Формула за израчунавање ефикасности за систем електране за складиштење енергије

1. Дефиниција ефикасности система електране за складиштење енергије

Свеобухватна ефикасност електране

Према ГБТ 36549-2018 „Индикатори рада и процена електрохемијских електрана за складиштење енергије“, свеобухватна ефикасност електрана за складиштење енергије треба да буде однос електричне енергије на мрежи и електричне енергије ван мреже током процеса производње и рада постројења. електрана за складиштење енергије током периода евалуације, односно укупна количина електричне енергије пренета из електране за складиштење енергије у мрежу помоћу мерача пролаза између електране за складиштење енергије и мрежу током периода евалуације/укупну количину електричне енергије коју је електрана за складиштење енергије примила из мреже.

Ефикасност уређаја за складиштење енергије

Према ГБ/Т 51437-2021 „стандардима дизајна комбинованих електрана на ветар, соларну енергију и складиштење енергије“:

Ефикасност уређаја за складиштење енергије треба да се израчуна на основу фактора као што су ефикасност батерије, ефикасност система конверзије енергије, ефикасност далековода и ефикасност трансформатора користећи следећу формулу:

Φ=Φ₁×Φ₂×Φ₃×Φ₄

Φ 1: Ефикасност батерије, ефикасност батерија за складиштење енергије које завршавају циклусе пуњења и пражњења, што је однос количине електричне енергије коју празни тело батерије и количине напуњене електричне енергије. Према техничким перформансама батерија за складиштење енергије, ефикасност конверзије пражњења пуњења батерије није мања од 92% (двосмерно) при брзини од 1Ц, и не мање од 94% (двосмерно) при брзини 0.5Ц;

Φ 2: Ефикасност система за конверзију енергије, укључујући ефикасност исправљања и ефикасност претварача; Према ситуацији производње ПЦС на тржишту, 98,5% (једносмерно) се углавном узима;

Φ 3:Ефикасност далековода, с обзиром на ефикасност након двосмерног преноса АЦ/ДЦ каблова;

Φ 4:Ефикасност трансформатора, узимајући у обзир ефикасност након разматрања двосмерног трансформационог губитка трансформатора.

2. Губитак помоћних система у електранама за складиштење енергије

Као целина која остварује одређене функције, електране за складиштење енергије се ослањају на велики број помоћне опреме која обезбеђује сигуран и стабилан рад система за складиштење енергије током рада, као што су интегрисани електроенергетски системи, системи осветљења, сигурносни системи, противпожарни системи. , еколошки системи, ХВАЦ системи, системи аутоматизације, итд. Ови системи служе као помоћни системи за електране за складиштење енергије како би се обезбедио њихов поуздан рад, тако да потрошња енергије помоћне опреме такође чини значајан део укупне потрошње енергије електране за складиштење енергије.

Систем за складиштење енергије може бити у функцији или не ради (стање приправности). За електране за складиштење енергије које учествују у уклањању врхова мреже и пуњењу долине, ако је стратегија рада да се заврши једно пуњење и једно пражњење дневно са стопом пражњења од 0.5Ц, систем за складиштење енергије ће бити у функцији током стања пражњења пуњења (2х), а не у раду током остатка времена. Што се тиче радног статуса, радни статус његове помоћне опреме се разликује од оног у нерадном стању. Главна разлика је у томе што је ХВАЦ систем укључен у радном стању, а не укључен или се повремено укључује у нерадном стању.

Главна помоћна опрема система за складиштење енергије троши енергију у префабрикованом одељку за батерије, а главна опрема која троши енергију је индустријска климатизација. Индустријска клима, као кључна опрема за управљање топлотом за префабриковане одељке за батерије, је неопходан уређај током рада система за складиштење енергије. Углавном се користи за одржавање радне температуре опреме за складиштење енергије и осигурање оптималних перформанси ћелија за складиштење енергије. Потрошња енергије помоћне опреме је углавном повезана са оперативним стратегијама, годишњим добима и другим факторима. Климатизација префабрикованог одељка за батерије је углавном потпуно укључена када је систем за складиштење енергије у функцији. Када није у функцији, излаз ваздуха за унутрашњу циркулацију обично је укључен, без хлађења, а потрошња енергије није велика. Дакле, дневна стратегија рада има значајан утицај на потрошњу енергије клима уређаја. Са једним пуњењем и једним пражњењем дневно, клима уређај ради око 2 сата дневно. Са два пуњења и два пражњења, клима уређај ради око 4 сата.

