電化學(xué)儲(chǔ)能雖然不是一個(gè)新興事物，但鑒于儲(chǔ)能系統(tǒng)是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的綜合產(chǎn)品，電池技術(shù)的快速更迭，外加應(yīng)用場(chǎng)景不同而存在較大差異，尤其在實(shí)際工程招投標(biāo)中關(guān)于核心技術(shù)指標(biāo)經(jīng)常會(huì)不清不楚，給使用方、投資方和監(jiān)管方帶來(lái)一系列麻煩。有基于此，“儲(chǔ)能100人”近期推出關(guān)于電化學(xué)儲(chǔ)能的系列科普文章，希望大家能夠更好地認(rèn)識(shí)電化學(xué)儲(chǔ)能。
一、關(guān)于容量
儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)）的容量（Wh，kWh，MWh，GWh）由所處的應(yīng)用場(chǎng)景不同而存在較大的差異，有時(shí)指安裝容量，有時(shí)指充電容量，有時(shí)指放電容量，以下分別介紹：
安裝容量A：儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)）根據(jù)所使用的電芯容量（標(biāo)稱(chēng)容量，一般指Ah，例如120Ah，電壓U），N串M并之后形成Pack，則Pack安裝容量即為U*N*M*120，單位為Wh，i個(gè)Pack串聯(lián)后形成電池簇，則單簇容量為U*N*M*120*i，單位為Wh，若一套儲(chǔ)能系統(tǒng)包含n簇，則該儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝容量A= U*N*M*120*i*n，單位為Wh，或者kWh、MWh等。安裝容量會(huì)直接影響儲(chǔ)能電站建設(shè)的一次投資。
充電容量B：充電容量的界定一般在并網(wǎng)點(diǎn)位置（35kV、10kV、6kV、3.3kV、1140V、690V、380V、220V等），指從并網(wǎng)點(diǎn)往下開(kāi)始算，包含了充電過(guò)程中的線(xiàn)路損耗、變壓器損耗、濾波器損耗、電抗器損耗、PCS損耗、電池?fù)p耗、電池充電電量，以及接入PCS低壓側(cè)和直流側(cè)的所有輔助電源、控制電源等的損耗。由于電池系統(tǒng)在實(shí)際使用中限制了充放電深度DOD，電池的實(shí)際可充電量?jī)H為安裝容量的70~90%，電芯根據(jù)充放電倍率不同又有5~15%的循環(huán)損耗。所以充電容量B=線(xiàn)損+變壓器損耗（如有）+濾波器損耗（如有）+電抗器損耗（如有）+PCS損耗+電池充電損耗+輔助控制電源損耗（如有）+電池充電電量（DOD*安裝容量A）。對(duì)于調(diào)峰電站建設(shè)的儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)），充電容量B直接影響收益，但充電容量中除電池充電電量以外的所有部分都直接影響運(yùn)營(yíng)成本。
放電容量C：放電容量的界定和充電容量的界定一樣都是在并網(wǎng)點(diǎn)位置，是從電池放出的電量中扣除了放電過(guò)程中的線(xiàn)路損耗、變壓器損耗、濾波器損耗、電抗器損耗、PCS損耗、電池?fù)p耗，以及接入PCS低壓側(cè)和直流側(cè)的所有輔助電源、控制電源等的損耗。所以放電容量C=電池充電電量（DOD*安裝容量A）-線(xiàn)損-變壓器損耗（如有）-濾波器損耗（如有）-電抗器損耗（如有）-PCS損耗-電池充電損耗-輔助控制電源損耗（如有）。對(duì)于新能源電站和用戶(hù)側(cè)的儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)），系統(tǒng)集成商集成水平的高低決定了儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電量，而并網(wǎng)側(cè)的放電容量是直接影響經(jīng)濟(jì)性，所以應(yīng)該是業(yè)主方和投資方關(guān)注、考核的要點(diǎn)。提供詳細(xì)計(jì)算書(shū)是對(duì)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)審核的重要保障。
