中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：UPS的蓄電池一般處于備用狀態(tài),是一種睡資產(chǎn),本文的概念是將這睡資產(chǎn)盤活,變成賺錢工具。利用UPS低負(fù)載率時(shí),每天將多余的電量在峰值電價(jià)時(shí)放電套利。這概念具有很好的實(shí)用性以及經(jīng)濟(jì)性。
UPS的特性和痛點(diǎn)
UPS主要功能是保障一些重要負(fù)載的電力不間斷供應(yīng),目前廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心,醫(yī)院,鐵路,金融等等有重要負(fù)荷的行業(yè)。UPS具有如下的特性和痛點(diǎn):
1、UPS主要特性
1、UPS需要實(shí)現(xiàn)無縫切換,切換時(shí)間≤5ms;
2、UPS應(yīng)用于有重要負(fù)載的場(chǎng)合,所以一般均有油機(jī)作為備用,要求UPS電池后時(shí)間為15min;
3、大部分采用鉛酸電池;
4、UPS是必需的,與經(jīng)濟(jì)效益無關(guān)。
2、UPS的痛點(diǎn)
1、蓄電池在使用周期內(nèi)很少放電,成為“睡資產(chǎn)”;
2、電池一般處于浮充狀態(tài),實(shí)際健康情況不明;
3、電池壽命一般4～5年即需要更換;
4、在負(fù)載較低時(shí),電池的容量是極大的浪費(fèi),以數(shù)據(jù)中心為例,數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)一般采用2N架構(gòu),即有兩路市電及UPS給負(fù)載供電,在數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)時(shí),兩路UPS均以滿負(fù)載備電15min設(shè)計(jì),但實(shí)際上機(jī)柜需要根據(jù)情況增加,即負(fù)載是慢慢增加的,所以兩路市電均正常時(shí),每一路的負(fù)載率最大不超過50%,一般負(fù)載率大約40%左右。
儲(chǔ)能系統(tǒng)的特性和痛點(diǎn)
這里的儲(chǔ)能系統(tǒng)指狹義上的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng),儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)過近幾年的飛速發(fā)展,由于自身的局限性,目前已到瓶頸期。
1、儲(chǔ)能系統(tǒng)的特性
1、儲(chǔ)能系統(tǒng)一般利用電價(jià)的峰谷差套利,一般每天放電2～8h;
2、目前電池大多采用鋰電池和鉛碳電池,因?yàn)殡姵氐难h(huán)壽命與放電深度有關(guān),不能100%放空,以鉛碳電池為例,放電深度60%左右最佳;
3、C&D鉛碳電池電池相比UPS電池,使用壽命較長(zhǎng),50%DOD(放電深度)條件下,可循環(huán)使用5000次。
2、儲(chǔ)能系統(tǒng)的痛點(diǎn)
1、目前國(guó)內(nèi)各省的峰谷價(jià)差不同,差價(jià)低的地區(qū)沒有經(jīng)濟(jì)性;
2、回收周期長(zhǎng),甚至不能回本;
3、每天深度放電會(huì)嚴(yán)重影響電池壽命,需要預(yù)留40%左右容量,形成浪費(fèi);
4、儲(chǔ)能系統(tǒng)不是必須的,有經(jīng)濟(jì)價(jià)值才有安裝價(jià)值,但以目前國(guó)內(nèi)的峰谷電價(jià)較低,電池成本相對(duì)較高,目前儲(chǔ)能很難盈利,這也是制約儲(chǔ)能發(fā)展的主要原因。
3、低負(fù)載率儲(chǔ)能概念
低負(fù)載率儲(chǔ)能概念是將UPS和儲(chǔ)能相結(jié)合的一種全新應(yīng)用概念,需要的改動(dòng)如下:
一是UPS軟件升級(jí)優(yōu)化,使其每天在固定的峰電時(shí)段以設(shè)定的功率放電,在谷電時(shí)段以設(shè)定的功率充電;
二是將鉛酸電池改為鉛碳電池,由于原來的普通鉛酸電池循環(huán)壽命較短,改為鉛碳電池后大幅提升循環(huán)壽命,增加成本不多。
與原UPS系統(tǒng)相比,改動(dòng)很小,且不增加占地面積,根據(jù)目前負(fù)載的情況設(shè)計(jì)充放電策略,在保障目前負(fù)載備電要求的前提下,利用峰谷差將多余電能做充放電循環(huán)實(shí)現(xiàn)盈利?？蓭砣缦潞锰?
