编者按：
本文关于电池储能。鸣谢自主研制NTC芯片的特普生储能CCS集成温度采集母排，对本文的大力支持，感谢特普生海外技术翻译官林博女士！
关于作者：
Michael Lippert是法国能源集团TotalEnergies 子公司 Saft 能源创新和解决方案总监
由于全球能源挑战，电力的价值急剧增加，而且这种趋势不太可能减弱。能源供应商正在积极寻求方法来减少对天然气的依赖，同时避免可再生能源的削减。
十年前，使用电池以低价存储丰富的能源，然后在价格高时出售（套利）在经济上并不可行，主要是因为四小时系统的每装千瓦时 (kWh) 成本相对较高。此外，太阳能和风能产生的可再生能源很容易被电网吸收。
然而，如今需求正在从短期应用转向更加以能源为中心的长期应用，以促进向可再生能源的过渡。幸运的是，电池储能系统（BESS）可以通过时移（存储高峰生产的能量以供以后高峰需求期间使用）来满足这种需求。
当我们都致力于实现净零排放之际，BESS将在获取和评估宝贵的零碳电力方面发挥至关重要的作用。否则，这些电力将面临被削减的风险，从而导致我们付出巨大的经济和环境代价。
BESS 来救援
电网需要灵活性和容量。
随着可变的、不可调度的可再生能源发电的不断普及，平衡需求和供应变化的需求也随之增加。它还需要足够的能力来应对高峰需求，以保证几个小时的供应安全，特别是在寒冷的冬夜。由于可再生能源的不可预测性，对容量储备的需求增加。传统上，灵活性和容量储备是由联合循环燃气轮机 (CCGT) 等快速反应资源提供的。然而，BESS 为这种基于化石燃料的资源提供了更环保的替代品。
然而，一个主要问题是 BESS 的成本。
虽然锂离子电池储能的总体成本在过去十年中大幅下降，但由于原材料成本的增加，去年上涨了15%。但这并不全是厄运和悲观，因为工业炼油能力下降，而不是自然资源短缺，才是造成这种情况的原因。随后，我们看到原材料价格自年初以来再次下跌。
这意味着电池储能的竞争力越来越强，能够以与天然气调峰器相似的成本提供峰值功率。在美国，电池解决方案已经赢得了针对天然气峰值的招标。在欧盟 (EU)，由于能源成本飙升，BESS 现在比以前更有利可图。
由于可再生能源发电量不断增加，我们目前看到可再生能源的弃用量正在稳步增加。因此，存储的主要作用包括吸收超出消耗或超出电网传输能力的可再生能源，这样社区就不会损失任何能源。
提高数字化程度
现代 BESS 也变得越来越数字化，从而实现实时系统管理。这提高了效率，同时减少了停机时间和维护成本。与云的数据接口可远程监控关键绩效指标 (KPI) 并控制系统的所有运行参数。
在一些较新的安装中，合同可能会规定 BESS 必须在指定的可用性（例如 98%）下提供最低量的能量（以兆瓦时 (MWh) 为单位）。例如，借助 Saft 的 I-Sight 系统，数字平台可以实时监控性能，以确保 BESS 实现该 KPI。该平台将向客户和帅福得发出任何偏差警报，使他们能够立即采取行动。
借助远程诊断和重新配置工具，现在无需访问现场即可解决大多数问题。数字化程度的提高意味着现在只有 10% 的案例需要现场访问。当需要现场访问时，修复时间 (TTR) 会缩短，因为技术人员对问题有先见之明，因此更有能力解决问题。
更快地扩大规模
如今，100 MW 的系统已很常见。因此，安装空间正成为越来越大的挑战。每个容器的 BESS 能量存储容量有所增加，有利于缩小系统占地面积。例如，Saft 的新型集装箱 Intensium Shift 的电量从 2.3 MWh 增加到 3 MWh（图 1）。这是通过每个模块更大的能量和增强的系统设计提供的。
容器设计的发展也减少了占地面积和安装时间。对于我们的新集装箱，我们现在已在集装箱内部集成了防爆板以及供暖、通风和空调 (HVAC)。这些节省了大约一到两个小时的安装时间，因为以前它们必须在现场安装。如果您的系统需要 100 个容器，那么对于整个项目而言，节省的时间和成本非常可观。
模块化 Intensium Shift (I-Shift) 3 MWh 集装箱是可扩展的构建块，可以与电力转换设备串联安装，系统占地面积减少 50%，同时减少 50% 的现场相关活动，从而实现更快部署公用事业规模的存储工厂。
控制方面的进步
越来越大和持续时间越来越长的系统带来的一项挑战是避免使用多个电源转换系统 (PCS) 将多个容器的直流 (DC) 输出转换为电网所需的交流 (AC)。在较低额定功率下增加 PCS 的数量可降低所连接电池单元中荷电状态 (SOC) 不平衡的风险。然而，它会导致空间使用未得到优化（PC 越多，需要的空间就越大），并且成本也会更高，因为较小的 PC 比较大的 PC 的每兆瓦成本更高。
我们开发了 Cube 控制系统，可以精确地并行管理多达 8 个容器（图 2）。这使您能够基于市场上最大的、成本优化的 PCS 系统来设计系统架构。典型的 4 兆瓦、四小时转移服务将涉及单个串，其中一个 4 兆瓦 PCS 连接到六个 Intensium 转移容器（总计 18 MWh DC）。然后，如果需要，您可以复制该设置以扩展到数百兆瓦。
SAFT新一代高能3兆瓦时锂离子储能系统(ESS)致力于转变应用，使低碳可再生能源生产更好地融入电网
集装箱构建块能量密度的提高，与先进的控制和节省空间的即插即用安装相结合，正在改变游戏规则。总而言之，这意味着该行业现在可以提供公用事业规模的 BESS，进行长达 8 小时的能量转移，同时将占地面积和安装时间减半。
BESS 现在在哪里？
与欧盟不同的是，由于能源市场是由电网服务驱动的，因此存储持续时间通常不会超过一小时，而在美国，将能源转移几个小时已经很常见了，这是因为 30% 到 40% 的光伏发电（ PV）太阳能运营已经配备了 BESS。《通货膨胀减少法案》（IRA）增加了与新太阳能发电场和具有并置存储的太阳能发电场相关的税收优惠的金额和期限，并将其扩展到独立电池。这将进一步推动美国的存储投资
虽然 BESS 的激励曾经减少，但现在趋势正在转变。随着我们整合越来越多的可再生能源，我们必须在需要时捕获、储存和部署这些能源。否则，我们就有浪费能源的风险——能源是当今世界日益宝贵的资源。
