太阳能发电厂运行中电池系统的可靠性评估

评估运行中太阳能电站的电池系统可靠性 PVPS2026 IEA PVPS TCP是什么？ 国际能源署（IEA）成立于1974年，是经济合作与发展组织（OECD）框架内的一个自主机构。技术合作计划（TCP）的创建基于这样一种信念：能源安全与可持续的未来始于全球合作。该计划汇集了来自政府、学术界和产业的6000名专家，致力于推进共同研究和特定能源技术的应用。 国际能源署光伏发电系统计划（IEA PVPS）是国际能源署（IEA）内的一项合作项目（TCP），成立于1993年。该计划的任务是“加强国际合作，促进光伏太阳能作为可持续能源系统转型基石的作用。”为实现这一目标，该计划成员已开展多种光伏发电系统应用领域的联合研究项目。该整体计划由一个执行委员会领导，该委员会由每个国家或组织成员指派一名代表组成，该委员会指定不同的“任务”，这些任务可以是研究项目或活动领域。 国际能源署光伏计划（IEA PVPS）的28个参与国是：澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、中国、丹麦、芬兰、法国、德国、印度、以色列、意大利、日本、韩国、立陶宛、马来西亚、摩洛哥、荷兰、挪威、葡萄牙、南非、西班牙、瑞典、瑞士、泰国、土耳其、英国和美国。欧盟委员会、欧洲太阳能协会以及新加坡太阳能研究所也是该组织的成员。 访问我们：www.iea-pvps.org IEA PVPS 第13项任务是什么？ 在IEA PVPS框架内，任务13旨在为致力于提高光伏组件和系统运行、可靠性和质量的市场参与者提供支持。项目内收集的不同气候区光伏系统的运行数据将有助于为评估当前光伏可靠性和性能状况提供依据。 任务13的总体设定提供了一个通用平台，用于总结和报告各种环境和应用条件下影响光伏系统质量、性能、可靠性和使用寿命的技术方面。通过跨越国界进行合作，我们都能利用各成员国的研究经验和知识，并将这些知识整合、融合，形成宝贵的最佳实践和方法总结，以确保光伏系统发挥最佳性能并持续提供有竞争力的投资回报。 任务13迄今为止已成功构建了用于计算各项参数的框架，这些参数能够反映光伏组件和系统的质量。该框架现已建立，可供业内使用，业内对高质量报告中包含的结果表示赞赏。 国际能源署（IEA）光伏计划（PVPS）参与第13项任务的国家和地区包括：澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、智利、中国、丹麦、芬兰、法国、德国、以色列、意大利、日本、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士、泰国以及美国，还有新加坡太阳能研究所。 免责声明 国际太阳能光伏计划（IEA PVPS TCP）在 国际能源署（IEA）的支持下组织成立，但在职能和法律上具有独立性。IEA PVPS TCP 的观点、研究成果和出版物不一定代表国际能源署秘书处或其各个成员国的主张或政策。 版权声明 本内容可自由使用、复制和重新分发，但需注明适当出处（请参阅“建议引用格式”）。例外情况是，根据个别图片说明中的规定，某些受版权保护图片可能不允许复制。 建议引文 评估太阳能电池系统的可靠性 斯滕斯鲁德·马斯坦，E.，梅斯纳，C. (2026年)。斯滕斯鲁德·马斯坦，E.，孔格斯，M.，扬恩，U. (编)，运行中的植物 (报告编号 T13-35:2026)。IEA PVPS 任务13。DOI: 10.69766/EIRM1927 封面图片 封面图片展示了南非肯哈特（Kenhardt）的 utility-scale 光伏（PV）+ 储能系统（BESS）发电厂（来源：Scatec）。 评估运行中太阳能电站的电池系统可靠性 任务13国际能源署光伏与平衡系统合作组织光伏系统可靠性与性能 Report IEA-PVPS T13-35:2026July2026 ISBN: 978-1-923734-09-8DOI: 10.69766/EIRM1927 主要作者 埃里克·斯滕斯鲁德·马斯坦，挪威IFE克里斯蒂安·梅斯纳，奥地利AIT帕特里克·奥尔拉斯，瑞典RISE乔纳森·法格斯特罗姆，挪威IFE李梦洁，美国UCF丹-埃里克·阿切尔，瑞典Checkwatt罗杰·H·弗朗什，美国凯斯西储大学 编辑们 埃里克·斯滕斯鲁德·马斯坦，挪威IFE马克斯·孔格斯，德国ISFH乌尔里希·雅恩，德国弗劳恩霍夫CSP 致谢.........................................................................................................缩略语列表...................................................................................................执行摘要..................................................................................................... 引言.....................................................................................................1.1 本报告的撰写动机....................................................................................... 13 太阳能和电池储能系统.............................. 