儲(chǔ)能是能源**的發(fā)展方向，電池儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)效益較低。上海UPS不間斷電源儲(chǔ)能(SPS)是一種很好的儲(chǔ)能應(yīng)用模式。列舉了UPS系統(tǒng)和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的痛點(diǎn)。SPS的技術(shù)問題及解決方案：SPS**電池容量配置的計(jì)算方法：SPS的附加效益分析和經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算。
現(xiàn)**活不斷產(chǎn)生和要求大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心。隨著5G、無人駕駛、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心將以驚人的速度發(fā)展。，數(shù)據(jù)中心是用電大戶，因此數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗、節(jié)約用電成本的研究是數(shù)據(jù)中心建設(shè)的重點(diǎn)，不間斷電源(UPS)在數(shù)據(jù)中心的廣泛應(yīng)用為節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用提供了先天條件。因此，UPS儲(chǔ)能成為近年來數(shù)據(jù)中心節(jié)能的熱門話題。本文分享了UPS儲(chǔ)能聯(lián)合供電在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的新概念。
1 UPS和儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用及痛點(diǎn)。
(1)UPS應(yīng)用及痛點(diǎn)。
不間斷電源的應(yīng)用。
UPS在停電時(shí)為重要設(shè)備供電。a類數(shù)據(jù)中心安裝柴油發(fā)電機(jī)時(shí)，要求UPS電池的備份時(shí)間不低于15分鐘，通常使用鉛酸電池。為了保證數(shù)據(jù)中心信息設(shè)備的供電質(zhì)量和可靠性，UPS是必須的，與經(jīng)濟(jì)效益無關(guān)。
UPS痛點(diǎn)。
由于罕見的停電，整個(gè)電池生命周期的放電次數(shù)非常少，電池成為休眠資產(chǎn)，造成資源浪費(fèi)。
UPS電池長期處于浮動(dòng)狀態(tài)，健康狀態(tài)不明；
一般使用鉛酸電池，4 ~ 5年更換一次。
(2)儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用及痛點(diǎn)。
儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用。
儲(chǔ)能系統(tǒng)主要是削峰填谷，利用峰谷電價(jià)差進(jìn)行套利。儲(chǔ)能系統(tǒng)不是必須的，沒有經(jīng)濟(jì)效益就沒有安裝價(jià)值。
儲(chǔ)能系統(tǒng)的痛點(diǎn)。
峰谷各地電價(jià)不一在很多地方，峰谷的電價(jià)差很小，甚至連建立電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資成本都無法收回。即使在峰谷，電價(jià)差異較大的地方，電池儲(chǔ)能的投資收益也不是很高，很難引起大規(guī)模的投資。
純儲(chǔ)能項(xiàng)目回報(bào)期一般為7 ~ 8年，用戶或投資者不愿意投資；
因?yàn)樯疃确烹姇?huì)影響電池壽命，所以儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池的部分容量要預(yù)留，不能使用(鉛碳電池要預(yù)留30% ~ 40%)，這也是一種資源浪費(fèi)。
2 SPS系統(tǒng)概念。
不間斷電源儲(chǔ)能電源(簡稱SPS系統(tǒng))是指集不間斷電源和儲(chǔ)能于一體的系統(tǒng)。其理念是增加配置電池的容量，將鉛酸電池?fù)Q成鉛碳電池，在電價(jià)低的晚上充電，在電價(jià)高的白天釋放部分電量，進(jìn)行峰谷套利，剩余電量用于UPS備用。偶爾斷電時(shí)，電池放電到80% ~ 99%，對電池壽命影響不大。(1)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)的組成。
BESS主要由電池系統(tǒng)(BS)、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)、電池監(jiān)控系統(tǒng)(BMS)和能量管理系統(tǒng)(EMS)組成。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，為了方便設(shè)計(jì)、管理和控制，通常將電池系統(tǒng)、PCS和BMS重組為模塊化的BESS，而EMS主要用于監(jiān)控、管理和控制一個(gè)或多個(gè)模塊化的BESS。圖1是BESS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
(2)不間斷電源儲(chǔ)能系統(tǒng)。
SPS是UPS和UPS BESS的組合，是儲(chǔ)能和備份的結(jié)合；
