Part 1

儲能電站系統效率定義

電站綜合效率

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根據GBT 36549-2018《電化學儲能電站運行指標及評價》：儲能電站綜合效率應爲評價周期內，儲能電站生産運行過程中上網電量與下網電量的比值，即評價周期內儲能電站和電網之間的關口計量表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。

儲能裝置效率

根據GB/T 51437-2021《風光儲聯合發電站設計標准》：

儲能裝置效率應根據電池效率、功率變換系統效率、電力線路效率、變壓器效率等因素按下式計算：

Φ=Φ1×Φ2×Φ3×Φ4

Φ1：電池效率，儲能電池完成充放電循環的效率，即電池本體放出電量與充入電量的比值。根據儲能電池技術性能，在1C倍率下，電池的充放電轉換效率不小于92%(雙向)，在0.5C倍率下，電池的充放電轉換效率不小于94%(雙向)；

Φ2：功率變換系統效率，包括整流效率和逆變效率；根據市場PCS生産情況，一般取98.5%(單向)；

Φ3：電力線路效率，考慮交直流電纜雙向輸電損耗後的效率；

Φ4：變壓器效率，考慮變壓器雙向變壓損耗後的效率。

Part 2

儲能電站輔助系統損耗

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儲能電站作爲一個實現一定功能的整體，在運行時由大量的輔助設備來保證儲能系統的安全穩定運行，例如：一體化電源系統、照明系統、安防系統、火災報警系統、環境系統、暖通系統、自動化系統等。這些系統作爲儲能電站的輔助系統來保證儲能系統的可靠運行，因此輔助設備的耗電量也占儲能電站總能耗的較大比重。

儲能系統可能處于運行狀態或未運行狀態(待機狀態)，對于參與電網削峰填谷的儲能電站，若運行策略爲一天完成一充一放，充放電倍率爲0.5C，則在充放電狀態(2h)時處于運行狀態，其余時間儲能系統爲未運行狀態。針對運行狀態，其輔助設備的運行狀況和非運行狀態下的運行狀況有所不同，主要的不同點在于暖通系統在運行狀態時開啓，在非運行狀態時不開啓或偶爾開啓。

儲能系統主要的輔助設備耗電功率在電池預制艙，主要的耗電設備是工業空調。工業空調作爲電池預制艙的熱管理關鍵設備，在儲能系統運行時是必不可少的設備，主要用來維持儲能設備的運行溫度，保證儲能電芯的最佳性能。輔助設備的耗電主要和運行策略、季節等相關度較大。電池預制艙的空調主要在儲能系統的運行狀態全力開啓，非運行狀態時通常開啓內循環出風，不制冷，耗電不多。因此，每天的工作策略對空調的耗電影響較大，一天一充一放，空調每天的運行時長約爲2h，兩充兩放，空調的運行時長約爲4h。

不同季節對空調的耗電影響也比較大。空調的制冷量和戶外環境的溫度也有關系，當夏季環境溫度較高時，制冷效果較差，因此工作時長會加長。在冬季雖然環境溫度低，制冷效果好，儲能系統工作時的制冷工作時長較別的季節短，但是在儲能不運行時，還需要啓動制熱功能，保證儲能電芯的工作溫度。因此，在冬季和夏季的耗電量相對較大。

Part 3

案例分析

系統概述與損耗

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某儲能電池艙配置規模爲2MW/2MWh，主要耗電設備包括空調、電池管理系統(BMS)、風扇、照明等，儲能系統運行方式爲參與電網削峰填谷，運行工況爲1C充放電，循環次數爲1次。配置冷暖空調2台，單台空調的最大制冷功率爲17.5kW，2台共35kW，單台空調的最大制熱功率爲15kW，2台共30kW。當空調采用內循環方式運行時，單台空調的耗電量爲2kW，2台共4kW。其他用電設備包括電池管理系統(BMS)、風扇(安裝于每個電池模組)、照明燈等，供電容量最大約5kW。

輔助系統損耗

根據現場試驗結果，按照1C運行工況執行1次完整的充放電循環，對于夏季場景：

空調需要以制冷方式運行約3h耗電量爲3h×35kW=105kWh，其余時間爲內循環方式，耗電量爲21h×4kW=84kWh，總計爲189kWh。其他用電設備考慮大部分時間不會同時滿功率運行，如果同時系數按0.5考慮，則其他用電設備的全天耗電量約爲5kW×24h×0.5=60kWh。

可見，根據現場試驗結果及其他用電設備耗電情況，夏季場景中，在假定運行方式和運行工況下(參與電網削峰填谷、1C充放電、1次充放電循環)，每天儲能電池艙內的空調及其他用電設備耗電共約249kWh。

電力線路效率

直流電纜和交流電纜在通過電流時，會産生熱量損失，直流側單向效率約爲：99.83%，PCS交流側-變壓器-低壓側單向效率約爲：99.95%，高壓交流側單向效率約爲：99.89%，考慮單向損失，電力線路效率爲99.67%；考慮雙向損失，電力線路效率爲99.34%。

變壓器效率

項目常用幹式變壓器，根據GB/T 10228-2015《幹式電力變壓器技術參數和要求》，35kV2000kVA無勵磁調壓電力變壓器其損耗指標如下：

空載損耗：4.23kW；

負載損耗：17.2kW(100℃)；

在額定功率運行時，變壓器效率爲：(2000-4.23-17.2)÷2000=98.93%則變壓器雙向效率=98.93%×98.93%=97.87%。

效率統計

在計算儲能電站各項效率的時候要注意能量潮流方向，注意輔助系統用電在充電和放電過程中均作爲負荷損耗考慮。計算儲能系統各項效率時應結合規範定義判定計算應用雙向效率還是是單向效率。以上模型效率統計如下：

效率分析

（1）儲能系統充電效率(僅考慮充電過程應利用單向效率)

假設電池系統SOC一致，充放電深度按90%考慮，若需要將2MWh儲能系統1小時充滿，則需要其交流側初始的充電能量爲：

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÷變壓器效率÷電力線路效率+輔助設備功耗(考慮充電1小時過程內輔助系統滿負載運行)

=2000×0.9÷95.92%÷98.5%÷98.93%÷99.67%-(35+5)×1=1972.12kWhl

（2）儲能系統放電效率（僅考慮放電過程應利用單向效率）

交流側初始放電能量=(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×變壓器效率×電力線路效率-輔助設備功耗（考慮充電1小時過程內輔助系統滿負載運行）

=2000×0.9×95.92%×98.5%×98.93%×99.67%-(35+5)×1=1636.91kWh

（3）儲能裝置效率（根據上文公式，應利用雙向效率）

根據儲能裝置效率定義，可得出儲能裝置效率爲：

Φ=Φ1×Φ2×Φ3×Φ4=92%×97.02%×99.34%×97.87%=86.78%。

（4）電站綜合效率

假設評價周期爲1天，每天循環1次，即充電1h，放電1h，待機22小時。日放電量爲1次放電量，即上文計算得1972.12kWh，日充電量除1次充電量1972.12kWh外還需考慮待機期間輔助系統用電損耗。(上文計算每天儲能電池艙內輔助用電249kWh，但在計算充放電電量的過程中，已經考慮充放電2小時內輔助用電每小時40kWh，此部分不可重複列計)

綜上：

儲能電站日綜合效率=

日放電能量÷日充電量=

1636.91÷(1972.12+249-40×2)=76.45%。

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