工商业的储能系统, 可以借助峰谷套利、需求管理以及自发自用等多样商业模式, 给企业带去显著的经济效益。储能系统的效率, 直接关系到它的经济性以及市场竞争力。所以, 对工商业储能系统的效率展开精确计算, 并且进行深入分析, 对于优化系统设计、提升能源利用效率有着重要意义了。
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工商业储能系统组成
工商业储能系统通常由以下几个部分组成：
关于直流侧, 其主要涵盖的是电池系统以及与之相关的管理系统（BMS）。电池系统起着关键中尤属核心的作用, 它承担着对电能进行储存以及释放的职责。BMS功能多样, 它负责对电池状态予以监控, 要致力于保护电池安全, 还要着重对电池性能加以优化等。
交流侧, 涵盖交直流逆变系统（PCS）, 以及若接入高压电网时的变压器。PCS的职责是把直流电转变为交流电, 或者反过来, 达成电能的双向流动。变压器的作用是对电网电压与储能系统电压进行匹配。
调度管理系统, 其中能量管理系统, 也就是 EMS, 它承担着监控储能系统运行状态的职责, 还要对充放电策略展开优化, 并且要达成与电网的互动等工作。
辅助系统, 其中涵盖了空调, 还有消防系统, 以及监控及报警系统等, 其作用在于对储能系统的安全稳定运行予以保障。
工商业储能系统示意图
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工商业储能系统效率影响因素
工商业储能系统的效率受多种因素影响，主要包括以下几个方面：
电池效率方面, 电池自身的充放电效率乃是影响储能系统效率的关键要素, 不同类型的电池, 像锂离子电池、铅酸电池等, 具备各异的充放电效率, 而且电池的老化状况、放置温度以及充放电倍率等因素, 也会对电池效率产生影响。
电能转换时, PCS会有一定程度损失, 其效率对储能系统整体效率影响直接, 这就是电力转换效率。而随着技术发展, PCS效率持续提高, 不过仍有提升空间。
关于电气连接以及线路损失而言, 当电流经由电缆以及开关设备运行的时候, 就会产生电阻损失, 这一部分损失尽管相对来说比较微小, 然而于大规模储能系统当中同样是不能够被忽视的。
辅助设备存有能耗情况, 其中包括空调、冷却系统、照明等辅助设备, 这些设备在运行时会耗费电能, 进而会使储能系统的总体效率下降, 特别是在处于高温环境时, 空调系统的能耗会明显增多。
系统设计以及控制策略, 恰当合理的系统设计以及得以优化的控制策略能够将能量损失最大程度地予以减少, 进而提升储能系统的效率, 举例来说, 凭借精准预测电价以及负荷变化, 实现充放电策略的优化, 借助合理的散热设计, 降低电池温度, 以此提高电池效率。
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储能系统效率定义
综合效率
按照GBT 36549 - 2018《电化学储能电站运行指标及评价》, 储能电站的综合效率被定义为, 在评价周期当中，于储能电站生产运行进程内, 上网电量与下网电量的比值, 也就是: 综合效率等于评价周期内, 储能电站向电网输送的电量总和, 除以储能电站从电网接受的电量总和。
充电效率
交流侧, 初始充电量, 等于, （系统额定容量, 乘以, 充放电深度）, 除以, 电池系统充电效率, 除以, 储能变流器整流效率, 除以, 电力线路效率, 除以, 变压器效率, 再加上, 辅助设备功耗。
充电效率=（系统额定容量×充放电深度）÷交流侧初始充电量。
放电效率
首先, 交流侧初始放电量, 它等于, 系统额定容量乘以充放电深度, 再乘以, 电池系统充电效率, 接着乘以, 储能变流器逆变效率, 然后乘以, 电力线路效率, 再乘以, 变压器效率, 最后减去, 辅助设备功耗。
放电效率=交流侧初始放电量÷（系统额定容量×充放电深度）。
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效率计算分析
电池效率
电池效率是储能系统中最关键的因素之一。从《GB/T 36276 - 2018电力储能用锂离子电池》里电池簇性能要求获悉, 在（25±5）℃以及额定功率状况下, 电池簇的初始能量效率不应该小于92%, 然而依据最新的《GB/T 36276 - 2023电力储能用锂离子电池》中电池簇性能要求得知, 于（25±5）℃及额定功率条件下, 电池簇的初始能量效率不应该小于95% ；鉴于上述效率要求是初始效率, 结合储能系统实际运行情形以及市场产品发展状况, 暂且按照电池系统效率是93%（双向）。
功率变换系统效率
功率变换的此系统效率包含着那整流之效率以及这逆变之用效率。因根据这市场之地的PCS之生产的状况情形, 一般会选取那98.5%（单向的那种情况）。
电力线路效率
