APCUPS+储能的应用及效益分析

　　
　　1 UPS与储能系统的应用和痛点
　　
　　(1)UPS的应用和痛点
　　
　　①UPS的应用
　　
　　UPS是在停电时为重要设备供电,A级数据中心设有柴油发电机时,UPS电池后备时间要求不低于15min,通常采用铅酸电池。为了保证数据中心信息设备供电质量和供电可靠性,UPS是必需的,与经济效益无关。
　　
　　②UPS痛点
　　
　　•由于很少停电,整个电池生命周期放电次数很少,电池变成休眠资产,形成资源浪费;
　　
　　•UPS电池长期处于浮充状态,电池健康状况不明;
　　
　　•一般使用铅酸电池,电池4～5年就要更换。
　　
　　(2)储能系统的应用和痛点
　　
　　①储能系统的应用
　　
　　储能系统主要是削峰填谷,利用峰谷电价差套利。储能系统不是必需的,没有经济效益就没有安装的价值。
　　
　　②储能系统的痛点
　　
　　•各地峰谷电价不同,很多地方峰谷电价差小,设置电池储能系统连投资成本都收不回来,即使峰谷电价差大的地方,电池储能投资收益也不是很高,所以很难引起大规模投资;
　　
　　•一般纯储能项目的回本周期7～8年,用户或投资方不愿意投资;
　　
　　•由于深度放电会影响电池寿命,所以储能系统电池要预留部分容量不能使用(铅碳电池要留30%～40%),这也是一种资源浪费。
　　
　　2 SPS系统概念
　　
　　UPS+储能(Storage Power Supply)简称SPS系统,是指UPS和储能相融合的系统,它的概念是增加配置电池的容量,并且由铅酸电池改用铅碳电池,利用夜间低谷电价时充电,在白天高峰电价时放出部分电量,进行峰谷套利,剩余电量作为UPS备电之用。偶尔停电时,电池放电到80%～100%,对电池寿命影响不大。
　　
　　(1)电池储能系统(BESS)组成
　　
　　BESS主要由电池系统(Battery System,BS)、功率转换系统(Power Conversion System,PCS)、电池监系统(Battery Monitoring System,BMS)、电能管理系统(Energy Management System,EMS)等4部分组成;同时,在实际应用中,为便于设计、管理及控制通常将电池系统、PCS、BMS重新组合成模块化BESS,而EMS主要用于监测、管理与控制一个或多个模块化BESS。图1为BESS的系统结构示意图。
　　
　　(2)UPS储能系统(SPS,Storage Power Supply)
　　
　　①SPS是将UPS及储能系统(UPS+BESS)融合在一起,是完美的储能备电结合;
　　
　　②SPS概念是在新建的UPS系统,采用优化后适合经常放电的UPS系列,并增加UPS的电池容量,不采用铅酸电池而改用铅碳电池,利用峰谷电价充放电,每天放出部分电池电量进行套利,馀下电量满足UPS的后备时间要求;
　　
　　③偶尔停电时放电到80%～100%,对电池寿命影响不大;
　　
　　④以铅碳电池50%+30%DOD(两充两放),可循环3,300天计算,每天使用,可使用9年,比一般铅酸电池寿命长一倍。
　　
　　(3)SPS系统与电池储能系统比较
　　
　　①SPS的UPS优化后,具有UPS及PCS功能,UPS优化成本远比一个PCS便宜;
　　
　　②原来UPS要用2组铅酸电池(举例),现改用4组铅碳电池,只增加两组电池的成本,比储能系统要投资4组铅碳电池少很多;
　　
　　③由于UPS一般有电池房间,所以不用单设集装箱,节省投资;
　　
　　④UPS与电池房间已设有空调,所以不需要再额外装设;
　　
　　⑤UPS与电池房间空调电费已计入原有成本,不会在储能收益扣除。
　　
　　由此可见,SPS系统所增加的投资(2组铅碳电池和UPS优化费用)比电池储能系统少很多。SPS系统与电池储能系统比较见表1。
　　
　　(4)SPS存在问题及解决方法
　　
　　①SPS存在问题
　　
　　电池大功率放电会严重影响铅酸/铅碳电池的寿命;
　　
　　电池大功率放电放出的容量远低于铅酸/铅碳电池
　　
　　电池的额定容量;
　　
　　电池容量增加,SPS充电能力要加大;
　　
　　电池每天多次转换充放电模式,可能影响SPS的可靠性。
　　
　　②SPS解决方法
　　
　　•SPS的UPS要有与市电联合供电的功能。
　　
　　SPS电池固定以0.1C功率向负载供电,不足的负载功率由市电供应。这样可以降低电池的放电功率,保持电池的循环寿命及提高电池的可放电容量;
　　
　　•增加SPS充电能力;
　　
　　•UPS厂家需要优化UPS,控制策略分为储能模式和应急模式,设备既要适合天天放电及每天多次充放电转换,又要保持UPS原来的安全可靠性。