Formula Pengiraan Kecekapan Untuk Sistem Stesen Janakuasa Penyimpanan Tenaga

1. Definisi kecekapan sistem stesen janakuasa simpanan tenaga

Kecekapan komprehensif stesen janakuasa

Menurut GBT 36549-2018 "Penunjuk Operasi dan Penilaian Stesen Janakuasa Penyimpanan Tenaga Elektrokimia", kecekapan menyeluruh stesen janakuasa storan tenaga hendaklah nisbah tenaga elektrik dalam grid dan elektrik luar grid semasa proses pengeluaran dan operasi stesen janakuasa simpanan tenaga semasa tempoh penilaian, iaitu jumlah tenaga elektrik yang dihantar dari stesen janakuasa simpanan tenaga ke grid oleh meter pintu masuk antara stesen janakuasa simpanan tenaga dan grid semasa tempoh penilaian/jumlah keseluruhan elektrik yang diterima oleh stesen janakuasa simpanan tenaga daripada grid.

Kecekapan peranti storan tenaga

Menurut GB/T 51437-2021 "Piawaian Reka Bentuk untuk Stesen Kuasa Gabungan Penyimpanan Angin, Suria dan Tenaga":

Kecekapan peranti storan tenaga hendaklah dikira berdasarkan faktor seperti kecekapan bateri, kecekapan sistem penukaran kuasa, kecekapan talian kuasa dan kecekapan pengubah menggunakan formula berikut:

Φ=Φ₁×Φ₂×Φ₃×Φ₄

Φ 1: Kecekapan bateri, kecekapan bateri simpanan tenaga yang melengkapkan kitaran cas dan nyahcas, iaitu nisbah jumlah elektrik yang dilepaskan oleh badan bateri kepada jumlah elektrik yang dicas. Mengikut prestasi teknikal bateri storan tenaga, kecekapan penukaran nyahcas cas bateri adalah tidak kurang daripada 92% (dua arah) pada kadar 1C, dan tidak kurang daripada 94% (dua arah) pada 0.5C kadar;

Φ 2: Kecekapan sistem penukaran kuasa, termasuk kecekapan pembetulan dan kecekapan penyongsang; Mengikut keadaan pengeluaran PCS pasaran, 98.5% (sehala) biasanya diambil;

Φ 3:Kecekapan talian kuasa, mengambil kira kecekapan selepas kehilangan penghantaran dua arah kabel AC/DC;

Φ 4:Kecekapan pengubah, dengan mengambil kira kecekapan selepas mempertimbangkan kehilangan transformasi dua arah pengubah.

2. Kehilangan sistem tambahan dalam stesen janakuasa simpanan tenaga

Secara keseluruhannya yang merealisasikan fungsi tertentu, stesen janakuasa simpanan tenaga bergantung pada sejumlah besar peralatan tambahan untuk memastikan operasi yang selamat dan stabil sistem storan tenaga semasa operasi, seperti sistem kuasa bersepadu, sistem pencahayaan, sistem keselamatan, sistem penggera kebakaran. , sistem alam sekitar, sistem HVAC, sistem automasi, dsb. Sistem ini berfungsi sebagai sistem tambahan untuk loji kuasa penyimpanan tenaga untuk memastikan operasinya yang boleh dipercayai, oleh itu penggunaan kuasa peralatan tambahan juga menyumbang sebahagian besar daripada jumlah penggunaan tenaga loji janakuasa simpanan tenaga.

Sistem storan tenaga mungkin beroperasi atau tidak beroperasi (keadaan siap sedia). Untuk stesen janakuasa storan tenaga yang mengambil bahagian dalam pencukuran puncak grid dan pengisian lembah, jika strategi operasi adalah untuk melengkapkan satu cas dan satu nyahcas setiap hari dengan kadar nyahcas cas sebanyak 0.5C, sistem storan tenaga akan beroperasi semasa keadaan pelepasan cas (2j), dan tidak beroperasi sepanjang masa yang lain. Mengenai status pengendalian, status pengendalian peralatan tambahannya adalah berbeza daripada keadaan tidak beroperasi. Perbezaan utama ialah sistem HVAC dihidupkan dalam keadaan pengendalian dan tidak dihidupkan atau sekali-sekala dihidupkan dalam keadaan tidak beroperasi.

Peralatan tambahan utama sistem penyimpanan tenaga menggunakan kuasa dalam petak pasang siap bateri, dan peralatan memakan kuasa utama ialah penyaman udara industri. Penyaman udara industri, sebagai peralatan pengurusan haba utama untuk petak pasang siap bateri, adalah peranti penting semasa operasi sistem penyimpanan tenaga. Ia digunakan terutamanya untuk mengekalkan suhu operasi peralatan penyimpanan tenaga dan memastikan prestasi optimum sel penyimpanan tenaga. Penggunaan kuasa peralatan tambahan terutamanya berkaitan dengan strategi operasi, musim dan faktor lain. Penyaman udara petak pasang siap bateri terutamanya dihidupkan sepenuhnya apabila sistem storan tenaga sedang beroperasi. Apabila ia tidak beroperasi, saluran keluar udara peredaran dalaman biasanya dihidupkan, tanpa penyejukan, dan penggunaan kuasa tidak tinggi. Oleh itu, strategi kerja harian mempunyai kesan yang besar terhadap penggunaan kuasa penghawa dingin. Dengan satu caj dan satu pelepasan setiap hari, penghawa dingin berfungsi selama kira-kira 2 jam sehari. Dengan dua caj dan dua pelepasan, penghawa dingin berjalan selama kira-kira 4 jam.

