低负载率储能系统可提高数据中心用电效率

  摘要：储能系统经过近几年的快速的提升,由于自身的局限性,目前已到瓶颈期。储能系统不是必须的,有经济价值才有安装价值,但以目前国内的峰谷电价较低,电池成本相比来说较高,目前储能很难盈利,这也是制约储能发展的主要原因。

  UPS的蓄电池一般处于备用状态,是一种睡资产,本文的概念是将这睡资产盘活,变成赚钱工具。利用UPS低负载率时,每天将多余的电量在峰值电价时放电套利。这概念具有非常好的实用性以及经济性。

  UPS基本功能是保障一些重要负载的电力不间断供应,目前广泛应用于数据中心,医院,铁路,金融等等有重要负荷的行业。UPS具有如下的特性和痛点:

  ②UPS应用于有重要负载的场合,所以一般均有油机作为备用,要求UPS电池后时间为15min;

  ④在负载较低时,电池的容量是极大的浪费,以数据中心为例,数据中心供电系统一般都会采用2N架构,即有两路市电及UPS给负载供电,在数据中心设计时,两路UPS均以满负载备电15min设计,但实际上机柜应该要依据情况增加,即负载是慢慢增加的,所以两路市电均正常时,每一路的负载率最大不超过50%,一般负载率大约40%左右。

  这里的储能系统指狭义上的电化学储能系统,储能系统经过近几年的快速的提升,由于自身的局限性,目前已到瓶颈期。

  ②目前电池大多采用锂电池和铅碳电池,因为电池的循环寿命与放电深度有关,不能100%放空,以铅碳电池为例,放电深度60%左右最佳;

  ③C&D铅碳电池电池相比UPS电池,常规使用的寿命较长,50%DOD(放电深度)条件下,可循环使用5000次。

  ④储能系统不是必须的,有经济价值才有安装价值,但以目前国内的峰谷电价较低,电池成本相比来说较高,目前储能很难盈利,这也是制约储能发展的主要原因。

  低负载率储能概念是将UPS和储能相结合的一种全新应用概念,需要的改动如下:

  一是UPS软件升级优化,使其每天在固定的峰电时段以设定的功率放电,在谷电时段以设定的功率充电;

  二是将铅酸电池改为铅碳电池,由于原来的普通铅酸电池循环寿命较短,改为铅碳电池后大幅度的提高循环寿命,增加成本不多。

  与原UPS系统相比,改动很小,且不增加占地面积,根据目前负载的情况设计充放电策略,在保障目前负载备电要求的前提下,利用峰谷差将多余电能做充放电循环实现盈利。可带来如下好处:

  ①系统每天充放电,可准确知道电池的健康情况,避免原来浮充电处在紧急状况下放不出电的情况;

  ②寿命更长,原来的普通铅酸电池浮充寿命约5年左右,50%DOD寿命达寿命约9年;40%DOD寿命达寿命达10年;

  ③可快速回收多增加的成本,回本周期为2～3年,能产生很好的经济效益,总收益可达增加投资额的4倍(不同的峰谷电价有不同的收益)。

  ④500kVAUPS配置SPC12-250FT×40只×4组,在不同负载率备电时间及充放电策略见表5。

  由表6可知,系统增加成本128,000元,每年节省电费52,858元,回本周期2.42年,寿命周期内总节省电费528,584元，扣除铅碳电池增加成本后总收益400,584元(不同的峰谷电价有不同的收益)，从这案例，总收益甚至连铅酸电池的成本也可以收回来。

  ②UPS要有储能模式和应急模式。市电正常时,UPS按预设的储能模式,按时按市电的充放电功率进行充放电运作。当市电中断时,UPS立刻转为应急模式(正常的UPS模式),全部由电池供电给负载。

  ①市场应用:本概念应用大至大型数据中心机房的UPS或HVDC设备,小至独立UPS系统或EPS系统,甚至任何后备电源系统都能够最终靠不同的电池容量配置进行储能套利,将睡资产盘活;

  ②发展的新趋势:这是小投资大收益的概念,加上国家大力推广储能,市场认知后,未来发展趋势是铅碳电池取代铅酸电池在所有后备电源的应用,作为储能使用。

  ①由于UPS储能的备电时间同样是15min,所以原则上不增加电池的安装面积;

  ②UPS储能充放电改变是属于功率变动,不属于市电切换,UPS基本性能不变,UPS的可靠性不变;

  ③用户多付一点电池成本,由铅酸电池改为采购铅碳电池。从峰谷电价除了能收回增加的投资所需成本外,甚至有可能收回铅酸电池的成本(根据不一样的地区的峰谷电价有不同的收益。);

  ⑥天天放电,可以清楚知道蓄电池的健康情况,电池用得更安心。由此看来,UPS储能概念百利而无一害,值得广泛推广。

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