Rumus Perhitungan Efisiensi Untuk Sistem Pembangkit Listrik Penyimpanan Energi

1. Definisi efisiensi sistem pembangkit listrik penyimpanan energi

Efisiensi pembangkit listrik yang komprehensif

Menurut GBT 36549-2018 "Indikator Operasi dan Evaluasi Pembangkit Listrik Penyimpanan Energi Elektrokimia", efisiensi komprehensif pembangkit listrik penyimpanan energi harus berupa rasio listrik di jaringan dan listrik di luar jaringan selama proses produksi dan operasi. pembangkit listrik penyimpan energi selama periode evaluasi, yaitu jumlah total listrik yang disalurkan dari pembangkit listrik penyimpan energi ke jaringan listrik melalui meteran gerbang antara pembangkit listrik penyimpan energi dan jaringan listrik selama periode evaluasi/jumlah total listrik diterima oleh pembangkit listrik penyimpan energi dari jaringan.

Efisiensi perangkat penyimpanan energi

Menurut GB/T 51437-2021 "Standar Desain untuk Pembangkit Listrik Gabungan Tenaga Angin, Tenaga Surya, dan Penyimpanan Energi":

Efisiensi perangkat penyimpanan energi harus dihitung berdasarkan faktor-faktor seperti efisiensi baterai, efisiensi sistem konversi daya, efisiensi saluran listrik, dan efisiensi transformator dengan menggunakan rumus berikut:

Φ=Φ₁×Φ₂×Φ₃×Φ₄

Φ 1: Efisiensi baterai, efisiensi baterai penyimpan energi dalam menyelesaikan siklus pengisian dan pengosongan, yaitu perbandingan jumlah listrik yang dikeluarkan oleh badan baterai dengan jumlah listrik yang diisi. Menurut kinerja teknis baterai penyimpan energi, efisiensi konversi pelepasan muatan baterai tidak kurang dari 92% (dua arah) pada laju 1C, dan tidak kurang dari 94% (dua arah) pada laju 0.5C;

Φ 2: Efisiensi sistem konversi daya, termasuk efisiensi rektifikasi dan efisiensi inverter; Menurut situasi produksi pasar PCS, umumnya diambil 98,5% (satu arah);

Φ 3:Efisiensi saluran listrik, mempertimbangkan efisiensi setelah hilangnya transmisi dua arah kabel AC/DC;

Φ 4:Efisiensi trafo, memperhitungkan efisiensi setelah mempertimbangkan rugi-rugi transformasi dua arah trafo.

2. Hilangnya sistem bantu pada pembangkit listrik penyimpan energi

Secara keseluruhan yang mewujudkan fungsi tertentu, pembangkit listrik penyimpanan energi mengandalkan sejumlah besar peralatan tambahan untuk memastikan pengoperasian sistem penyimpanan energi yang aman dan stabil selama operasi, seperti sistem tenaga terintegrasi, sistem penerangan, sistem keamanan, sistem alarm kebakaran. , sistem lingkungan, sistem HVAC, sistem otomasi, dll. Sistem ini berfungsi sebagai sistem tambahan untuk pembangkit listrik penyimpanan energi untuk memastikan pengoperasian yang andal, oleh karena itu konsumsi daya peralatan tambahan juga menyumbang sebagian besar dari total konsumsi energi energi pembangkit listrik penyimpanan.

Sistem penyimpanan energi mungkin sedang beroperasi atau tidak beroperasi (keadaan siaga). Untuk pembangkit listrik penyimpanan energi yang berpartisipasi dalam pencukuran puncak jaringan dan pengisian lembah, jika strategi operasinya adalah menyelesaikan satu pengisian daya dan satu pengosongan per hari dengan laju pelepasan muatan sebesar 0,5C, sistem penyimpanan energi akan beroperasi selama status pengosongan muatan (2 jam), dan tidak beroperasi selama sisa waktu. Mengenai status pengoperasian, status pengoperasian peralatan bantunya berbeda dengan status tidak beroperasi. Perbedaan utamanya adalah sistem HVAC dihidupkan dalam keadaan beroperasi dan tidak dihidupkan atau kadang-kadang dihidupkan dalam keadaan tidak beroperasi.