Различита годишња доба такође имају значајан утицај на потрошњу енергије клима уређаја. Капацитет хлађења клима уређаја је такође повезан са температуром спољашњег окружења. Када је температура околине висока лети, ефекат хлађења је слаб, па ће се радно време продужити. Зими, иако је температура околине ниска и ефекат хлађења добар, радно време хлађења система за складиштење енергије је краће него у другим годишњим добима. Међутим, када складиште енергије не ради, функција грејања и даље треба да се активира да би се обезбедила радна температура ћелија батерије за складиштење енергије. Због тога је потрошња енергије релативно висока зими и лети.

3. Анализа случаја

Преглед система и губици

Скала конфигурације одређеног одељка за батерије за складиштење енергије је 2МВ/2МВх, а главна опрема која троши енергију укључује климатизацију, систем управљања батеријама (БМС), вентилаторе, осветљење итд. Режим рада система за складиштење енергије је да учествује у вршно бријање и пуњење долине електричне мреже, а радни услов је 1Ц пуњење и пражњење, са једним циклусом. Конфигуришите 2 јединице за климатизацију, са максималном снагом хлађења од 17,5кВ за сваку јединицу, укупно 35кВ за 2 јединице. Максимална снага грејања за сваку јединицу је 15кВ, укупно 30кВ за 2 јединице. Када клима уређај ради у режиму унутрашње циркулације, потрошња енергије једног клима уређаја је 2кВ, а укупна потрошња енергије два клима уређаја је 4кВ. Остали електрични уређаји укључују системе за управљање батеријама (БМС), вентилаторе (инсталиране у сваком модулу батерије), расветна тела итд., са максималним капацитетом напајања од приближно 5кВ.

(1) Губитак помоћног система

Према резултатима тестирања на лицу места, извршите један комплетан циклус пуњења и пражњења у условима рада 1Ц. За летње сценарије, клима уређај треба да ради у режиму хлађења око 3 сата, са потрошњом енергије од 3 сата к 35 кВ=105 кВх. Остатак времена је у режиму интерног циклуса, са потрошњом енергије од 21 сат к 4 кВ=84 кВх, укупно 189 кВх. С обзиром на то да друга електрична опрема неће радити пуном снагом у исто време већину времена, ако се истовремени фактор узме у обзир као {{10}}.5, дневна потрошња енергије друге електричне опреме је приближно 5кВ × 24х × 0.5=60кВх.

Види се да према резултатима испитивања на лицу места и потрошњи енергије друге електричне опреме, у летњем сценарију, под претпоставком режима рада и услова рада (учествовање у грид пеак схадинг, 1Ц пуњење и пражњење, и 1 пуњење и циклус пражњења), дневна потрошња енергије клима уређаја и друге електричне опреме у одељку за батерије за складиштење енергије износи око 249 кВх.

(2) Ефикасност далековода

Када ДЦ и АЦ каблови пролазе струју, они стварају губитак топлоте. Једносмерна ефикасност једносмерне стране је око 99,83%, једносмерна ефикасност нисконапонске стране ПЦС АЦ стране трансформатора је око 99,95%, а једносмерна ефикасност високонапонске стране наизменичне струје је око 99,89%. Узимајући у обзир једносмерни губитак, ефикасност далековода је 99,67%; Узимајући у обзир двосмерне губитке, ефикасност далековода је 99,34%.

(3) Ефикасност трансформатора

Уобичајени суви трансформатори у пројекту, према ГБ/Т 10228-2015 „Технички параметри и захтеви за енергетски трансформатор сувог типа“, имају следеће индикаторе губитака за трансформаторе снаге 35кВ 2000кВА без побуде за регулацију напона:

Без губитка оптерећења: 4,23кВ;

Губитак оптерећења: 17,2кВ (100 степени);

При називној снази, ефикасност трансформатора је (2000-4.23-17.2) ÷ 2000=98.93%, тако да је двосмерна ефикасност трансформатора 98,93% × 98,93%{{9 }}.87%.

