1. エネルギー貯蔵発電所システムの効率定義
発電所の総合効率
GBT 36549-2018「電気化学エネルギー貯蔵発電所の運用指標と評価」によると、エネルギー貯蔵発電所の総合効率は、発電所の生産および運用プロセスにおけるオングリッド電力とオフグリッド電力の比率である必要があります。評価期間中の蓄電発電所、すなわち、評価期間中に蓄電発電所と系統間のゲートウェイメーターによって蓄電発電所から系統に送電された電力の総量/電力の総量からエネルギー貯蔵発電所が受け取るグリッド。
エネルギー貯蔵装置の効率
GB/T 51437-2021「風力、太陽光、エネルギー貯蔵複合発電所の設計基準」によると:
エネルギー貯蔵デバイスの効率は、バッテリー効率、電力変換システム効率、電力線効率、変圧器効率などの要素に基づいて、次の式を使用して計算する必要があります。
Φ=Φ1×Φ2×Φ3×Φ4
Φ 1: 電池効率。充電および放電サイクルを完了するエネルギー貯蔵電池の効率。これは、充電された電気量に対する電池本体によって放電された電気量の比率です。エネルギー貯蔵電池の技術的性能によると、電池の充放電変換効率は 1C レートで 92% 以上 (双方向)、0.5C レートで 94% 以上 (双方向) です。
Φ 2: 整流効率やインバータ効率などの電力変換システムの効率。市場の PCS 生産状況によると、一般的に 98.5% (片方向) が使用されます。
Φ 3:AC/DCケーブルの双方向伝送損失後の効率を考慮した電力線の効率。
Φ 4:変圧器の効率。変圧器の双方向変圧損失を考慮した後の効率を考慮します。
2. エネルギー貯蔵発電所の補助システムの損失
特定の機能を実現する全体として、エネルギー貯蔵発電所は、統合電源システム、照明システム、セキュリティシステム、火災警報システムなど、運転中のエネルギー貯蔵システムの安全で安定した動作を確保するために多数の補助機器に依存しています。 、環境システム、HVAC システム、自動化システムなど。これらのシステムは、エネルギー貯蔵発電所の信頼性の高い動作を保証するための補助システムとして機能します。そのため、補助装置の電力消費も、エネルギーの総エネルギー消費量のかなりの部分を占めます。貯蔵発電所。
エネルギー貯蔵システムは動作している場合もあれば、動作していない（スタンバイ状態）場合もあります。グリッドのピークカットとバレーフィリングに参加しているエネルギー貯蔵発電所の場合、運用戦略が 1 日に 1 回の充電と 1 回の放電を 0.5C の充放電率で完了することである場合、エネルギー貯蔵システムは稼働します。充電放電状態 (2h) の間、残りの時間は動作しません。動作状態については、その付属機器の動作状態が非動作状態と異なります。主な違いは、HVAC システムは動作状態ではオンになり、非動作状態ではオンにされないか、時々オンになることです。
エネルギー貯蔵システムの主な補助機器は電池プレハブ室で電力を消費し、主な電力消費機器は産業用空調設備です。産業用空調は、バッテリープレハブコンパートメントの主要な熱管理機器として、エネルギー貯蔵システムの運用中に不可欠な装置です。これは主に、エネルギー貯蔵装置の動作温度を維持し、エネルギー貯蔵セルの最適な性能を確保するために使用されます。補助機器の消費電力は主に運用戦略、季節、その他の要因に関係します。バッテリープレハブコンパートメントの空調は、主にエネルギー貯蔵システムの動作中に完全にオンになります。動作していないときは、通常、内部循環空気出口がオンになり、冷却は行われないため、消費電力は高くありません。したがって、毎日の作業戦略がエアコンの消費電力に大きな影響を与えます。 1日1回の充電と1回の放電で、エアコンは1日あたり約2時間稼働します。充電2回、放電2回でエアコンは約4時間稼働します。
季節の違いもエアコンの消費電力に大きな影響を与えます。エアコンの冷却能力は屋外環境の温度にも関係します。夏場など周囲温度が高い場合は冷房効果が悪く、作業時間が長くなります。冬は周囲温度が低く冷却効果は良好ですが、蓄電システムの冷却稼働時間は他の季節に比べて短くなります。ただし、エネルギー貯蔵装置が動作していないときでも、エネルギー貯蔵バッテリーセルの動作温度を確保するために加熱機能を作動させる必要があります。そのため、冬と夏は比較的電力消費量が多くなります。
3. 事例分析
システムの概要と損失
特定の蓄電池コンパートメントの構成規模は 2MW/2MWh で、主な電力消費機器には空調、蓄電池管理システム (BMS)、ファン、照明などが含まれます。蓄電システムの動作モードは次のとおりです。電力網のピークカットとバレーフィルを行い、動作条件は 1C の充電と放電を 1 サイクルとします。空調機を2台構成し、最大冷却能力は1台あたり17.5kW、2台合計で35kWとなります。最大加熱能力は1台あたり15kW、2台合計30kWです。エアコンを内部循環モードで運転した場合、エアコン1台の消費電力は2kW、エアコン2台の合計消費電力は4kWとなります。その他の電気機器としては、バッテリーマネジメントシステム（BMS）、ファン（各バッテリーモジュールに搭載）、照明器具などがあり、最大電源容量は約5kWです。
(1) 補機系の喪失
オンサイトテストの結果に従って、1C の動作条件で 1 回の完全な充放電サイクルを実行します。夏のシナリオでは、エアコンは冷房モードで約 3 時間動作する必要があり、消費電力は 3 時間 x 35 kW=105 kWh になります。残りの時間は内部サイクル モードで、消費電力は 21 時間 x 4 kW=84 kWh、合計 189 kWh です。他の電気機器はほとんどの時間同時にフルパワーで動作しないことを考慮し、同時要因を {{10}}.5 とすると、他の電気機器の 1 日の電力消費量は次のようになります。約5kW×24時間×0.5=60kWh。