Musim yang berbeza juga mempunyai impak yang ketara ke atas penggunaan kuasa penyaman udara. Kapasiti penyejukan penghawa dingin juga berkaitan dengan suhu persekitaran luar. Apabila suhu ambien tinggi pada musim panas, kesan penyejukan adalah lemah, jadi waktu bekerja akan dilanjutkan. Pada musim sejuk, walaupun suhu ambien rendah dan kesan penyejukan adalah baik, masa kerja penyejukan sistem penyimpanan tenaga adalah lebih pendek daripada musim lain. Walau bagaimanapun, apabila storan tenaga tidak berjalan, fungsi pemanasan masih perlu diaktifkan untuk memastikan suhu kerja sel bateri simpanan tenaga. Oleh itu, penggunaan kuasa agak tinggi pada musim sejuk dan musim panas.

3. Analisis kes

Gambaran Keseluruhan dan Kerugian Sistem

Skala konfigurasi petak bateri simpanan tenaga tertentu ialah 2MW/2MWh, dan peralatan memakan kuasa utama termasuk penghawa dingin, sistem pengurusan bateri (BMS), kipas, pencahayaan, dll. Mod operasi sistem penyimpanan tenaga adalah untuk mengambil bahagian dalam pencukuran puncak dan pengisian lembah grid kuasa, dan keadaan operasi ialah pengecasan dan nyahcas 1C, dengan satu kitaran. Konfigurasikan 2 unit penghawa dingin, dengan kuasa penyejukan maksimum 17.5kW untuk setiap unit, berjumlah 35kW untuk 2 unit. Kuasa pemanasan maksimum untuk setiap unit ialah 15kW, berjumlah 30kW untuk 2 unit. Apabila penghawa dingin beroperasi dalam mod peredaran dalaman, penggunaan kuasa penghawa dingin tunggal ialah 2kW, dan jumlah penggunaan kuasa dua penghawa dingin ialah 4kW. Peranti elektrik lain termasuk sistem pengurusan bateri (BMS), kipas (dipasang dalam setiap modul bateri), lekapan lampu, dsb., dengan kapasiti bekalan kuasa maksimum kira-kira 5kW.

(1) Kehilangan sistem bantu

Mengikut keputusan ujian di tapak, lakukan satu kitaran cas dan nyahcas lengkap di bawah keadaan operasi 1C. Untuk senario musim panas, penghawa dingin perlu beroperasi dalam mod penyejukan selama kira-kira 3 jam, dengan penggunaan kuasa 3 jam x 35 kW=105 kWj. Selebihnya masa adalah dalam mod kitaran dalaman, dengan penggunaan kuasa 21 jam x 4 kW=84 kWj, berjumlah 189 kWj. Memandangkan peralatan elektrik lain tidak akan beroperasi pada kuasa penuh pada masa yang sama untuk kebanyakan masa, jika faktor serentak dianggap sebagai {{10}}.5, penggunaan kuasa harian peralatan elektrik lain ialah lebih kurang 5kW × 24j × 0.5=60kWj.

Ia boleh dilihat bahawa menurut keputusan ujian di tapak dan penggunaan kuasa peralatan elektrik lain, dalam senario musim panas, dengan mengandaikan mod operasi dan keadaan operasi (menyertai dalam pencukuran puncak grid, pengecasan dan penyahcasan 1C, dan 1 pengecasan dan kitaran nyahcas), penggunaan kuasa harian penyaman udara dan peralatan elektrik lain dalam petak bateri simpanan tenaga ialah kira-kira 249 kWj.

(2) Kecekapan talian kuasa

Apabila kabel DC dan AC melepasi arus, ia menghasilkan kehilangan haba. Kecekapan satu arah bahagian DC adalah kira-kira 99.83%, kecekapan satu arah bahagian voltan rendah pengubah sisi AC PCS adalah kira-kira 99.95%, dan kecekapan satu arah bahagian AC voltan tinggi adalah kira-kira 99.89%. Memandangkan kehilangan satu arah, kecekapan talian kuasa ialah 99.67%; Memandangkan kehilangan dua arah, kecekapan talian kuasa ialah 99.34%.

(3) Kecekapan pengubah

Transformer jenis kering yang biasa digunakan dalam projek, menurut GB/T 10228-2015 "Parameter Teknikal dan Keperluan untuk Transformer Kuasa jenis Kering", mempunyai penunjuk kehilangan berikut untuk pengubah kuasa pengawal selia voltan tidak teruja 35kV 2000kVA:

Tiada kehilangan beban: 4.23kW;

Kehilangan beban: 17.2kW (100 darjah );

Pada operasi kuasa terkadar, kecekapan pengubah ialah (2000-4.23-17.2) ÷ 2000=98.93%, jadi kecekapan dua arah pengubah ialah 98.93% × 98.93%{{9 }}.87%.