容量變化率α：儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)）一旦建成，在不進(jìn)行更換電芯（池）和擴(kuò)容等操作的前提下，安裝容量A是不會(huì)發(fā)生變化的。但對(duì)于充電容量B和放電容量C，由于儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)）運(yùn)行過(guò)程，電芯特性（內(nèi)阻、容量）、組成方式（串、并聯(lián)）、集成方案、控制均衡策略、散熱不均和更換缺陷電芯（池）等原因，會(huì)呈現(xiàn)出過(guò)快或較為合理的衰減變化，將此定義為容量變化率α，單位為x%/年。容量變化率在儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)）的全壽命周期中也是不斷在變化的，主要跟電芯特性（內(nèi)阻、容量）、組成方式（串、并聯(lián)）、集成方案、控制均衡策略、散熱不均和更換缺陷電芯（池）等密切相關(guān)。根據(jù)國(guó)內(nèi)已建成的儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)）數(shù)據(jù)看，不管是充電還是放電，容量變化率在1~20%/年，比較值得借鑒的是有些項(xiàng)目投運(yùn)一年后的放電容量降到了初始值的64%，容量變化率過(guò)大，直接影響電站技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。所以容量變化率應(yīng)該納入儲(chǔ)能電站建設(shè)的考核指標(biāo)。提供已有項(xiàng)目的運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)該指標(biāo)有重要的保障意義。
二、關(guān)于效率
不管是投資方還是業(yè)主方，儲(chǔ)能電站的效率都是各方非常關(guān)注的要點(diǎn)，但關(guān)于效率的界定方式各方存在較大差異，比如充電效率、放電效率、系統(tǒng)效率、綜合效率等，而實(shí)際上真正關(guān)心的應(yīng)該只有一個(gè)，即綜合循環(huán)效率。
綜合效率η：綜合效率的測(cè)量點(diǎn)應(yīng)該是并網(wǎng)點(diǎn)，是指放電電量（近似認(rèn)為放電容量C）與充電容量B和輔助控制電源的比值，即綜合效率η=放電電量/(充電容量B+所有輔助控制電源（含冷卻系統(tǒng)、監(jiān)控等）)*100%。綜合效率η反映的是儲(chǔ)能電站的運(yùn)維成本和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，是對(duì)儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)）所有設(shè)備性能和集成水平的綜合考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)已建成的儲(chǔ)能電站看，綜合效率在65~91%之間，差異不可謂不大，所以招標(biāo)項(xiàng)目中提供詳細(xì)計(jì)算書(shū)是非常有必要的,真實(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合效率是要經(jīng)的起專(zhuān)家們技術(shù)理論計(jì)算和審核的，而不是說(shuō)多少就多少，不要等項(xiàng)目投運(yùn)的時(shí)候離承諾值差別很大時(shí)才發(fā)現(xiàn)，目前行業(yè)都沒(méi)人監(jiān)管這個(gè)這個(gè)指標(biāo)。
三、關(guān)于溫度
目前電化學(xué)儲(chǔ)能電站的能量載體主要是鋰離子電池，而鋰離子電池的安全性、壽命、容量、充放電倍率和效率等與其自身的運(yùn)行溫度密切相關(guān)，目前主流的磷酸鐵鋰電池LFP要求運(yùn)行環(huán)境溫度為25℃，在這個(gè)溫度下電池才能達(dá)到其設(shè)計(jì)指標(biāo)，儲(chǔ)能電站才能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。如何均衡控制電池溫度，是保障電池性能一致性，避免部分電芯頻繁故障、過(guò)早衰減、降低充/放電容量和保障儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)）的重要保障措施。所以如何精準(zhǔn)控制、均衡控制電池溫度尤其重要。根據(jù)國(guó)內(nèi)已建成的儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)）數(shù)據(jù)，在同一集裝箱內(nèi)部，不同電池簇電芯環(huán)境溫度最高和最低值最大相差15℃，最小相差3℃，差距過(guò)于巨大。所以同一集裝箱內(nèi)部不同電池簇間溫度極差應(yīng)該納入儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)）集成水平的重要考核指標(biāo)。
四、充-放電轉(zhuǎn)換時(shí)間
