中國儲能網(wǎng)訊：循環(huán)壽命是儲能電池的核心性能指標(biāo)，壽命延長意味著儲能系統(tǒng)全生命周期成本隨之降低。
近年來，儲能電池的壽命競爭變得尤為激烈，儲能電池廠商紛紛將儲能電池的循環(huán)壽命提高到10000次、12000次甚至是15000次，承諾產(chǎn)品壽命可以達(dá)到20年甚至25年。
根據(jù)國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，光伏電站的設(shè)計使用壽命是25年，而我國運行時間最長的光伏電站組件實際使用壽命已經(jīng)達(dá)到40年。很大程度上，客戶對于儲能產(chǎn)品壽命的要求受到光伏產(chǎn)品影響，希望能夠?qū)崿F(xiàn)“光儲同壽”，從而實現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益。
然而，這些前期宣傳的產(chǎn)品循環(huán)壽命并未經(jīng)過權(quán)威的檢驗，實際壽命到底有多少、企業(yè)的壽命能否保障產(chǎn)品全生命周期售后，成為投資方對產(chǎn)品的主要顧慮。
此前，寧德時代首席科學(xué)家吳凱直指當(dāng)前儲能產(chǎn)品循環(huán)壽命遠(yuǎn)不及預(yù)期的嚴(yán)峻問題?！翱蛻艉偷谌礁緹o法對這些指標(biāo)進(jìn)行檢測，且缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，目前都只是靠口頭承諾?！?
吳凱表示，據(jù)國內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計，前期投運的功率型儲能，宣稱壽命達(dá)10年，但實際不足3年就已大面積退役；投運的能量型儲能，承諾壽命20年，目前運行僅有3-5年，且年循環(huán)次數(shù)大部分不到設(shè)計值的一半，并且運行期間，常會出現(xiàn)各種問題。
那么，影響儲能產(chǎn)品循環(huán)壽命的核心因素是什么？將儲能系統(tǒng)拆分來看，目前電池的循環(huán)壽命能否達(dá)到設(shè)計值？其他零部件能否匹配電池的壽命？
萬次循環(huán)成儲能電芯標(biāo)配
2023年以來，各大儲能電池廠商爭先發(fā)布300Ah+、超萬次循環(huán)的大容量儲能電芯產(chǎn)品。然而，實際壽命能否達(dá)到設(shè)計值，仍值得打上問號。
瑞浦蘭鈞儲能市場總經(jīng)理易輝瓊指出，從電芯層級上來講，國內(nèi)客戶對壽命的要求主要是10年以上，而海外客戶要求是15年甚至20年，但產(chǎn)品真正的實測數(shù)據(jù)并沒有那么長時間。
“瑞浦蘭鈞已成立6年多，最早一款儲能產(chǎn)品從成立之初測到現(xiàn)在，已經(jīng)超過8千次循環(huán)。目前來看，10年肯定是沒問題的，15年可能問題也不是特別大，但到15年、20年，我覺得這還需要大量測試。”易輝瓊?cè)缡钦f。
此外，易輝瓊表示，現(xiàn)在市面上各種300Ah+的電芯產(chǎn)品，普遍是通過增加（極片）面密度和壓實密度來增加體積能量。但面密度的增加和循環(huán)壽命是相互約束的，提高面密度的同時能否保持或者更加有效提高電池的循環(huán)壽命，是一個更高的技術(shù)難度。
國內(nèi)儲能電池主要以磷酸鐵鋰技術(shù)路線為主。研究表明，磷酸鐵鋰電池壽命衰減的主要因素為陽極副反應(yīng)導(dǎo)致的活性鋰消耗。因此，補充活性鋰是解決這一問題的有效手段，目前補充活性鋰的途徑主要分為負(fù)極補鋰和正極極補鋰兩大類。
對于儲能電池循環(huán)次數(shù)能否過萬，欣旺達(dá)能源科技總裁李章溢指出了補鋰技術(shù)的重要性，“如果電池不加補鋰技術(shù)，1萬次循環(huán)應(yīng)該是上限了，如果加一些補鋰技術(shù)可以達(dá)到1萬以上?！?
天合儲能總裁孫偉認(rèn)為，循環(huán)次數(shù)萬次以上已經(jīng)成為儲能電芯的一個標(biāo)準(zhǔn)。他表示，基本上20年以上的壽命是可以保證的，天合儲能的量產(chǎn)產(chǎn)品做到1.2萬次循環(huán)，實測的數(shù)據(jù)來看，首年可以做到零衰減。
孫偉表示，現(xiàn)在天合儲能的實驗室里已在開發(fā)循環(huán)壽命1.5萬次的產(chǎn)品，將力爭從設(shè)計、到制造、測試，保證產(chǎn)品達(dá)到1.5萬循環(huán)以上，達(dá)到光儲同壽。
儲能產(chǎn)品未來能否保證得到良好的售后服務(wù)，是海外客戶考量的重點。孫偉直言，預(yù)計五年后儲能產(chǎn)品的成本還會再降50%，在不損害利潤的情況下，也可以保證業(yè)主20年以上的售后。
值得注意的是，影響電池循環(huán)壽命的因素頗多。金拓鋰電高級工程師黃品玨指出，電池在充放電的過程中可能出現(xiàn)多種狀況，例如充放電的過程中的溫升、應(yīng)力變形導(dǎo)致電池結(jié)構(gòu)破壞、電解液溶劑/電解質(zhì)分解，還有內(nèi)阻增加和析鋰等，都可能導(dǎo)致電池失效等問題。
黃品玨強(qiáng)調(diào)，溫度是影響儲能產(chǎn)品壽命的最關(guān)鍵因素?！爱?dāng)電池內(nèi)部溫度提升15度時，系統(tǒng)的壽命會減少一半以上?！?
