5月24日，由中國化學與物理電源行業協會主辦，200余家機構共同支持的第十一屆中國國際儲能大會在杭州洲際酒店召開。此次大會主題是“堅守儲能安全底線，推動產業創新發展”。來自行業主管機構、國內外駐華機構、科研單位、電網企業、發電企業、系統集成商、金融機構等不同領域的718家產業鏈企業，1952位嘉賓參加了本屆大會，其中88家企業展示了儲能產品。



廣州智光儲能科技有限公司董事長姜新宇受邀做大會主題報告，題目是：儲能系統全生命周期成本控制的策略與思考。



姜新宇：各位好，今天利用這短暫時間把我們智光儲能在儲能系統全生命周期中有關儲能價值挖掘的方法與思考，和大家分享一下。

剛才很多嘉賓已經談了“雙碳”背景下，未來儲能市場是可期望的，也有領導引用數據，說未來儲能系統的度電成本會降到每瓦時0.1元~0.2元的期望值。那么，為適應和推動儲能的規模化發展，如何去進一步降低儲能系統的成本，是我們必須認真思考的時候了。



（圖示）這是兩個案例，左邊是高壓級聯型技術路線運行的儲能案例，右邊是常規低壓的儲能案例。在今年3月份，我們對這兩個案例做了一個容量核定實驗，兩個案例的運行時間都是13個月，大家可以看到，系統整體效率，案例A是91.25%，案例B是86.4%，也就是說，在高壓大容量化之后，系統整體的效率確實得到很大的提升。關于容量利用率的數據，這反映了整個系統我們要獲得同樣多并網電量的情況下，電池容量利用率較高的儲能技術方案，電池初始安裝容量是不是可以更降低一些？從這兩個案例對比可以看出：在獲得同等并網電量的條件下，不同技術路線的儲能系統，其效率、電池安裝容量、壽命等都有差異，那么其全生命周期過程中總成本肯定也存在較大的差異。

為進一步闡述成本控制，我們首先得對一些概念梳理一下。第一，放電深度的概念。我們知道放電深度對于電池的壽命是有影響的，但我們采購回來的電池標稱容量與實際容量有時候有較大差距，那放電深度90%或者100%有沒有比較的價值？放電深度100%一定比90%的質量更好嗎？通過我們實際使用電池情況來看，很多電池標稱容量是一個值，但是實際容量可能是另一個值（額定倍率下偏大或偏小都有可能），而且不同廠家差異還比較大，那我們在采購電池的時候就會存在一個價格與容量比值的判斷問題，這會影響大家對電池的選擇。另外現有的SOC和SOH的測量與計算是否準確，如果數據不準確，那儲能系統的放電深度就是一個虛幻的數字概念而已。單體電池我們可以定義充放電深度，但組合成大電池堆之后，整體電池堆的放電深度又該如何去定義（因為各電池運行不一致）？個體的放電深度跟電池堆的放電深度完全是兩碼事，我們儲能電站的放電深度到底要控制什么？控制了什么？第二，電池成組后整體壽命與可輸出電量的衰減因子如何建立模型？成組后的電池堆如何控制其中局部的單體電池不超倍率運行？儲能運行到中后期后，由于電池單體性能差異顯著，BMS均衡策略是否還有實際效果（SOX已經無法準確估算了或者電池能量已經無法均衡一致了）？各電池溫度的均衡控制方案與實際效果具體如何等等這些都是需要去關注的。第三，系統能量密度，在安全問題顧慮之下，我們單體集裝箱電池能量是不是真的是越大越好？實際工程中我們是否更應該看重場站能量密度而不是單體集裝箱的能量密度？單體電池堆容量現在越做越大，剔除安全性考慮因素，電池實際運行一致性肯定是越來越差，是不是意味著實際并網電量會進一步降低？且隨循環次數增加呈現更加陡峭的電量衰減趨勢？如果這樣，儲能系統每次循環的實際并網電量就減少了，對于投資者而言投資回收期會拉長，也影響了收益率。電池堆構建方案對電池容量利用率及電池堆整體壽命都有很大影響，有時候有限的理論投資收益會因為方案的選擇不當而被全部吞噬掉。第四，系統效率與系統集成。儲能系統的效率每增加1%都是一個巨大的進步，安全保障的前提下，盡可能選擇更高效的方案，因為目前很多項目還無法實現真正的盈利，那效率的提升實際就意味著收益率的增加。最后一點就是電池產業發展到現在，我們十分希望前端企業能夠在電池的規格、尺寸、容量方面做一些規范。現在各個廠家電池容量、尺寸完全不同，在儲能將要規模化發展的時候，這個對儲能系統的成本控制是一個巨大的障礙，尤其是后期部分電池的更換，我們還能找得到同樣的電池嗎？至于不同廠家的技術特點及差異，可以在同等尺寸下把壽命做的更長或者損耗做到更小，這樣反而會有更多的集成商會認真選擇更好的產品。還有就是過去很多客戶招標時都對儲能系統的安裝電量提出要求，我今天要強調的是：其實安裝電量對客戶并不重要，客戶真正要關心的是儲能系統能給他提供多少電量，所以說在成本控制或者選型的時候，應該是以并網電量作為一個性價比考量點。上面這些因素都是影響儲能系統成本或投資收益十分重要的方面，這些因素往往又互相交錯，相互影響，我們發現要做好儲能系統并控制好系統成本，最后面臨又不得不重點關注的問題是：如何使得儲能系統擺脫牽一發而動全身的不安全境地？這是我們需要去思考的。