电力线路, 在传输电流之际, 会产生热量损失, 工商业储能一体柜, 因集成度较高, 直流侧线路损耗可忽略不计。PCS交流侧到变压器交流侧, 鉴于现场实际情况存在不同, 损耗也会有所差异, 具体通过实际损耗计算；此次暂按照单向效率约为99%, 把双向损失考虑在内下, 电力线路效率约为98.01%。
变压器效率
当前, 工商业储能一体柜主要采用低压接入方案, 一体柜的PCS出线接入厂区已有的变压器低压母线, 暂时不考虑独立高压变压器的损耗效率。
辅助系统耗电
储能电站运行时, 需配套一定的辅助设备, 这其中涵盖安防系统、火灾报警系统以及空调系统等。这些设备所消耗的电量, 在储能电站总体能耗里占据较大比例。尤为特别的是在特定环境状况下, 鉴于环境温度出现变化, 空调系统所消耗的电量也会随之相应增加。
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实例分析
以某工商业储能项目为例, 该项目配置规模是1MW/2MWh, 其放电深度依照90%来设计, 主要耗电设备含有安防系统、空调系统等, 此储能系统借助电价差达成峰谷套利, 为两充两放循环, 且是以0.5C进行充放电, 满功率时能够在两小时完成充放, 单系统辅助耗电量平均运行功率大概是1.5kW/h。
储能系统充电效率
交流侧开始时的充电量等于, 系统额定容量乘充放电深度的结果, 除以电池系统充电效率, 再除以储能变流器整流效率, 接着除以交流线路效率, 之后另加上辅助设备功耗（是充电两小时这个过程里辅助系统的功耗）。
等于, 两千乘以零点九, 除以百分之九十六点四四, 除以百分之九十八点五, 除以百分之九十九, 加上, 一点五乘以十的结果, 再乘以二, 等于, 一千九百四十四点零一度电。
交流侧所属的, 进行储能任务的系统其充电效率数值结果是, 用两千乘以零点九的乘积, 去除以一千九百四十四点零一, 得出的结果为百分之九十二点五九。
储能系统放电效率（考虑单次放电）
交流侧, 初始放电量, 等于, 系统额定容量, 乘以, 充放电深度, 再乘以, 电池系统充电效率, 乘以, 储能变流器整流效率, 乘以, 交流线路效率, 减去, 辅助设备功耗, 也就是, 充电2小时过程内, 辅助系统功耗。
等于, 两千乘以零点九, 乘以百分之九十六点四四, 乘以百分之九十八点五, 乘以百分之九十九, 减去, 一点五乘以十的差值, 再乘以二, 结果是, 一千六百六十二点七八千瓦时。
将1662.78除以括号内2000乘以0.9的结果, 得出的值为储能系统交流侧充电效率, 呈现出的数值是92.38%。
综合效率计算
在评价周期设定为 1 天的情形下, 每天会循环 2 次, 且这 2 次中充电时长为 4 小时, 放电时长为 4 小时, 同时不考虑待机状况, 在如此条件下, 储能电站的日综合效率按如下方式进行计算:
日综合效率=日放电量日充电量
={2×(2000乘以0.9乘以96.44%乘以98.5%乘以99%减去(1.5乘以10)乘以2)}除以。不能漏😄。
由二乘以括号内两千乘以零点九除以百分之九十六点四四除以百分之九十八点五除以百分之九十九加括号一点五乘以十再乘以二所得的结果等于百分之八十五点五三。
实际运用里, 于各式应用场景以及种种工作模式之下, 处于评价周期当中的数据, 会存有部分的偏差, 在项目测算期间, 需要充分酌量不同的工作环境态势以及相关供电设施情况等事宜, 展开合乎情理的剖析。
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储能系统效率提升策略
将电池系统的充放电策略予以优化处理, 以此减小电池自身所存在的放电损失, 此为优化系统设计的一种方式。另外一方面, 采取优化系统设计、挑选高效的储能设备以及运用控制策略等多种措施的组合, 能够达成提升储能系统整体效率这一目标。
借助智能化技术而引入, 针对储能设备展开相应的实时监测以及调度管理, 凭借精确控制储能设备的运行时间, 还有功率输出, 以此来提升能量利用效率。同一时刻, 达成储能系统和电力系统进行的智能集成, 进而加大效率与稳定性。
定期开展维护以及检查, 鉴于系统渐渐老化, 环境条件出现变化, 像温度方面, 还有设备发生故障等诸多因素, 为使储能系统的效率得以提升, 要定期对系统实施维护以及检查, 以此保证设备运行处于正常状态。
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总结
综合上面所说的, 工商业储能系统的效率计算, 是一个复杂的过程, 它很重要, 它涉及多个因素, 它涉及多个环节。通过了解系统效率计算, 可以提高储能系统的效率, 通过了解优化设计, 同样可以提高储能系统的效率, 同时可以降低运行成本。
原文最先刊载于微信公众号（古瑞瓦特）, 是关于工商业储能系统的效率计算分析。