他解釋道，通常情況下，循環(huán)次數(shù)是以核定溫度25±2度的條件測試，但鋰電池在充放電過程中會產(chǎn)生大量熱量，單體電池的溫度差異過大會造成內(nèi)阻、容量等不一致進(jìn)一步增大，導(dǎo)致單體電池加速分化，縮短電池系統(tǒng)的循環(huán)壽命，甚至造成安全隱患。
此外，BMS也在延長電芯使用壽命、提高電池安全性和均衡性上發(fā)揮了重要作用。
溫控、PCS壽命難與電池匹配
顯然，儲能電池的循環(huán)壽命超過1萬次，業(yè)內(nèi)普遍較為樂觀。換言之，若按照每天1.5次充放電計算，1萬次循環(huán)約為18年壽命，若按每日1次充放電計算，可以超過25年。
然而，業(yè)內(nèi)面臨的現(xiàn)實情況是，即便儲能電池的循環(huán)壽命可以達(dá)到20年以上，整個儲能系統(tǒng)也難以達(dá)到20年壽命。
據(jù)中車株洲所綜合能源事業(yè)部儲能產(chǎn)品開發(fā)部主任許東陽所言，由于電芯的本體差異，以及后端的非專業(yè)化集成，會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的壽命會大打折扣。比如，電芯目前宣稱是有1萬次甚至是1.6萬次循環(huán)，但是后端集成后，電芯循環(huán)次數(shù)會打折約30%。
中天儲能技術(shù)經(jīng)理蔡肖雄也指出，儲能系統(tǒng)的壽命基本上已經(jīng)拓展到了20年，但是很多部件其實是不匹配的。
在蔡肖雄看來，儲能系統(tǒng)的20年壽命，需要后續(xù)很多維護(hù)、維修、更換、保養(yǎng)的過程，但大家比較忽略這一方面，太過在意初期投資的成本，而忽略了維修保養(yǎng)的費用。
比如液冷系統(tǒng)里面的冷卻液、過濾棉等，都是影響整體壽命的部件，蔡肖雄認(rèn)為，目前影響整體使用壽命的主要是溫度管控系統(tǒng)，還需要提升使用壽命，以匹配整個儲能系統(tǒng)。
目前，液冷系統(tǒng)逐漸代替風(fēng)冷成為儲能溫控的主流方案，能夠?qū)㈦姵貕勖嵘s20%，但冷卻液通常在使用3—5年后需要更換，期間需要定期檢查冷卻液狀態(tài)，不過，目前液冷儲能系統(tǒng)的投入使用尚未超過2年。
同飛股份高級產(chǎn)品經(jīng)理高帥稱，常規(guī)的乙二醇溶液存在快速酸化的問題，普通防凍液壽命可達(dá)24個月，同飛股份長效防凍液壽命可達(dá)5年。但無論是2年還是5年壽命，都未徹底解決換液的問題，許多大儲場站并不具備大量換液的條件，回收也要耗費大量人力物力。
據(jù)了解，同飛股份正在研發(fā)無需更換的防凍液產(chǎn)品，通過吸附將液體恢復(fù)到接近中性的狀態(tài)，使防凍液可以持續(xù)使用，這款產(chǎn)品已完成了前期試驗，預(yù)計在今年正式推出。
值得關(guān)注的是，去掉冷卻系統(tǒng)的高溫電池，也是一個重要的創(chuàng)新方向。
寧德時代吳凱博士強(qiáng)調(diào)，要實現(xiàn)長壽命，耐高溫電芯技術(shù)非常重要。寧德時代今年發(fā)布了耐高溫的機(jī)型，能夠在超過35度的條件下依然保持了良好的衰減特性，有效提高了儲能系統(tǒng)高溫環(huán)境的自適應(yīng)，而且，無需冷卻系統(tǒng)也能節(jié)約不少成本。
除了溫控系統(tǒng)，PCS也存在“快消品”。華自科技新型儲能事業(yè)部營銷總經(jīng)理黃紫表示，在產(chǎn)品設(shè)計壽命上，華自科技PCS的設(shè)計壽命是25年，但有一些關(guān)鍵的元器件，比如IGBT，屬于易損件，需要后期運維。
IGBT是儲能PCS的核心部件，1MW以上PCS通常大量使用IGBT，甚至可以說，IGBT的性能決定了PCS的性能。那么，如何讓IGBT不再成為“快消品”，成為儲能PCS的重要升級方向。
對此，多家主流廠商開始推出液冷PCS產(chǎn)品。據(jù)了解，禾邁股份新推出的新一代液冷儲能PCS，通過液冷方式，可以實現(xiàn)不同IGBT之間的溫度小于2度，將大大提升IGBT的壽命和可靠性。
可見，儲能系統(tǒng)部件的設(shè)計壽命尚且無法與電池匹配，在更加復(fù)雜的實際應(yīng)用場景中，使用壽命大打折扣的窘境也就不足為奇。儲能系統(tǒng)壽命之謎，至今仍籠罩在廣大業(yè)主的頭上。
