1、儲能電站係統效率定義

電站綜合效率

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為評價周期內，儲能電站生產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準》：

儲能裝置效率應根據電池效率、功率變換係統效率、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於92%（雙向），在0.5C倍率下，電池的充放電轉換效率不小於94%（雙向）；

Φ2：功率變換係統效率，包括整流效率和逆變效率；根據市場PCS生產情況，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。

2、儲能電站輔助係統損耗

儲能電站作為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係統的安全穩定運行，例如：一體化電源係統、照明係統、安防係統、火災報警係統、環境係統、暖通係統、自動化係統等。這些係統作為儲能電站的輔助係統來保證儲能係統的可靠運行，因此輔助設備的耗電量也占儲能電站總能耗的較大比重。

儲能係統可能處於運行狀態或未運行狀態（待機狀態），對於參與電網削峰填穀的儲能電站，若運行策略為一天完成一充一放，充放電倍率為0.5C，則在充放電狀態（2h）時處於運行狀態，其餘時間儲能係統為未運行狀態。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，主要的不同點在於暖通係統在運行狀態時開啟，在非運行狀態時不開啟或偶爾開啟。

儲能係統主要的輔助設備耗電功率在電池預製艙，主要的耗電設備是工業空調。工業空調作為電池預製艙的熱管理關鍵設備，在儲能係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。電池預製艙的空調主要在儲能係統的運行狀態全力開啟，非運行狀態時通常開啟內循環出風，不製冷，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為2h，兩充兩放，空調的運行時長約為4h。

不同季節對空調的耗電影響也比較大。空調的製冷量和戶外環境的溫度也有關係，當夏季環境溫度較高時，製冷效果較差，因此工作時長會加長。在冬季雖然環境溫度低，製冷效果好，儲能係統工作時的製冷工作時長較別的季節短，但是在儲能不運行時，還需要啟動製熱功能，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。

3、案例分析

係統概述與損耗

某儲能電池艙配置規模為2MW/2MWh，主要耗電設備包括空調、電池管理係統（BMS）、風扇、照明等，儲能係統運行方式為參與電網削峰填穀，運行工況為1C充放電，循環次數為1次。配置冷暖空調2台，單台空調的最大製冷功率為17.5kW，2台共35kW，單台空調的最大製熱功率為15kW，2台共30kW。當空調采用內循環方式運行時，單台空調的耗電量為2kW，2台共4kW。其他用電設備包括電池管理係統（BMS）、風扇（安裝於每個電池模組）、照明燈等，供電容量最大約5kW。

（1）輔助係統損耗

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，對於夏季場景，空調需要以製冷方式運行約3h，耗電量為3h×35kW=105kWh，其餘時間為內循環方式，耗電量為21h×4kW=84kWh，總計為189kWh。其他用電設備考慮大部分時間不會同時滿功率運行，如果同時係數按0.5考慮，則其他用電設備的全天耗電量約為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（參與電網削峰填穀、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。

（2）電力線路效率

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

（3）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》，35kV 2000kVA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，變壓器效率為：（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，注意輔助係統用電在充電和放電過程中均作為負荷損耗考慮。計算儲能係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）儲能係統充電效率（僅考慮充電過程應利用單向效率）

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

交流側初始充電量=（係統額定容量×充放電深度）÷電池係統充電效率÷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小時過程內輔助係統滿負載運行）=2000×0.9÷95.92%÷98.5%÷98.93%÷99.67%+（35+5）×1=1972.12kWhl，

儲能係統交流側充電效率=（2000×0.9）÷1972.12=91.27%。

（2）儲能係統放電效率（僅考慮放電過程應利用單向效率）

交流側初始放電能量=（係統額定容量×充放電深度）×電池係統充電效率×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小時過程內輔助係統滿負載運行）=2000×0.9×95.92%×98.5%×98.93%×99.67%-（35+5）×1=1636.91kWh，

儲能係統交流側放電效率=1636.91÷（2000×0.9）=90.94%。

（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為：

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

（4）電站綜合效率

假設評價周期為一次滿充滿放，即充電1h，放電1h，不考慮待機情況，則一次循環的電站綜合效率=一次循環放電能量÷一次循環充電量=1636.91÷1972.12=83.00%。

假設評價周期為1天，每天循環1次，即充電1h，放電1h，待機22小時。日放電量為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係統用電損耗。（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%。

（文章來源 ：數能儲聞）

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