Peralatan bantu utama dari sistem penyimpanan energi mengkonsumsi daya di kompartemen prefabrikasi baterai, dan peralatan konsumsi daya utama adalah AC industri. Pendingin udara industri, sebagai peralatan manajemen termal utama untuk kompartemen prefabrikasi baterai, merupakan perangkat penting selama pengoperasian sistem penyimpanan energi. Hal ini terutama digunakan untuk menjaga suhu pengoperasian peralatan penyimpanan energi dan memastikan kinerja optimal sel penyimpanan energi. Konsumsi daya peralatan bantu terutama terkait dengan strategi operasional, musim, dan faktor lainnya. AC pada kompartemen baterai prefabrikasi sebagian besar dihidupkan sepenuhnya saat sistem penyimpanan energi beroperasi. Saat tidak beroperasi, saluran keluar udara sirkulasi internal biasanya menyala, tanpa pendinginan, dan konsumsi daya tidak tinggi. Oleh karena itu, strategi kerja sehari-hari memiliki pengaruh yang signifikan terhadap konsumsi daya AC. Dengan sekali pengisian dan satu kali pengosongan per hari, AC bekerja sekitar 2 jam per hari. Dengan dua kali pengisian dan dua kali pengosongan, AC bekerja sekitar 4 jam.

Perbedaan musim juga berdampak signifikan terhadap konsumsi daya AC. Kapasitas pendinginan sebuah AC juga berhubungan dengan suhu lingkungan luar. Ketika suhu lingkungan tinggi di musim panas, efek pendinginannya buruk, sehingga jam kerja akan diperpanjang. Di musim dingin, meskipun suhu sekitar rendah dan efek pendinginannya baik, waktu kerja pendinginan sistem penyimpanan energi lebih pendek dibandingkan musim lainnya. Namun ketika penyimpanan energi tidak berjalan, fungsi pemanas tetap perlu diaktifkan untuk memastikan suhu kerja sel baterai penyimpan energi. Oleh karena itu, konsumsi daya relatif tinggi di musim dingin dan musim panas.

3. Analisis kasus

Ikhtisar dan Kerugian Sistem

Skala konfigurasi kompartemen baterai penyimpan energi tertentu adalah 2MW/2MWh, dan peralatan konsumsi daya utama meliputi AC, sistem manajemen baterai (BMS), kipas angin, penerangan, dll. Mode pengoperasian sistem penyimpanan energi adalah untuk berpartisipasi dalam pencukuran puncak dan pengisian lembah jaringan listrik, dan kondisi pengoperasian adalah pengisian dan pengosongan 1C, dengan satu siklus. Konfigurasikan 2 unit AC, dengan daya pendinginan maksimum 17,5kW untuk setiap unit, total 35kW untuk 2 unit. Daya pemanasan maksimum untuk setiap unit adalah 15kW, total 30kW untuk 2 unit. Ketika AC beroperasi dalam mode sirkulasi internal, konsumsi daya satu AC adalah 2kW, dan total konsumsi daya dua AC adalah 4kW. Perangkat listrik lainnya termasuk sistem manajemen baterai (BMS), kipas angin (dipasang di setiap modul baterai), perlengkapan penerangan, dll., dengan kapasitas catu daya maksimum sekitar 5kW.

(1) Hilangnya sistem bantu

Berdasarkan hasil pengujian di lokasi, lakukan satu siklus pengisian dan pengosongan penuh dalam kondisi pengoperasian 1C. Untuk skenario musim panas, AC perlu beroperasi dalam mode pendinginan selama sekitar 3 jam, dengan konsumsi daya 3 jam x 35 kW=105 kWh. Sisa waktunya berada dalam mode siklus internal, dengan konsumsi daya 21 jam x 4 kW=84 kWh, totalnya 189 kWh. Mengingat peralatan listrik lain tidak akan beroperasi pada daya penuh pada waktu yang sama hampir sepanjang waktu, jika faktor simultan dianggap sebagai {{10}}.5, konsumsi daya harian peralatan listrik lainnya adalah sekitar 5kW × 24 jam × 0.5=60kWh.

Terlihat bahwa berdasarkan hasil pengujian di lokasi dan konsumsi daya peralatan listrik lainnya, dalam skenario musim panas, dengan asumsi mode pengoperasian dan kondisi pengoperasian (berpartisipasi dalam pencukuran puncak jaringan, pengisian dan pengosongan 1C, dan 1 pengisian dan siklus pengosongan), konsumsi daya harian AC dan peralatan listrik lainnya di kompartemen baterai penyimpan energi adalah sekitar 249 kWh.

(2) Efisiensi saluran listrik

Ketika kabel DC dan AC melewatkan arus, mereka menghasilkan panas yang hilang. Efisiensi searah sisi DC sekitar 99,83%, efisiensi searah sisi tegangan rendah transformator sisi AC PCS sekitar 99,95%, dan efisiensi searah sisi AC tegangan tinggi sekitar 99,89%. Mengingat kerugian searah, efisiensi saluran listrik adalah 99,67%; Mengingat rugi-rugi dua arah, efisiensi saluran listrik adalah 99,34%.