152.1 简介..........................................................................................................15 确定绩效指标 ...............................................333.1 简介..........................................................................................................33 4.1 引言..........................................................................................................42太阳能与电池储能系统性能..........................................................................................................42 案例研究.................................................................................................5.1 佛罗里达阳光智慧学校 ............................................................................47 参考文献 ....................................................................................................结论..................................................................................................... 致谢 本报告得到了IEA-PVPS任务13成员及其他国际专家的宝贵贡献。ESM和JF感谢来自挪威研究委员会和用户合作伙伴共同资助的项目KSP HY-DROSUN（项目编号P.N. 328640）和FME SOLAR（项目编号P.N. 350244）的资金支持。RHF和ML感谢美国能源部太阳能技术办公室根据协议编号DE-EE0009347提供的支持。PO感谢瑞典能源署的支持。 本报告由德国联邦经济事务与气候行动部（BMWK）根据合同编号03EE1120B和03EE1120C提供资 缩略语列表 LFP磷酸铁锂技术LMO锰酸锂技术LTO钛酸锂技术MARI手动激活储备计划m-FRR手动频率恢复储备NaS钠硫电池NMA镍钴铝氧技术NMC镍锰钴氧技术O&M运行维护PI绩效指标国际自动频率恢复协调平台PICASSO与稳定系统运行PoC连接点PPA电力购买协议PV光伏发电PV2AC直接光伏并网PV2BAT光伏充电储能RMIPPPP风险缓解独立电源采购计划SAM系统顾问模型SAT场地验收测试SC自用发电SoC荷电状态SoH健康状态SPI系统性能指标SS自给自足T温度ToU分时电价TSO输电系统运营商UCF南佛罗里达大学VFB钒液流电池VPP虚拟电厂 光伏（PV）电站与电池储能系统（BESS）的集成数量正在迅速增长。电池储能系统被设立以在日益依赖间歇性发电的能源系统中发挥重要作用，并且目前已广泛用于支持盈利和可靠的运行。为支持快速增长的BESS设施的最佳运行，获取其运行期间状态、性能和可靠性的实时信息至关重要。 本报告面向科学界以及BESS的开发商、安装商和运营商。它探讨了光伏+BESS的可靠性和运行性能指标的定义与确定。这一对行业日益重要的议题，也代表着科技领域快速发展的方向。电池运行当然并非新领域。确保组件质量、性能和可靠性的标准与认证，以及定义所需测试和文件要求，均已建立完善。 直到2020年代初，主要电池市场都与电动汽车和家用电器相关。到2026年，所有规模的太阳能光伏系统中有快速增长的比重将配备储能系统。太阳能光伏发电+储能系统在规模、技术、设计、应用场景和部署环境上的多样性，会影响其性能和可靠性。为了支持太阳能光伏发电+储能设施的开发以及后续的降本增效运营，开发者和运营商需要获取其设施的精确预测模型和实时健康状态信息。此外，运行中的太阳能光伏发电+储能系统产生的更多可用性能和可靠性数据，将支持客户、技术开发者和供应商开展其业务活动。 目前市场上存在多种电池技术，光伏系统中集成的电池类型也多种多样。然而，由于结合了电气特性、性能和成本优势，锂离子电池技术已迅速成为首选。目前，磷酸铁锂（LFP）电池在光伏产业储能系统（BESS）中占据最大市场份额。电池化学体系、设计选择，以及整体设计、组件和软件的选择都会影响整套BESS的性能和可靠性。 对于光伏产业而言，利用储能系统（BESS）支持涵盖多种差异巨大的应用场景的运营是一项重要特性。常见应用场景包括能源管理、市场运营、韧性、系统服务以及离网能源系统。所选应用场景——或应用场景组合——决定了施加在BESS上的循环任务，从而产生显著不同的电气运行条件。BESS的运行物理环境也可能存在显著差异。电池老化受电气和物理条件变化的影响。它是两种不同机制的总和：环境依赖的日历老化与任务循环依赖的循环老化，其相对贡献取决于具体的运行条件。因此，BESS的部署和使用都将影响其性能和可靠性，包括BESS的寿命。 为支持大型储能系统（BESS）的开发者、安装商和运营商，进行工厂验收测试和现场验收测试对于确保初始产品性能符合预期至关重要。一旦BESS投入运行，重要参数的时间序列数据即可获得。这些数据可用于确定运行中光伏+储能系统的关键性能指标，包括储能系统容量、功率裕度、内阻、循环效率、响应时间和待机损耗。这些数据可用于支持储能系统的最优控制策略。它们还提供了支持运营和管理的重要信息，并指明了BESS的哪些部分需要检查、维修或更换。在此 本报告概述了从正常运行获取的数据中确定上述参数的方法，以及基于使用专用测试循环进行表征、更紧密符合标准实验室测量要