Statistik kecekapan

Apabila mengira kecekapan stesen janakuasa simpanan tenaga, perhatian harus diberikan kepada arah aliran tenaga, dan penggunaan elektrik sistem tambahan harus dianggap sebagai kehilangan beban semasa proses pengecasan dan nyahcas. Apabila mengira kecekapan sistem penyimpanan tenaga, adalah perlu untuk menggabungkan definisi standard untuk menentukan sama ada aplikasi pengiraan adalah kecekapan dua arah atau kecekapan satu arah. Statistik kecekapan model di atas adalah seperti berikut:

Analisis kecekapan

(1) Kecekapan pengecasan sistem penyimpanan tenaga (dengan mengambil kira kecekapan satu arah sahaja semasa proses pengecasan)

Dengan mengandaikan SOC sistem bateri adalah konsisten dan kedalaman pengecasan dan nyahcas dianggap 90%, jika sistem storan tenaga 2MWj perlu dicas sepenuhnya dalam 1 jam, tenaga pengecasan awal pada bahagian ACnya adalah:

Kapasiti pengecasan awal pada bahagian komunikasi{{0}}(kapasiti terkadar sistem x kedalaman cas dan nyahcas) ÷ kecekapan pengecasan sistem bateri ÷ kecekapan pembetulan penukar simpanan tenaga ÷ kecekapan pengubah ÷ talian kuasa kecekapan+penggunaan kuasa peralatan tambahan (dengan mengambil kira operasi beban penuh sistem tambahan dalam masa 1 jam selepas pengecasan)=2000 × 0.9 ÷ 95.92% ÷ 98.5% ÷ 98.93% ÷ 99.67%+(35+5) × 1=1972.12kWhl,

Kecekapan pengecasan bahagian AC sistem storan tenaga ialah (2000 × 0.9) ÷ 1972.12=91.27%.

(2) Kecekapan nyahcas sistem storan tenaga (dengan hanya mengambil kira kecekapan satu arah semasa proses nyahcas)

Tenaga nyahcas awal pada bahagian komunikasi{{0}}(kapasiti terkadar sistem x kedalaman cas dan nyahcas) x kecekapan pengecasan sistem bateri x kecekapan penyongsang penukar storan tenaga x kecekapan pengubah x talian kuasa kecekapan - penggunaan kuasa peralatan tambahan (dengan mengambil kira operasi beban penuh sistem tambahan dalam masa 1 jam selepas pengecasan)=2000 × 0.9 × 95.92% × 98.5% × 98.93% × 99.67% - (35+5) × 1=1636.91kWj,

Kecekapan nyahcas bahagian AC sistem storan tenaga ialah 1636.91 ÷ (2000 × 0.9)=90.94%.

(3) Kecekapan peranti storan tenaga (mengikut formula di atas, kecekapan dua arah harus digunakan)

Menurut definisi kecekapan peranti storan tenaga, kecekapan peranti storan tenaga boleh diperolehi sebagai:

Φ=Φ 1 × Φ 2 × Φ 3 × Φ 4=92% × 97.02% × 99.34% × 97.87%=86.78%.

(4) Kecekapan komprehensif stesen janakuasa

Andaikan kitaran penilaian ialah pelepasan cas penuh, iaitu, mengecas selama 1 jam dan menyahcas selama 1 jam, tanpa mengambil kira keadaan siap sedia, kecekapan menyeluruh stesen janakuasa dalam satu kitaran=menyahcas tenaga dalam satu kitaran ÷ mengecas jumlah dalam satu kitaran=1636.91 ÷ 1972.12=83.00%.

Andaikan kitaran penilaian ialah 1 hari, dengan 1 kitaran sehari, iaitu mengecas selama 1 jam, menyahcas selama 1 jam, dan bersedia selama 22 jam. Kapasiti nyahcas harian ialah 1 kapasiti nyahcas, yang dikira sebagai 1972.12 kWj dalam teks sebelumnya. Sebagai tambahan kepada kapasiti 1 cas 1972.12 kWj, kapasiti pengecasan harian juga perlu mempertimbangkan kehilangan kuasa sistem tambahan semasa tempoh siap sedia. (Dalam pengiraan sebelumnya, penggunaan elektrik tambahan dalam petak bateri storan tenaga ialah 249kWj sehari. Walau bagaimanapun, dalam proses pengiraan kuasa pengecasan dan nyahcas, penggunaan elektrik tambahan dalam masa 2 jam selepas pengecasan dan nyahcas telah dipertimbangkan untuk menjadi 40kWj sejam Bahagian ini tidak boleh dikira berulang kali.)

Secara keseluruhannya, kecekapan komprehensif harian stesen janakuasa simpanan tenaga dikira seperti berikut: tenaga nyahcas harian ÷ caj harian=1636.91 ÷ (1972.12+249-40 × 2)=76.45%.