工商業儲能系統效率計算分析

工商業儲能系統通過峰谷套利、需求管理以及自發自用等多種商業模式，為企業帶來顯著的經濟效益。儲能系統的效率直接影響到其經濟性和市場競爭力。因此，對工商業儲能系統的效率進行精確計算和深入分析，對于優化系統設計、提高能源利用效率具有重要意義。

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工商業儲能系統組成

工商業儲能系統通常由以下幾個部分組成：

直流側：主要包括電池系統及其管理系統(BMS)。電池系統是儲能系統的核心，負責電能的儲存和釋放。BMS則負責監控電池狀態、保護電池安全、優化電池性能等。

交流側：包括交直流逆變系統(PCS)和變壓器(如果接入高壓電網)。PCS負責將直流電轉換為交流電或反之實現電能的雙向流動。變壓器則用于匹配電網電壓和儲能系統電壓。

調度管理系統：能量管理系統(EMS)負責監控儲能系統的運行狀態、優化充放電策略、實現與電網的互動等。

輔助系統：包括空調、消防系統、監控及報警系統等，用于保障儲能系統的安全穩定運行。

工商業儲能系統示意圖

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工商業儲能系統效率影響因素

工商業儲能系統的效率受多種因素影響，主要包括以下幾個方面：

電池效率：電池本身的充放電效率是影響儲能系統效率的關鍵因素。不同種類的電池(如鋰離子電池、鉛酸電池等)具有不同的充放電效率。此外，電池的老化、溫度、充放電倍率等因素也會影響電池效率。

電力轉換效率：PCS在電能轉換過程中會產生一定的損失，其效率直接影響儲能系統的整體效率;隨著技術的發展，PCS的效率不斷提高，但仍存在提升空間。

電氣連接和線路損失：電流通過電纜和開關設備時會產生電阻損失，這部分損失雖然相對較小，但在大規模儲能系統中也不容忽視。

輔助設備能耗：空調、冷卻系統、照明等輔助設備在運行過程中會消耗電能，從而降低儲能系統的整體效率。特別是在高溫環境下，空調系統的能耗會顯著增加。

系統設計和控制策略：合理的系統設計和優化的控制策略可以最大限度地減少能量損失，提高儲能系統的效率。例如，通過精確預測電價和負荷變化，優化充放電策略;通過合理的散熱設計，降低電池溫度，提高電池效率等。

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儲能系統效率定義

綜合效率

根據GBT 36549-2018《電化學儲能電站運行指標及評價》，儲能電站的綜合效率定義為評價周期內，儲能電站生產運行過程中上網電量與下網電量的比值，即：綜合效率=評價周期內儲能電站向電網輸送的電量總和÷儲能電站從電網接受的電量總和。

充電效率

交流側初始充電量=(系統額定容量×充放電深度)÷電池系統充電效率÷儲能變流器整流效率÷電力線路效率÷變壓器效率+輔助設備功耗。充電效率=(系統額定容量×充放電深度)÷交流側初始充電量。

放電效率

交流側初始放電量=(系統額定容量×充放電深度)×電池系統充電效率×儲能變流器逆變效率×電力線路效率×變壓器效率-輔助設備功耗。放電效率=交流側初始放電量÷(系統額定容量×充放電深度)。

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效率計算分析

電池效率

電池效率是儲能系統中最關鍵的因素之一。根據《GB/T 36276-2018 電力儲能用鋰離子電池》中電池簇性能要求可知，電池簇在(25±5)℃及額定功率條件下初始能量效率不應小于92%，而根據最新《GB/T 36276-2023 電力儲能用鋰離子電池》中電池簇性能要求可知，電池簇在(25±5)℃及額定功率條件下初始能量效率不應小于95%;考慮上述效率要求為初始效率，綜合儲能系統實際運行以及市場產品發展情況，暫按電池系統效率為93%(雙向)。功率變換系統效率

功率變換系統效率包括整流效率和逆變效率。根據市場PCS生產情況，一般取98.5%(單向)。

電力線路效率

電力線路在傳輸電流時會產生熱量損失。因工商業儲能一體柜集成度較高，直流側線路損耗可忽略不計，PCS交流側-變壓器交流側因考慮現場實際情況不同，損耗也有所不同，具體以實際損耗計算;本次暫按單向效率約為99%，考慮雙向損失，電力線路效率約為98.01%。

變壓器效率

目前工商業儲能一體柜主要應用低壓接入方案，一體柜PCS出線接入廠區已有變壓器低壓母線，暫不考慮獨立高壓變壓器損耗效率。

輔助系統耗電

儲能電站在運行時需要一定的輔助設備，如安防系統、火災報警系統、空調系統等。這些設備的耗電量占儲能電站總能耗的較大比重。特別是在特定環境下，由于環境溫度的變化，空調系統的耗電量也會相應增加。

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實例分析

以某工商業儲能項目為例，其配置規模為1MW/2MWh，放電深度按90%設計，主要耗電設備包括安防系統、空調系統等。儲能系統利用電價差實現峰谷套利，兩充兩放循環，0.5C充放電，滿功率兩小時充放完成;單系統輔助耗電量平均運行功率約1.5kW/h。

儲能系統充電效率交流側初始充電量=(系統額定容量×充放電深度)÷電池系統充電效率÷儲能變流器整流效率÷交流線路效率+輔助設備功耗(充電2小時過程內輔助系統功耗)

=2000×0.9÷96.44%÷98.5%÷99%+(1.5×10)×2=1944.01kWh。

儲能系統交流側充電效率=(2000×0.9)÷1944.01=92.59%。

儲能系統放電效率(考慮單次放電)交流側初始放電量=(系統額定容量×充放電深度)×電池系統充電效率×儲能變流器整流效率×交流線路效率-輔助設備功耗(充電2小時過程內輔助系統功耗

=2000×0.9×96.44%×98.5%×99%- (1.5×10) × 2=1662.78kWh。

儲能系統交流側充電效率=1662.78÷(2000×0.9)=92.38%。

綜合效率計算

在評價周期為1天，每天循環2次(充電4h，放電4h，不考慮待機)的情況下;儲能電站的日綜合效率計算如下：

日綜合效率=日放電量日充電量

={2×(2000×0.9×96.44%×98.5%×99%-(1.5×10)×2)}÷

{2×(2000*0.9÷96.44%÷98.5%÷99%+(1.5×10)×2)}=85.53%。

實際應用中不同應用場景及工作模式下評價周期內數據會存在部分偏差，在項目測算中需考慮不同工作環境狀態以及儲能裝置情況進行合理分析。

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儲能系統效率提升策略

優化系統設計：通過優化電池系統的充放電策略，減小電池的自放電損失;優化系統設計、選擇高效的儲能設備和控制策略等措施，可以提高儲能系統的整體效率。

引入智能化技術：引入智能化技術，對儲能設備進行實時監測和調度管理，通過精確控制儲能設備的運行時間和功率輸出，提高能量利用效率。同時，實現儲能系統與電力系統的智能集成，提高效率和穩定性。

定期維護和檢查：由于系統老化、環境條件變化(如溫度)、設備故障等因素，為了提高儲能系統的效率，需要定期進行系統維護和檢查，確保設備運行正常。

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總結

綜上所述，工商業儲能系統的效率計算是一個復雜但重要的過程，它涉及多個因素和環節。通過了解系統效率計算和優化設計，可以提高儲能系統的效率并降低運行成本。

原文鏈接：https://www.growatt.com/media/news/516

審核編輯 黃宇