(3) Efisiensi transformator

Trafo tipe kering yang umum digunakan dalam proyek ini, menurut GB/T 10228-2015 "Parameter Teknis dan Persyaratan untuk Trafo Daya Tipe Kering", memiliki indikator kerugian berikut untuk trafo daya pengatur tegangan tak tereksitasi 35kV 2000kVA:

Tidak ada kehilangan beban: 4,23kW;

Kehilangan beban: 17.2kW (100 derajat);

Pada operasi daya terukur, efisiensi transformator adalah (2000-4.23-17.2) ÷ 2000=98.93%, sehingga efisiensi dua arah transformator adalah 98,93% × 98,93%{{9 }},87%.

Statistik efisiensi

Saat menghitung efisiensi pembangkit listrik penyimpan energi, perhatian harus diberikan pada arah aliran energi, dan konsumsi listrik sistem tambahan harus dianggap sebagai kehilangan beban selama proses pengisian dan pengosongan. Saat menghitung efisiensi sistem penyimpanan energi, perlu menggabungkan definisi standar untuk menentukan apakah penerapan perhitungannya adalah efisiensi dua arah atau efisiensi satu arah. Statistik efisiensi model di atas adalah sebagai berikut:

Analisis efisiensi

(1) Efisiensi pengisian daya sistem penyimpanan energi (hanya mempertimbangkan efisiensi searah selama proses pengisian)

Dengan asumsi SOC sistem baterai konsisten dan kedalaman pengisian dan pengosongan dianggap 90%, jika sistem penyimpanan energi 2MWh perlu terisi penuh dalam 1 jam, energi pengisian awal pada sisi AC harus:

Kapasitas pengisian awal pada sisi komunikasi{{0}}(kapasitas terukur sistem x kedalaman pengisian dan pengosongan) qian efisiensi pengisian daya sistem baterai efisiensi rektifikasi konverter penyimpan energi efisiensi transformator saluran listrik efisiensi+konsumsi daya peralatan bantu (dengan mempertimbangkan pengoperasian beban penuh sistem bantu dalam waktu 1 jam setelah pengisian)=2000 × 0,9 yani 95,92% 98,5% 98,93% 99,67%+(35+5) × 1=1972.12kWhl,

Efisiensi pengisian daya sisi AC sistem penyimpanan energi adalah (2000 × 0,9) 1972.12=91,27%.

(2) Efisiensi pelepasan sistem penyimpanan energi (hanya mempertimbangkan efisiensi searah selama proses pelepasan)

Energi pelepasan awal pada sisi komunikasi{{0}}(kapasitas terukur sistem x kedalaman pengisian dan pengosongan) x efisiensi pengisian sistem baterai x efisiensi inverter dari konverter penyimpanan energi x efisiensi transformator x saluran listrik efisiensi - konsumsi daya peralatan bantu (dengan mempertimbangkan pengoperasian beban penuh sistem bantu dalam waktu 1 jam setelah pengisian daya)=2000 × 0,9 × 95,92% × 98,5% × 98,93% × 99,67% - (35+5) × 1=1636.91kWh,

Efisiensi pelepasan sisi AC sistem penyimpanan energi adalah 1636,91 berarti (2000 × 0,9)=90,94%.

(3) Efisiensi perangkat penyimpan energi (menurut rumus di atas, efisiensi dua arah harus digunakan)

Menurut definisi efisiensi alat penyimpan energi, efisiensi alat penyimpan energi dapat diperoleh sebagai:

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

(4) Efisiensi pembangkit listrik yang komprehensif

Dengan asumsi siklus evaluasi adalah pengosongan muatan penuh, yaitu pengisian daya selama 1 jam dan pengosongan selama 1 jam, tanpa mempertimbangkan kondisi siaga, efisiensi komprehensif pembangkit listrik dalam satu siklus=pengosongan energi dalam satu siklus pengisian jumlah dalam satu siklus=1636.91 1972.12=83.00%.

Dengan asumsi siklus evaluasi adalah 1 hari, dengan 1 siklus per hari, yaitu charge selama 1 jam, discharging selama 1 jam, dan standby selama 22 jam. Kapasitas debit harian adalah 1 kapasitas debit, yang dihitung sebesar 1972,12 kWh pada teks sebelumnya. Selain kapasitas 1 charge sebesar 1972,12 kWh, kapasitas pengisian harian juga perlu mempertimbangkan hilangnya daya sistem bantu selama masa standby. (Pada perhitungan sebelumnya, konsumsi listrik tambahan pada ruang baterai penyimpan energi adalah 249kWh per hari. Namun dalam proses penghitungan daya pengisian dan pengosongan, konsumsi listrik tambahan dalam waktu 2 jam setelah pengisian dan pengosongan sudah diperhitungkan. menjadi 40kWh per jam. Bagian ini tidak dapat dihitung berulang kali.)

Secara keseluruhan, efisiensi komprehensif harian pembangkit listrik penyimpan energi dihitung sebagai berikut: energi pelepasan harian ÷ pengisian daya harian=1636.91 ÷ (1972.12+249-40 × 2)=76.45%.