SPS理念是在新建UPS系統(tǒng)中采用適合頻繁放電的優(yōu)化UPS系列，增加UPS的電池容量，以鉛碳電池替代鉛酸電池，以峰谷電價(jià)充放電，每天釋放部分電池電量進(jìn)行套利，剩余電量滿足UPS的備份時(shí)間要求；
(3)偶爾斷電時(shí)放電達(dá)到80% ~ 99%，對電池壽命影響不大；
50% 30% DOD(兩次充電兩次放電)和可循環(huán)3300天的鉛碳電池，可以每天使用9年，是一般鉛酸電池的兩倍。
(3)SPS系統(tǒng)與電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的比較。
UPS優(yōu)化后，SPS具備UPS和PCS功能，UPS的優(yōu)化成本遠(yuǎn)比一臺PCS便宜；
本來UPS用的是2套鉛酸電池(比如)，現(xiàn)在用的是4套鉛碳電池，只增加了2套電池的成本，比儲(chǔ)能系統(tǒng)中4套鉛碳電池的投資要少得多；
UPS一般有電池房，不需要設(shè)置單個(gè)集裝箱，節(jié)省投資；
UPS和電池室有空調(diào)，無需安裝額外設(shè)備；
UPS和電池房空調(diào)的電費(fèi)已經(jīng)包含在原成本中，不會(huì)從儲(chǔ)能收入中扣除。
可以看出，SPS系統(tǒng)增加的投資(兩塊鉛碳電池和UPS的優(yōu)化成本)遠(yuǎn)小于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。SPS系統(tǒng)與電池儲(chǔ)能系統(tǒng)對比見表1。
(4)SPS存在的問題及解決方案(4)。
SPS有問題。
大功率放電會(huì)嚴(yán)重影響鉛酸/鉛碳電池的壽命。
高功率電池的放電容量遠(yuǎn)低于鉛酸/鉛碳電池。
電池的額定容量；
隨著電池容量的增加，SPS的充電容量也要增加。
當(dāng)電池**多次改變充放電模式時(shí)，SPS的可靠性可能會(huì)受到影響。SPS溶液。
SPS的不間斷電源應(yīng)具有與市電聯(lián)合供電的功能。
SPS電池以0.1C的固定功率向負(fù)載供電，不足的負(fù)載功率由市電供電。這樣可以降低電池的放電功率，保持電池的循環(huán)壽命，提高電池的可放電容量。
增加SPS充電容量；
不間斷電源制造商需要優(yōu)化不間斷電源?？刂撇呗苑譃閮?chǔ)能模式和應(yīng)急模式。該設(shè)備不僅要適合每天的日常放電和多次充放電轉(zhuǎn)換，還要保持ups原有的安全性和可靠性。
3 SPS電池容量配置計(jì)算方法。
SPS的電池容量配置是根據(jù)儲(chǔ)能放電深度(DOD)和UPS所需的待機(jī)時(shí)間來計(jì)算的。計(jì)算方法和原理如下：
不間斷電源需要：待機(jī)15分鐘。按照鉛酸電池的標(biāo)準(zhǔn)，電池壽命結(jié)束時(shí)剩余80%的放電容量等于12分鐘。如果按50%DOD計(jì)算，SPS應(yīng)滿足電池終端放電12 min的要求，SPS電池容量配置為40min。
計(jì)算原理：
SPS的電池容量按40min配置，SPS每天0.1C放電50%，相當(dāng)于滿電放電20min，剩余滿電電池待機(jī)時(shí)間為20min。電池結(jié)束時(shí)，滿電總放電時(shí)間為32分鐘(80%)，每天0.1C仍有50%放電(相當(dāng)于滿電20分鐘)，滿電剩余待機(jī)時(shí)間為12分鐘。
4個(gè)SPS的附加效益分析和經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算。
(1)SPS附加福利。
(1)如上SPS配備40min電池，放電前備用電源備用時(shí)間為40min，儲(chǔ)能放電后備用電源備用時(shí)間為20min，均超過15min備用電源要求；
當(dāng)UPS不加儲(chǔ)能時(shí)，電池以浮充方式使用，電池健康狀態(tài)未知。在SPS每天充放電的同時(shí)，可以從電池的放電電壓中準(zhǔn)確得知電池健康狀況，這是*有用的非經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
(3)峰谷電價(jià)差套利不僅可以回收增加的設(shè)備成本，還可以節(jié)約用電成本；
鉛碳電池充放電50%DOD可使用10年，是鉛酸電池的兩倍。它可以節(jié)省在生命周期中更換一次電池的成本。
(2)鉛碳電池經(jīng)濟(jì)分析實(shí)例(見表2)。
根據(jù)以下條件：
不間斷電源按500千伏安計(jì)算；
電價(jià)是根據(jù)峰谷， 江蘇省；的平均電價(jià)計(jì)算的
每天，電池可以以50% 30%兩次充電兩次放電的方式使用3300天(9年)(**次峰值50%，平段30%，第二次峰值30%)。
比較全功率放電和0.1C放電。
5結(jié)束語
上海UPS不間斷電源儲(chǔ)能是儲(chǔ)能技術(shù)的一個(gè)很好的應(yīng)用。*近，許多數(shù)據(jù)中心開始積極研究和嘗試這一新概念。一旦SPS在大型數(shù)據(jù)中心得到廣泛應(yīng)用，未來中小型機(jī)房也會(huì)效仿，這使得儲(chǔ)能系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用成為大勢所趨。在國家層面，谷電利用提高了電能利用率，實(shí)現(xiàn)了資源優(yōu)化配置，節(jié)約了能源。對企業(yè)來說，降低了運(yùn)營成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
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