Статистика ефикасности

Приликом израчунавања ефикасности електрана за складиштење енергије треба обратити пажњу на смер тока енергије, а потрошњу електричне енергије помоћног система треба посматрати као губитак оптерећења током процеса пуњења и пражњења. Приликом израчунавања ефикасности система за складиштење енергије, потребно је комбиновати стандардне дефиниције да би се утврдило да ли је апликација за прорачун двосмерна ефикасност или једносмерна ефикасност. Статистика ефикасности горњих модела је следећа:

Анализа ефикасности

(1) Ефикасност пуњења система за складиштење енергије (узимајући у обзир само једносмерну ефикасност током процеса пуњења)

Под претпоставком да је СОЦ система батерија конзистентан и да се сматра да је дубина пуњења и пражњења 90%, ако систем за складиштење енергије од 2МВх треба да се потпуно напуни за 1 сат, почетна енергија пуњења на његовој страни наизменичне струје треба да буде:

Почетни капацитет пуњења на комуникацијској страни{{0}} (називни капацитет система к дубина пуњења и пражњења) ÷ ефикасност пуњења батеријског система ÷ ефикасност исправљања претварача за складиштење енергије ÷ ефикасност трансформатора ÷ далековода ефикасност+потрошња енергије помоћне опреме (узимајући у обзир рад помоћног система под пуним оптерећењем у року од 1 сата од пуњења)=2000 × 0,9 ÷ 95,92% ÷ 98,5% ÷ 98,93% ÷ 99,67%+(35+5) × 1=1972.12кВхл,

Ефикасност пуњења АЦ стране система за складиштење енергије је (2000 × 0,9) ÷ 1972.12=91.27%.

(2) Ефикасност пражњења система за складиштење енергије (узимајући у обзир само једносмерну ефикасност током процеса пражњења)

Почетна енергија пражњења на комуникацијској страни{{0}}(називни капацитет система к дубина пуњења и пражњења) к ефикасност пуњења система батерија к ефикасност инвертера претварача за складиштење енергије к ефикасност трансформатора к далековод ефикасност - потрошња енергије помоћне опреме (узимајући у обзир рад помоћног система под пуним оптерећењем у року од 1 сата од пуњења) =2000 × 0,9 × 95,92% × 98,5% × 98,93% × 99,67% - (35+5) × 1=1636.91кВх,

Ефикасност пражњења АЦ стране система за складиштење енергије је 1636,91 ÷ (2000 × 0,9)=90,94%.

(3) Ефикасност уређаја за складиштење енергије (према горњој формули, треба користити двосмерну ефикасност)

Према дефиницији ефикасности уређаја за складиштење енергије, ефикасност уређаја за складиштење енергије се може добити као:

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

(4) Свеобухватна ефикасност електране

Под претпоставком да је циклус евалуације потпуно пражњење, односно пуњење 1 сат и пражњење 1 сат, без узимања у обзир стања приправности, свеобухватна ефикасност електране у једном циклусу=пражњење енергије у једном циклусу ÷ пуњење износ у једном циклусу=1636.91 ÷ 1972.12=83.00%.

Под претпоставком да је циклус евалуације 1 дан, са 1 циклусом дневно, односно пуњење 1 сат, пражњење 1 сат и стање приправности 22 сата. Дневни капацитет пражњења је 1 капацитет пражњења, који је у претходном тексту израчунат као 1972,12 кВх. Поред капацитета 1 пуњења од 1972,12 кВх, дневни капацитет пуњења такође треба да узме у обзир губитак снаге помоћног система током периода приправности. (У претходном прорачуну, помоћна потрошња електричне енергије у одељку батерије за складиштење енергије износила је 249кВх дневно. Међутим, у процесу израчунавања снаге пуњења и пражњења, помоћна потрошња електричне енергије у року од 2 сата од пуњења и пражњења већ је узета у обзир бити 40 кВх на сат. Овај део се не може више пута бројати.)

Свеукупно, дневна свеобухватна ефикасност електрана за складиштење енергије израчунава се на следећи начин: дневна енергија пражњења ÷ дневно пуњење=1636.91 ÷ (1972.12+249-40 × 2)=76.45%.