儲能價值挖掘的目標設定，如果從制造的角度考慮，我們更關注度電成本的控制，將儲能系統全生命周期可并網電量與全生命周期內的總投入的比值控制到最優。而生命周期內的投入包含初始投資成本、運維費用、退役處理成本和電量損失成本，這要站在整個生命周期進行控制，初始成本低的系統可能全生命周期成本反而更高。另外從投資角度而言，度電收益是重要考量，度電收益會依據不同場景及政策的不同而表現出十分大的差異，這部分我就不多講了。所以總的來講，綜合度電成本及度電收益之后，最終關注的是單位成本收益，盡可能提高單位成本收益也就是進行價值挖掘是要多管齊下，且需要在一個較長時間跨度內謹慎思考的。

價值挖掘的手段和方法主要考慮如下幾個方面：

第一，電池的選型。第一個關注點是電池的大小之辯，我們現在在爭論到底是單體大電池好還是小電池好？我這里的大與小沒有具體界線，依據當時期的技術水平而定。目前我們能簡單比較的是，一個大電池如果用兩個一半容量電池來代替，是不是兩個一半容量的電池實際散熱面積會比一個單一的大電池會要大？在這種情況下是不是單個大電池在實際運行中內部溫度會更高？如果內部溫度更高的話，這會不會對它的壽命影響更大呢？所以這方面需要我們的電池產業在這方面進行更多的研究，為后面環節的應用提供更多的支撐數據，也是為了更好的延長電池的實際使用壽命。具體來說比如每個單體電池其內部電池芯子到殼的熱阻參數是怎樣的？它有什么樣的變化規律？不同容量的電池，當殼溫相同時，內部溫度的不同對它們的壽命衰減影響趨勢是怎么的？同一個電池，當外部溫度不同時，其壽命衰減規律又是怎樣的等等，如果能獲得這些參數，應用單位就會依據這些曲線或者參數結合合適的溫度控制策略使系統壽命更長，很可惜目前還看不到這些對應用很重要的參數，目前的現實情況就是幾頁紙把電池的幾個表征參數表述一下，這是遠遠滿足不了應用要求的，很多對應用很重要的參數是看不到相關數據的，這是我們最為擔憂的。我們使用IGBT，一個小小的IGBT，其各種工況下的性能描述及曲線都是非常清晰具體的。儲能系統的問題，在運行的中后期更突出了，那單體電池容量不同，同等運行外部工況，內部實際溫度存在高低不同，溫度高的會不會帶來更大的不一致性？從我們的實踐經驗來看，同等外部環境控制條件下，感覺用小容量的電池可能能更好的控制電池內部的溫度，更能保證電池的實際使用壽命，當然用大電池可以降低系統初始集成成本，也可以避免電池在簇內的直接并聯，所以就要平衡初始成本與系統壽命對投資者的實際影響，看哪個有利，當然這些都要深入分析，得出結論并不容易。第二個關注點，壽命之辨。很多電池廠家，對外宣傳時講一個壽命參數，真要簽合同了，又變成另一個參數值了，或者電池實際使用時壽命衰減過快，又把責任推向環境溫度影響（當然溫度是有影響的），到最后反正是廠家沒有責任，所以剛才為什么講電池企業一定要研究并提供殼溫與電池壽命的關系曲線，因為實際使用時是不可能嚴格控制在測試溫度下的，我們實際選型時可以依據電池的溫度特性，選擇基于現實溫度條件下更長壽命的電池而不是標準25度下更長壽命的電池，這里其實就涉及到電池的工作溫度區的概念了。而對于應用者來說要辨識單體電池的真正而非理論壽命，明確單體電池壽命與殼溫度的辯證關系，尤其是電池內部溫度場分布的數學模型，對于我們選擇單體大電池還是小電池的決策并盡可能挖掘電池的潛力，使得其在生命周期內提供更多的輸出電量是很有幫助的。