1、系統(tǒng)每天充放電,可準(zhǔn)確知道電池的健康狀況,避免原來浮充電處在緊急情況下放不出電的情況;
2、壽命更長(zhǎng),原來的普通鉛酸電池浮充壽命約5年左右,50%DOD壽命達(dá)壽命約9年;40%DOD壽命達(dá)壽命達(dá)10年;
3、可快速回收多增加的成本,回本周期為2～3年,能產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益,總收益可達(dá)增加投資額的4倍(不同的峰谷電價(jià)有不同的收益)。
純儲(chǔ)能系統(tǒng)與UPS儲(chǔ)能的比較見表1。
低負(fù)載率儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)效益分析
1、以500kVA的UPS為例,在滿負(fù)載條件下,配置160只12V/200Ah鉛碳電池,后備時(shí)間為16.8min,配置計(jì)算表見表2。
2、以500kVA的UPS為例,在75%負(fù)載條件下,配置160只12V/200Ah鉛碳電池,后備時(shí)間為30.7min,配置計(jì)算表見表3。
3、以500kVA的UPS為例,在60%負(fù)載條件下,配置160只12V/200Ah鉛碳電池,后備時(shí)間為43.91min,配置計(jì)算表見表4。
4、500kVAUPS配置SPC12-250FT×40只×4組,在不同負(fù)載率備電時(shí)間及充放電策略見表5。
5、500kVA的UPS,在75%負(fù)載條件下的經(jīng)濟(jì)效益分析見表6。
6、5500kVAUPS低負(fù)載功率儲(chǔ)能效益分析(表6)
由表6可知,系統(tǒng)增加成本128,000元,每年節(jié)省電費(fèi)52,858元,回本周期2.42年,壽命周期內(nèi)總節(jié)省電費(fèi)528,584元，扣除鉛碳電池增加成本后總收益400,584元(不同的峰谷電價(jià)有不同的收益)，從這案例，總收益甚至連鉛酸電池的成本也可以收回來。
UPS儲(chǔ)能系統(tǒng)需要UPS新增的功能
1、UPS要具有市電與電池聯(lián)合向負(fù)載供電的功能;
2、UPS要有儲(chǔ)能模式和應(yīng)急模式。市電正常時(shí),UPS按預(yù)設(shè)的儲(chǔ)能模式,按時(shí)按市電的充放電功率進(jìn)行充放電運(yùn)作。當(dāng)市電中斷時(shí),UPS立刻轉(zhuǎn)為應(yīng)急模式(正常的UPS模式),全部由電池供電給負(fù)載。
市場(chǎng)應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)
1、市場(chǎng)應(yīng)用:本概念應(yīng)用大至大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房的UPS或HVDC設(shè)備,小至獨(dú)立UPS系統(tǒng)或EPS系統(tǒng),甚至任何后備電源系統(tǒng)都可以通過不同的電池容量配置進(jìn)行儲(chǔ)能套利,將睡資產(chǎn)盤活;
2、發(fā)展趨勢(shì):這是小投資大收益的概念,加上國(guó)家大力推廣儲(chǔ)能,市場(chǎng)認(rèn)知后,未來發(fā)展趨勢(shì)是鉛碳電池取代鉛酸電池在所有后備電源的應(yīng)用,作為儲(chǔ)能使用。
結(jié)束語
1、由于UPS儲(chǔ)能的備電時(shí)間同樣是15min,所以原則上不增加電池的安裝面積;
2、UPS儲(chǔ)能充放電改變是屬于功率變動(dòng),不屬于市電切換,UPS基本性能不變,UPS的可靠性不變;
3、用戶多付一點(diǎn)電池成本,由鉛酸電池改為采購(gòu)鉛碳電池。從峰谷電價(jià)除了可以收回增加的投資成本外,甚至可能收回鉛酸電池的成本(根據(jù)不同地區(qū)的峰谷電價(jià)有不同的收益。);
4、鉛碳電池的安全性與鉛酸電池相同,不用擔(dān)心電池的安全問題;
5、電池有更長(zhǎng)的使用壽命;
6、天天放電,可以清楚知道蓄電池的健康狀況,電池用得更安心。由此看來,UPS儲(chǔ)能概念百利而無一害,值得廣泛推廣。
作者簡(jiǎn)介
文寶玉:蘇州安鑫儲(chǔ)能科技有限公司總經(jīng)理。