オンサイトテストの結果と他の電気機器の消費電力によれば、夏シナリオでは、動作モードと動作条件（グリッドのピークカットに参加、1Cの充放電に参加、1Cの充電と放電に参加）を想定すると、放電サイクル）、蓄電池室のエアコンやその他の電気機器の 1 日あたりの消費電力は約 249 kWh です。
(2) 電力線効率
DC ケーブルと AC ケーブルに電流が流れると、熱損失が発生します。 DC側の一方向効率は約99.83%、PCS AC側トランス低圧側の一方向効率は約99.95%、高電圧AC側の一方向効率は約99.89%です。一方向損失を考慮すると、電力線効率は 99.67% です。双方向損失を考慮すると、電力線効率は 99.34% になります。
(3) 変圧器の効率
GB/T 10228-2015「乾式電力変圧器の技術的パラメータと要件」によると、プロジェクトで一般的に使用される乾式変圧器には、35kV 2000kVA の非励磁電圧調整変圧器に対する次の損失指標があります。
無負荷損失: 4.23kW;
負荷損失：17.2kW（100度）
定格電力動作時の変圧器効率は (2000-4.23-17.2) ÷ 2000=98.93% であるため、変圧器の双方向効率は 98.93% × 98.93%{{9 }}.87%。
効率統計
エネルギー貯蔵発電所の効率を計算するときは、エネルギーの流れの方向に注意を払う必要があり、補機システムの電力消費は充電プロセスと放電プロセスの両方で負荷損失として考慮される必要があります。エネルギー貯蔵システムの効率を計算する場合、標準定義を組み合わせて、計算アプリケーションが双方向効率か一方向効率かを決定する必要があります。上記モデルの効率統計は次のとおりです。
| 番号 | 効率構成 | 双方向の効率 | 一方向の効率 | 注意事項 |
| 1 | バッテリーシステム | 92% | 95.92% | 充電効率が放電効率と一致すると仮定すると、 |
| 2 | エネルギー貯蔵インバータ | 97.02% | 98.5% | |
| 3 | 電力線の効率 | 99.34% | 99.67% | |
| 4 | 効率の向上 | 97.87% | 98.93% |
効率分析
(1) エネルギー貯蔵システムの充電効率（充電プロセス中の一方向の効率のみを考慮）
バッテリー システムの SOC が一定で、充放電深度が 90% であると仮定すると、2MWh のエネルギー貯蔵システムを 1 時間で完全に充電する必要がある場合、AC 側の初期充電エネルギーは次のようにする必要があります。
通信側の初期充電容量{{0}}(システムの定格容量×充放電深度) ÷ 電池システムの充電効率 ÷ エネルギー貯蔵コンバータの整流効率 ÷ 変圧器効率 ÷ 電力線効率 + 補機の消費電力 (充電後 1 時間以内の補機システムの全負荷動作を考慮) =2000 × 0.9 ÷ 95.92% ÷ 98.5% ÷ 98.93% ÷ 99.67%+(35+5) × 1=1972.12kWh、
エネルギー貯蔵システムの AC 側の充電効率は、(2000 × 0.9) ÷ 1972.12=91.27% です。
(2) エネルギー貯蔵システムの放電効率（放電過程の一方向効率のみを考慮）
通信側の初期放電エネルギー{{0}}(システムの定格容量 x 充放電深度) x 電池システムの充電効率 x エネルギー貯蔵コンバータのインバータ効率 x 変圧器効率 x 電力線効率 - 補助装置の消費電力 (充電後 1 時間以内の補助システムの全負荷動作を考慮) =2000 × 0.9 × 95.92% × 98.5% × 98.93% × 99.67% - (35+5) × 1=1636.91kWh、
エネルギー貯蔵システムの AC 側の放電効率は 1636.91 ÷ (2000 × 0.9)=90.94% です。
(3) エネルギー貯蔵装置の効率（上式によれば双方向の効率を利用する必要がある）
エネルギー貯蔵デバイスの効率の定義によれば、エネルギー貯蔵デバイスの効率は次のように取得できます。
Φ=Φ 1 × Φ 2 × Φ 3 × Φ 4=92% × 97.02% × 99.34% × 97.87%=86.78%.
(4) 発電所の総合効率
評価サイクルを完全充電放電、つまり待機条件を考慮せずに 1 時間充電して 1 時間放電すると仮定すると、発電所の 1 サイクルでの総合効率=1 サイクルでの放電エネルギー ÷ 充電1 サイクルの量=1636.91 ÷ 1972.12=83.00%。
評価サイクルを 1 日とすると、1 日あたり 1 サイクル、つまり 1 時間充電、1 時間放電、22 時間待機します。 1 日あたりの放電容量は 1 回の放電容量で、前文では 1972.12 kWh と計算されます。 1 回の充電容量 1972.12 kWh に加えて、1 日あたりの充電容量は待機中の補機システムの電力損失も考慮する必要があります。 （前回の計算では、蓄電池室の補機電力消費量は1日あたり249kWhでした。ただし、充放電電力を計算する過程で、充放電後2時間以内の補機電力消費量はすでに考慮されています）この部分は繰り返しカウントできません。)
全体として、エネルギー貯蔵発電所の 1 日あたりの総合効率は次のように計算されます: 1 日あたりの放電エネルギー ÷ 1 日あたりの充電量=1636.91 ÷ (1972.12+249-40 × 2)=76.45%。