第二，電池系統集成。電池系統在集成的時候會遇到很多的問題，舉例來說，單簇使用、兩簇并聯或者更多簇并聯使用，容量利用率會顯著不同，電池堆壽命也會不同等等。因此我們說電池的組合應用方案直接關系到全生命周期內的可放電量及系統安全性。選擇合適、可靠的應用組合方案而不是基于初始投資的評價更有意義。電池組合成堆之后，在一致性保障方面，要重視電池運行一致性的外部保障方案，對于提高電池堆整體運行壽命起到關鍵作用。在溫度控制方面，密切關注環境溫度均衡性對電池運行一致性的重要作用，不同運行環境溫度下的電池剩余壽命差異較大。在簇成組方案方面，環境溫度均衡性不是電池運行一致性保障的充分條件，比如兩個直接并聯的電池，環境溫度可能相同，但運行可能會不一致，這就要求選擇初始一致性較好的電池，所以無論從哪一方面來講合理的組合方案需要能冗余電池本體與外部一致性的不足，達成延緩電池堆壽命以提升經濟性的目標。在超倍率運行控制方面，要嚴格控制與監控電池超倍率運行的工況。在儲能系統運行中后期由于電池單體性能差異加大，部分電池超倍率程度會加劇，會顯著降低電池堆單次可輸出電量，并加劇“劣幣驅逐良幣效應”，并可能誘發安全事故，因此儲能系統在運行的中后期的管理十分重要，但這一切，都跟初始的電池堆組合方案密切相關。

第三，BMS的管理與選擇。BMS在儲能系統成本中占比很小，但它對整個儲能系統的全生命周期成本影響很大，我們要提升BMS對于SOC、SOH等重要參量的估算準確性及加強策略研究，同時要引起重視的是儲能系統運行中后期，由于每個單體電池剩余壽命都不同的時候，不當的BMS策略可能導致電池電量的反向“均衡”作用，會讓系統變得更不均衡更不好用，這個是一定要仔細觀察對比分析的。要結合不同的電池成組方案，選擇合適的均衡方法，充分發揮主動均衡與被動均衡各自優勢，要注意主動均衡方法中對電池能量的搬移其實是一個非常復雜的算法及過程，因為每次搬移實際就是電池能量的重新分配，而電池能量是動態變化的，尤其面對一大堆剩余容量不同的電池，即使在SOX計算準確的條件下，能量的多次均衡分配策略是需要十分考究的。

第四，重視電池堆運行溫度管理。電池堆的構建方案實際已基本確定了電池運行溫差了，前面已經反復提及。對于電池而言，不同運行溫度就意味著不同的剩余運行壽命，一般而言溫度差距越大，壽命差距就會越大。我們歸納了幾個點：第一點，電池堆物理尺寸越大，越不容易做到溫度的均衡管理，空調分布式位置及風流速度、方向控制十分重要，但這些都要動態控制，會有很大的難度，甚至因為外部氣溫的變化、光照方向的不同，都要調整控制策略，但這其實很難做到，并且電池堆溫度差異最大的時候并不一定出現在天氣最熱的時候，或者一定是系統滿功率的時候（很多人容易形成這種思想誤區）。對于水冷而言，由于管路布局問題，本質上屬于串行散熱（即前端熱量會影響后端的散熱），入水溫度及回水溫度差控制十分重要，溫差越大，電池實際運行溫度就差異越大，冷卻水母管的配置、水流速度及流量控制需要引起足夠重視。第二點，由于電池溫度不均衡，會導致其內部參數尤其是內阻差異變大，從而導致同一電池堆中各電池運行倍率不同甚至部分電池過倍率運行（大家常說的環流現象實際就是電池運行倍率不同），隨不同的現場及實際溫差而呈現不同的嚴重程度，運行管理過程中合理管控溫度及均衡性控制也是提升電池堆整體壽命與經濟性的有效措施。第三點，簇內溫區管理比簇間溫區管理更重要，合理分區，減少被散熱體體積是有效措施。第四點，溫差管理與儲能電站布局、甚至日照也有十分密切的關系。