更短的充-放電轉(zhuǎn)換時(shí)間可以為火電AGC調(diào)頻帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)收益；避免新能源電站一次調(diào)頻不合格帶來(lái)考核罰款，平滑新能源電站出力從而增加上網(wǎng)電量帶來(lái)更多經(jīng)濟(jì)效益，快速的無(wú)功補(bǔ)償可確保新能源電站在SVG檢修時(shí)的無(wú)功響應(yīng)；備電保電過(guò)程快速切換工況可確保重要負(fù)載工作的連續(xù)性，避免給生產(chǎn)帶來(lái)重大損失。所以?xún)?chǔ)能系統(tǒng)的充-放電轉(zhuǎn)換時(shí)間在火電AGC調(diào)頻、新能源電站一次調(diào)頻與平滑功率、備電保電等應(yīng)用方面意義重大。
儲(chǔ)能電站的充-放電轉(zhuǎn)換時(shí)間不等同于單臺(tái)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充-放電轉(zhuǎn)換時(shí)間。目前單臺(tái)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充-放電轉(zhuǎn)換時(shí)間基本維持在100ms左右，最短的僅3ms，但當(dāng)多套儲(chǔ)能系統(tǒng)組成儲(chǔ)能電站后，由于需要協(xié)調(diào)同步、追蹤控制等原因，根據(jù)國(guó)內(nèi)外已建成的儲(chǔ)能電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，電站級(jí)充-放電轉(zhuǎn)換（80%以上有功或無(wú)功轉(zhuǎn)換）時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)24s，最短的僅10ms以?xún)?nèi)。所以?xún)?chǔ)能電站級(jí)的充放電轉(zhuǎn)換時(shí)間應(yīng)該納入考核指標(biāo)，提供檢測(cè)報(bào)告是非常有必要的。
五、關(guān)于并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)
并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)不同于型式試驗(yàn)。型式試驗(yàn)以?xún)?chǔ)能系統(tǒng)（抑或PCS）生產(chǎn)廠家或集成廠家送檢，按照《GB_T 34120-2017 電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能變流器技術(shù)規(guī)范》《GB_T 34133-2017 儲(chǔ)能變流器檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》《GBT 34131-2017 電化學(xué)儲(chǔ)能電站用鋰離子電池管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。而真正儲(chǔ)能電站的并網(wǎng)測(cè)試應(yīng)該在儲(chǔ)能電站建成后現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)《GB_T 36547-2018電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》《GB∕T 36548-2018 電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)測(cè)試規(guī)范》進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，其中涉及到的非常重要的高、低電壓穿越等功能更是儲(chǔ)能電站是否合格、是否符合并網(wǎng)要求非常重要的指標(biāo)，提供檢測(cè)報(bào)告是非常有必要的。
目前國(guó)內(nèi)在并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)方面做得最全面的是南方電網(wǎng)廣東電科院根據(jù)儲(chǔ)能并網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，采用定制化的儲(chǔ)能測(cè)試設(shè)備，對(duì)區(qū)內(nèi)大部分已建、在建儲(chǔ)能電站進(jìn)行并網(wǎng)性能測(cè)試，效果顯著。另外中國(guó)電科院儲(chǔ)能所和電工所也在進(jìn)行相關(guān)的研究，在國(guó)內(nèi)更多的儲(chǔ)能電站開(kāi)展并網(wǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，以此確保儲(chǔ)能電站涉網(wǎng)性能的可靠與穩(wěn)定。
