Part 1
储能电站系统效率定义
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Part 2
储能电站辅助系统损耗
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Part 3
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某储能电池舱配置规模为2MW/2MWh,主要耗电设备包括空调、电池管理系统(BMS)、风扇、照明等,储能系统运行方式为参与电网削峰填谷,运行工况为1C充放电,循环次数为1次。配置冷暖空调2台,单台空调的最大制冷功率为17.5kW,2台共35kW,单台空调的最大制热功率为15kW,2台共30kW。当空调采用内循环方式运行时,单台空调的耗电量为2kW,2台共4kW。其他用电设备包括电池管理系统(BMS)、风扇(安装于每个电池模组)、照明灯等,供电容量最大约5kW。
辅助系统损耗
根据现场试验结果,按照1C运行工况执行1次完整的充放电循环,对于夏季场景:
空调需要以制冷方式运行约3h耗电量为3h×35kW=105kWh,其余时间为内循环方式,耗电量为21h×4kW=84kWh,总计为189kWh。其他用电设备考虑大部分时间不会同时满功率运行,如果同时系数按0.5考虑,则其他用电设备的全天耗电量约为5kW×24h×0.5=60kWh。
可见,根据现场试验结果及其他用电设备耗电情况,夏季场景中,在假定运行方式和运行工况下(参与电网削峰填谷、1C充放电、1次充放电循环),每天储能电池舱内的空调及其他用电设备耗电共约249kWh。
电力线路效率
直流电缆和交流电缆在通过电流时,会产生热量损失,直流侧单向效率约为:99.83%,PCS交流侧-变压器-低压侧单向效率约为:99.95%,高压交流侧单向效率约为:99.89%,考虑单向损失,电力线路效率为99.67%;考虑双向损失,电力线路效率为99.34%。
变压器效率
项目常用干式变压器,根据GB/T 10228-2015《干式电力变压器技术参数和要求》,35kV2000kVA无励磁调压电力变压器其损耗指标如下:
空载损耗:4.23kW;
负载损耗:17.2kW(100℃);
效率统计
在计算储能电站各项效率的时候要注意能量潮流方向,注意辅助系统用电在充电和放电过程中均作为负荷损耗考虑。计算储能系统各项效率时应结合规范定义判定计算应用双向效率还是是单向效率。以上模型效率统计如下:
(1)储能系统充电效率(仅考虑充电过程应利用单向效率)
假设电池系统SOC一致,充放电深度按90%考虑,若需要将2MWh储能系统1小时充满,则需要其交流侧初始的充电能量为:
交流侧初始充电量=(系统额定容量×充放电深度)÷电池系统充电效率÷储能变流器整流效率÷变压器效率÷电力线路效率+辅助设备功耗(考虑充电1小时过程内辅助系统满负载运行)
=2000×0.9÷95.92%÷98.5%÷98.93%÷99.67%-(35+5)×1=1972.12kWhl
(2)储能系统放电效率(仅考虑放电过程应利用单向效率)
交流侧初始放电能量=(系统额定容量×充放电深度)×电池系统充电效率×储能变流器逆变效率×变压器效率×电力线路效率-辅助设备功耗(考虑充电1小时过程内辅助系统满负载运行)
(3)储能装置效率(根据上文公式,应利用双向效率)
根据储能装置效率定义,可得出储能装置效率为:
Φ=Φ1×Φ2×Φ3×Φ4=92%×97.02%×99.34%×97.87%=86.78%。
(4)电站综合效率
假设评价周期为1天,每天循环1次,即充电1h,放电1h,待机22小时。日放电量为1次放电量,即上文计算得1972.12kWh,日充电量除1次充电量1972.12kWh外还需考虑待机期间辅助系统用电损耗。(上文计算每天储能电池舱内辅助用电249kWh,但在计算充放电电量的过程中,已经考虑充放电2小时内辅助用电每小时40kWh,此部分不可重复列计)
综上:
储能电站日综合效率=
日放电能量÷日充电量=
1636.91÷(1972.12+249-40×2)=76.45%。