随着可再生能源逐渐成为全球电力系统的基石，固定式电池储能系统的重要性已毋庸置疑。锂离子电池正以前所未有的速度被部署，用于支持电网可靠性、整合可变发电资源、延缓基础设施升级，并为多个电力市场提供灵活的容量支持。
这些储能系统如今被视为关键基础设施。它们能够按需充电和放电，为电网运营商和能源供应商提供了一个强大的工具，用于平衡供需、应对价格波动，并推动电力系统的脱碳进程。然而，尽管电池在系统规划中的地位日益重要，其运营策略却仍主要聚焦于短期收益。这种运营现实与技术潜力之间的差距，带来了一定的风险：如果管理不当，电池可能无法实现其预期的经济、技术和环境价值。
当前电池运营：短视的收益追逐
在当前市场环境中，电池储能系统（BESS）的控制逻辑通常基于追求短期收益的优化算法。无论是参与频率调节、在日前和日内市场进行交易，还是提供备用容量或容量机制，这些优化框架的核心目标往往是最大化即时利润。
这种做法可以理解。市场机会真实存在，运营商面临着为高资本投入的资产创造回报的压力。然而，问题在于，这些决策很少考虑电池退化带来的隐性成本，而这种成本会随着时间推移不断累积。电池退化会导致可用容量减少、功率输出受限，甚至在某些情况下增加安全风险。如果管理不当，退化可能显著缩短系统的使用寿命，或导致昂贵的更换成本。在一些商业案例中，退化相关的损失可能占总拥有成本的很大一部分，尤其是在假设项目寿命为10年或15年的情况下。尽管如此，由于退化难以量化，更难以融入追求简单和快速的优化框架，日常运营中往往忽视了这一问题。
电池退化：不仅是技术问题，更是经济挑战
电池退化的物理机制相当复杂。充放电的深度和速率、静置时的电量状态、温度以及使用年限等因素，都会影响电池的容量和效率损失。不同化学成分和设计的电池，其退化模式各不相同，且退化过程往往是非线性的，某些特定条件或阈值可能导致退化显著加速。
从经济角度看，这种复杂性带来了挑战。如果无法准确量化和定价退化，就无法将其纳入调度决策中。结果是，运营商面临一个结构性盲点：系统在优化短期利润的同时，可能正在损害长期价值。举例来说，这可能表现为对价格波动的过度响应、采用高吞吐量的交易策略从而缩短资产寿命，或未能为未来高价值服务（如频率调节）预留足够的容量。
关键突破：退化成本函数
要解决这一问题，一个可行的方法是引入退化成本函数，将电池退化的影响量化为货币成本，并将其融入优化流程中。
退化成本函数是一种数学模型，用于估算某项运营行为对电池健康的财务影响。例如，如果已知在低电量状态下进行高功率放电会加速退化，成本函数会为此行为分配一个惩罚成本。这一成本将与该行为的预期市场收益进行比较，从而使运营商或算法能够权衡短期收益与长期影响。
这种方法与管理其他关键基础设施的逻辑一致。例如，火电厂在调度计划中会考虑启动成本和设备磨损；航空业在路线和引擎使用优化中也会纳入维护成本的考量。电池储能系统没有理由例外。
然而，成本函数要发挥作用，必须具备可信度。简单地以循环次数或总能量吞吐量作为退化指标远远不够。现代锂离子电池的退化过程过于复杂，无法用“一刀切”的规则概括。相反，成本函数需要基于详细的模型，反映电池在不同条件下的特定老化行为。这些模型可以是基于物理的、数据驱动的，或两者的结合，且最好通过实际运营数据进行验证，并针对具体电池系统进行定制。如果缺乏这种严谨性，成本函数可能会低估退化导致过度使用，或高估退化导致错失市场机会。
运营优化与市场潜力
将退化成本函数融入电池储能系统的运营，可以从根本上提升系统性能。运营商能够长期维持更高的容量，降低维护和更换成本，并更精确地规划再投资。对于签订长期购电协议（PPA）或多年容量承诺的项目而言，这种方法可能决定投资的成败。
更重要的是，这种方法为资产管理开辟了新路径。储能资产组合不仅可以基于能量输出或收入进行评估，还可以通过“退化效率”进行基准比较，即每损失一个单位容量所能提取的价值。长远来看，这可能成为行业标准，促进行业最佳实践的形成。系统运营商和聚合商也可以利用退化成本函数，协调不同资产的控制策略，提升整个储能组合的性能。
量化的力量：让退化可操作
电池储能系统是未来能源系统稳定性和灵活性的关键。但其长期价值不仅取决于输出的能量总量，更取决于运营的智慧。将退化纳入运营决策已不再是可选项，而是实现负责任、可持续且经济上可行的储能部署的必要步骤。
通过将技术老化转化为财务成本的退化成本函数，为这一挑战提供了切实可行的解决方案。当这些函数基于精准模型并融入调度算法时，运营商能够制定更平衡的策略，同时兼顾即时市场机会和长期资产健康。通过让电池退化可量化和可操作，我们将为更智能的储能系统和更具韧性的能源未来铺平道路。
原文链接：
https://www.powermag.com/making-battery-degradation-measurable-why-cost-aware-operation-is-essential/
作者：Laura Laringe
本文已进行编译。
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