电池性能记分卡提供透明的方式评估储能电池性能

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DNV的 "电池性能记分卡 "旨在帮助投资者、贷款人和开发商了解其储能系统(ESS)的采购策略。它还为管理和操作特定的电池技术、评估保修期、估计更换成本和预测安全需求制定了路线图。


一个项目的成功在很大程度上取决于电池的性能。因此,人们非常关注电池和系统级的保证和性能担保。

电池性能记分卡提供透明的方式评估储能电池性能

但是,制造商的担保可能是为了涵盖广泛的条件。因此,在一种情况下表现良好的电池在另一种情况下可能是不合适的。电池测试有助于投资者和运营商了解储能系统在特定应用中的限制,从而实现最佳规划和操作。这种确定性降低了风险,从而增加了项目的价值。


电池性能记分卡现在已经是第三版,提供了在DNV位于纽约罗切斯特的最佳测试和商业化中心(BTCC)进行的严格、独立测试的结果。DNV已经在性能和安全测试中记录了超过500万个通道小时。该记分卡提供了公正和透明的信息和分析,因此买方并不完全依赖供应商的保证。


退化因素


DNV测试了四类会导致电池性能退化的因素:平均充电状态(SOC)、SOC波动、电池充放电率(C-rate)和温度。这些变量制约着电池的退化行为,并在项目的财务模型中提供了关于更换间隔的信息,因此也提供了更换成本。


DNV还从累计产量的角度来评估电池的性能,即电池在其运行周期内的累计放电安时。DNV更倾向于 "吞吐量 "而不是 "周期",特别是由于电池经常在部分周期、不同的SOC范围、不同的电流或功率水平下运行。


DNV还测量周转率,即电池的吞吐量除以其原始容量。当电池是新的时候,周转率就像周期一样,但随着吞吐量的增加和电池的退化,周转率的数量会变得比周期的数量小。在系统层面,一个周转次数相当于许多存储承购合同中描述的ESS的一个完整周期。


平均而言,商业电池在退化到其原始容量的90%之前可以达到1800次周转。


一般来说,以较低的C-rate操作电池可以增加寿命。更高的C-rates意味着通过电池的电流更大。导致高C-rates退化的一个主要因素是由这些高电流驱动的电池单元的自我加热。

电池性能记分卡提供透明的方式评估储能电池性能

充电状态和SOC的摆动在几个方面影响着电池。最佳的SOC条件在不同的电池化学和制造商之间有所不同。很难精确地分离出中间区域,但DNV的测试通常可以在全范围的12.5-25%范围内确定最容易退化的SOC范围。这种SOC "酸点 "的存在会给电池的运行带来挑战,尽管人们可以通过电池管理系统和调度控制参数来管理它们。


就温度而言,大多数电池在25摄氏度或接近25摄氏度时表现最好,大约是室温。一些在更高的温度下表现良好,一些在更低的温度下表现更好。液体热管理,可以提供更一致的温度管理,可以减轻在不同温度下性能的一些风险。


电池安全


随着2020年NFPA 855标准的发布,为减轻与ESS相关的火灾危险提供了最低项目要求,该行业现在面临一个新的存储安全准则和要求的时代。该标准中引用的燃烧测试数据,以及热失控的机制和对其他模块的级联倾向,现在通过UL9540A标准进行评估。


ESS设计不断发展,很难为不同的单元、模块和机架配置创建统一的定义。例如,"电池单元 "在很大程度上因制造商而异,行业仍然使用广泛的单元形式因素,包括圆柱形、袋状和棱形单元。


越来越多的存储制造商拥有新的系统设计,消除了人类进入系统本身的危险。这种柜式系统,控制和访问都在设备的外部,将使该行业摆脱多式联运集装箱,使液体冷却和风险管理功能更容易整合。此外,大多数新系统包括在易燃气体释放情况下的通风。


由于设计上的这些变化,很难汇总测试数据来衡量某个制造商的设计是否有连带效应的倾向。NFPA 855没有提供关于热失控风险的规定--NFPA 855中的灭火、通风和间隔要求仍然存在,并且依赖于对UL9540A测试结果的解释。随着电池使用和应用数量的增加,这就要求行业提供进一步的投入。


DNV已经在BTCC建立了新的安全测试能力。在电池层面,对热失控的测试确定了气体释放率并描述了废气(即副产品气体)的组成。在模块层面,测试确定了电池模块内的传播行为以及电池进入热失控状态时释放的热能。这些发现有助于工业界满足UL9540A标准,评估热失控风险,设计电池安全和防火系统,并制定应急计划。


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