场吸引力和利润率的关键。提高对他们仍负有持续保修义务的项目的透明度，或将服务提供给储能系统所有者和运营商，从而使用户能够从竞争中脱颖而出。

最后，从软件提供商的角度来看：在早期项目阶段连接到储能系统并影响数据质量要比将解决方案改造为现有项目要容易得多，而且对客户来说成本也更低。