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工商业储能系统效率计算分析
工商业储能系统通过峰谷套利、需求管理以及自发自用等多种商业模式，为企业带来显著的经济效益。储能系统的效率直接影响到其经济性和市场竞争力。因此，对工商业储能系统的效率进行精确计算和深入分析，对于优化系统设计、提高能源利用效率具有重要意义。
一、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：
直流侧：主要包括电池系统及其管理系统（BMS）。电池系统是储能系统的核心，负责电能的储存和释放。BMS则负责监控电池状态、保护电池安全、优化电池性能等。
交流侧：包括交直流逆变系统（PCS）和变压器（如果接入高压电网）。PCS负责将直流电转换为交流电或反之实现电能的双向流动。变压器则用于匹配电网电压和储能系统电压。
调度管理系统：能量管理系统（EMS）负责监控储能系统的运行状态、优化充放电策略、实现与电网的互动等。
辅助系统：包括空调、消防系统、监控及报警系统等，用于保障储能系统的安全稳定运行。
工商业储能系统示意图
二、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：
1、电池效率：电池本身的充放电效率是影响储能系统效率的关键因素。不同种类的电池（如锂离子电池、铅酸电池等）具有不同的充放电效率。此外，电池的老化、温度、充放电倍率等因素也会影响电池效率。
2、电力转换效率：PCS在电能转换过程中会产生一定的损失，其效率直接影响储能系统的整体效率；随着技术的发展，PCS的效率不断提高，但仍存在提升空间。
3、电气连接和线路损失：电流通过电缆和开关设备时会产生电阻损失，这部分损失虽然相对较小，但在大规模储能系统中也不容忽视。
4、辅助设备能耗：空调、冷却系统、照明等辅助设备在运行过程中会消耗电能，从而降低储能系统的整体效率。特别是在高温环境下，空调系统的能耗会显著增加。
5、系统设计和控制策略：合理的系统设计和优化的控制策略可以最大限度地减少能量损失，提高储能系统的效率。例如，通过精确预测电价和负荷变化，优化充放电策略；通过合理的散热设计，降低电池温度，提高电池效率等。
三、储能系统效率定义
1、综合效率
根据GBT36549-2018《电化学储能电站运行指标及评价》，储能电站的综合效率定义为评价周期内，储能电站生产运行过程中上网电量与下网电量的比值，即：综合效率=评价周期内储能电站向电网输送的电量总和÷储能电站从电网接受的电量总和。
2、充电效率
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÷电力线路效率÷变压器效率+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。
3、放电效率
交流侧初始放电量=（系统额定容量×充放电深度）×电池系统充电效率×储能变流器逆变效率×电力线路效率×变压器效率-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）。
四、效率计算分析
1、电池效率
电池效率是储能系统中最关键的因素之一。根据《GB/T36276-2018电力储能用锂离子电池》中电池簇性能要求可知，电池簇在（25±5）℃及额定功率条件下初始能量效率不应小于92%，而根据必威体育精装版《GB/T36276-2023电力储能用锂离子电池》中电池簇性能要求可知，电池簇在（25±5）℃及额定功率条件下初始能量效率不应小于95%；考虑上述效率要求为初始效率，综合储能系统实际运行以及市场产品发展情况，暂按电池系统效率为93%（双向）。
2、功率变换系统效率
功率变换系统效率包括整流效率和逆变效率。根据市场PCS生产情况，一般取98.5%（单向）。
3、电力线路效率
电力线路在传输电流时会产生热量损失。因工商业储能一体柜集成度较高，直流侧线路损耗可忽略不计，PCS交流侧-变压器交流侧因考虑现场实际情况不同，损耗也有所不同，具体以实际损耗计算；本次暂按单向效率约为99%，考虑双向损失，电力线路效率约为98.01%。
4、变压器效率
目前工商业储能一体柜主要应用低压接入方案，一体柜PCS出线接入厂区已有变压器低压母线，暂不考虑独立高压变压器损耗效率。
5、辅助系统耗电
储能电站在运行时需要一定的辅助设备，如安防系统、火灾报警系统、空调系统等。这些设备的耗电量占储能电站总能耗的较大比重。特别是在特定环境下，由于环境温度的变化，空调系统的耗电量也会相应增加。
五、实例分析
以某工商业储能项目为例，其配置规模为1MW/2MWh，放电深度按90%设计，主要耗电设备包括安防系统、空调系统等。储能系统利用电价差实现峰谷套利，两充两放循环，0.5C充放电，满功率两小时充放完成；单系统辅助耗电量平均运行功率约1.5kW/h。
1、储能系统充电效率
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÷
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