第五，選擇合適的系統集成方案。我們要改變對系統集成的觀念，不要簡單認為系統集成就是組裝。系統集成方案及技術路線其實也是儲能系統的核心要素，影響到整個儲能系統的安全性與效率指標等。從系統集成的角度來講，要特別注意如下幾點：第一點，不同系統集成方案從并網點來看效率有較大差異，大概位于83%-91%之間，差異還是比較明顯的。第二點，我們不應該過度強調和追求單電池艙能量密度的最大化（基于安全性以及溫度的均衡控制考慮），但要合理分艙設計，減少場站整體占用面積，提升整體場站能量密度。第三點，不同的技術方案對土建、施工以及用材影響比較大，不能只比較儲能設備的價格或成本。第四點，注重并網性能參數對輔助服務的影響，不同性能指標的儲能系統，對輔助服務的適應能力是不同的。未來輔助服務可能是支撐儲能長期發展的因素，因此要充分研究不同型式及性能的儲能系統對輔助服務的響應能力。第五點，運行環境溫度高低與均衡性的整體保障，依據不同的技術路線而呈現較大的差異，對于儲能系統的價值發揮有重大影響。我們的觀點是環境溫度的控制與均衡性保障可能比選擇更長壽命的單體電池更具有經濟價值（單體電池壽命相差不很大的情況下）。怎么樣讓整堆電池壽命更長，這是我們做系統集成和選擇方案時更應注意的重要內容。

第六，制定謹慎周全的運維策略。第一點，溫度監控與修正。這部分剛才已經提到了。第二點，運行性能較差電池的準確識別并及時更換，這點對保障電池堆的安全及壽命具有重要意義。第三點，及時補電或者放電。在運維過程中，對于電池電量的大數據管理及人工識別也是非常重要的，及時補電或放電對于提升單次循環充放電量有重要影響，也能加速投資回收期。第四點，嚴防電池堆中局部電池過倍率運行，這對整個儲能電池整體的壽命及安全性具有非常重要的作用，所以我說未來整個儲能電池壽命的延展，一方面是靠電池本體，另一方面，更依靠電池堆方案、溫度控制及日常的維護。第五點，運行策略。包括整個電池堆的整體充放深度及一致性管理方案、BMS電壓保護設定策略及嚴格的運行倍率控制，但電池堆整體運行倍率與其中的單體電池運行倍率是兩個概念，實際運行過程中要及時發現電池堆中哪個電池已經超倍率還是較為困難的，尤其是有電池直接并聯的應用場合，因此需要從BMS的一些運行參數進行綜合判斷，也需要有這方面的專業運維管理人員，否則由于過倍率所觸發的一些異常情況及不利影響將是非常嚴重的，所以我們要制定合適的運行策略以及對應的BMS保護管理策略。

綜合來講，儲能電站建設過程中三個階段的關注點概要如下：

第一階段—建設階段：一是方案不可跟風，模式不能簡單復制。要因地制宜，根據需求特點選擇合適的方案，制定適合運行需要的策略。舉例來說：并不是火儲調頻就一定是2C方案，新能源電站就是0.5C等等。二是特定電池選型之后，電池簇成組方案是儲能系統整體壽命及安全的重要技術保障，要把好儲能系統方案的第一道關。三是建立全壽命周期經濟性評估方法以及整體最優控制的評估模型。

第二階段—運行階段：溫度的均衡性與絕對值控制是儲能系統壽命影響的重要因素，溫度的差異化，會導致電池內阻變化不同進而影響電池剩余壽命，剩余壽命不同的電池或電池簇并聯運行又會導致局部電池超倍率運行，從而引發更大的溫差及更大的剩余壽命差，要明白超倍率運行是電池加速老化以及安全問題的重要誘發因素。同時，要確保BMS在儲能電站中后期的正確作為，仔細分析中后期階段BMS是否起到預期作用。

第三階段—退役階段：合適的處理方案與處理成本控制，未來電池的退役處理將可能進入付費階段，不同的處理方案其處理成本是有差異的，現有收益核算模型也需要關注這點。

最后用幾句話介紹一下智光儲能，我們智光是級聯型高壓大容量儲能技術的倡導者和踐行者，致力于以更高效、更安全的級聯高壓直掛PCS拓撲結構為大規模化儲能電池的安全應用提供先進的集成應用方案。目前公司高壓級聯型儲能已在國網、南網、華能、華電等企業中應用超過160MWh，該技術顯著特點是整個系統在無電池簇及電池并聯情況下，10kV系統單機容量可以在10MWh以上，系統安全性、整體壽命大幅提升，系統效率相比現有系統提升5%以上（0.5C倍率下數據）。由于單機容量大，非常適合于目前100MW等級大容量儲能電站的建設，希望和各位同行有更多的交流。以上的個人闡述也僅代表個人觀點，不當之處敬請大家批評指正。

謝謝大家！