【小規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)13000字（論文）】

小規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)【摘要】 11緒論 21.1研究背景 21.2研究現(xiàn)狀 21.3研究意義 31.4主要研究?jī)?nèi)容 32電池儲(chǔ)能概述 32.1小規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 32.2小規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理 42.3儲(chǔ)能電池介紹 52.31鉛蓄電池 52.32鋰離子電池 52.33液流電池 52.34鈉硫電池 63電池儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì) 63.1電池組設(shè)計(jì) 63.11負(fù)載分析 63.12方案一：磷酸鐵鋰電池組設(shè)計(jì) 73.13案二：鉛炭電池組設(shè)計(jì) 83.2電池管理系統(tǒng) 83.3儲(chǔ)能變流器設(shè)計(jì) 103.31儲(chǔ)能變流器的選型 103.32儲(chǔ)能變流器的原理及結(jié)構(gòu) 113.33雙向BUCK/BOOST變換器 123.33雙向AC/DC變換器 134投資收益 144.1方案一：磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)效益分析 144.11效益分析一：一充一放 144.12效益分析二：二充二放 174.2方案二：鉛炭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)效益分析 194.21效益分析一：一充一放 194.22效益分析：二充二放 204.3方案分析 225結(jié)束語(yǔ) 236參考文獻(xiàn) 23【摘要】電池儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)，在晚上用電低谷期的時(shí)候，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)來(lái)自電網(wǎng)的電能，當(dāng)在白天用電高峰期時(shí)間段，由于電器使用增多，加大了電網(wǎng)負(fù)荷，此時(shí)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)釋放電池里面的電能，給電器提供電能，減少電網(wǎng)負(fù)荷負(fù)擔(dān)，達(dá)到削峰填谷的作用；還有電能峰谷間差價(jià)可觀，可利用他們之間的差價(jià)收獲一定的效益。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包括電池組、電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能變流器，而小規(guī)模電池儲(chǔ)能電氣設(shè)計(jì)主要是根據(jù)需要儲(chǔ)存的電能，對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；先是進(jìn)行電池組設(shè)計(jì)，電池選擇了現(xiàn)在市面上用的比較廣泛的鉛炭電池和磷酸鐵鋰電池，分別對(duì)兩種電池進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后對(duì)儲(chǔ)能變流器進(jìn)行設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單介紹了電池管理系統(tǒng)，最后分析了兩種電池的收益情況?！娟P(guān)鍵字】電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；電池；電池管理系統(tǒng)；儲(chǔ)能變流器1緒論1.1研究背景人們的生活快速發(fā)展，對(duì)于能源需求量在加大，同時(shí)工業(yè)化的發(fā)展也堪比飛機(jī)的速度，綜合多種因素，人類的生存需要能源，為了人類在遙遠(yuǎn)的將來(lái)還可以有足夠的資源生活，人類需要節(jié)約能源，改善能源的使用結(jié)構(gòu)，讓能源可以循環(huán)使用。電廠發(fā)電需要能源，電廠發(fā)電是一天24小時(shí)不停歇的發(fā)電，然后發(fā)電容量固定，電能在24小時(shí)不停的傳輸，如果不及時(shí)使用，電能浪費(fèi)，發(fā)電使用的能源將被浪費(fèi)掉，如果使用的電器過(guò)多，電能將會(huì)不夠用。因此，政府就頒發(fā)了削峰填谷的政策，呼吁人們利用儲(chǔ)能系統(tǒng)，促使發(fā)電、用電之間更加平衡。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)用電池存儲(chǔ)能量，在電網(wǎng)使用負(fù)荷少的時(shí)候存儲(chǔ)能量，在電網(wǎng)使用負(fù)荷多的時(shí)候釋放能量，幫助電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)壓，還起到削峰填谷作用。同時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)還能夠在突發(fā)斷電情況下，給電器提供電能。1.2研究現(xiàn)狀目前，全球電池儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展很快，它的規(guī)模已經(jīng)超過(guò)7427.5MW。其中大型儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)占比最大，主要是人類投資了大量的人力和資源進(jìn)行儲(chǔ)能研究，使得大型儲(chǔ)能技術(shù)得到迅速發(fā)展。大型儲(chǔ)能系統(tǒng)可與太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力發(fā)電等新能源發(fā)電結(jié)合，它可作為能量存儲(chǔ)容器，還可以穩(wěn)定發(fā)電站的電能運(yùn)行。在城市中，大型儲(chǔ)能電站存儲(chǔ)來(lái)自電網(wǎng)的電能，在電網(wǎng)故障時(shí)，可做備用電源，還有在用電高峰期，可減少電網(wǎng)負(fù)荷。而在小規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中發(fā)展中，發(fā)展得比較快的是家用光伏發(fā)電系統(tǒng)，它集發(fā)電、儲(chǔ)能、供電于一體，它可以離網(wǎng)/并網(wǎng)運(yùn)行，因此在邊遠(yuǎn)地區(qū)或者光照能源豐富的地區(qū)得到廣泛得使用，促使它快速發(fā)展；在國(guó)外，2019年年底，德國(guó)就累計(jì)安裝約18.5萬(wàn)家用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；在日本，戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)占儲(chǔ)能總投資的50%，到2019年底，大概53萬(wàn)的戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)將會(huì)到期。小規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)它可以儲(chǔ)存來(lái)自電網(wǎng)的電能，在需要時(shí)再釋放系統(tǒng)里面的電能；由于市區(qū)的家庭、寫(xiě)字樓等安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)不方便，沒(méi)有足夠的地方安裝太陽(yáng)能板，還有現(xiàn)在政府對(duì)于削峰填谷的政策補(bǔ)貼，小規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)也慢慢的發(fā)展起來(lái)。1.3研究意義電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在用電低峰期時(shí)把過(guò)剩的電能存儲(chǔ)下來(lái)，在用電高峰期時(shí)期再把電能拿出來(lái)使用，達(dá)到削峰填谷的作用，同時(shí)避免發(fā)電材料的浪費(fèi)，它還可以利用電能的峰谷差價(jià)獲取一定的利潤(rùn)。還有當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障停電時(shí)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以穩(wěn)定供電，使電器依然可以正常使用，讓人們的生活不受停電帶來(lái)的影響。1.4主要研究?jī)?nèi)容主要是研究一套小規(guī)模的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，根據(jù)寫(xiě)字樓的負(fù)載需要，設(shè)計(jì)一套電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，然后對(duì)系統(tǒng)的主要設(shè)備進(jìn)行選型，還有對(duì)系統(tǒng)的投資收益進(jìn)行分析。在用電高峰期，系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行并且放電，給電器提供電能；在用電低谷期，系統(tǒng)自動(dòng)充電，儲(chǔ)存相應(yīng)電能。第1章述說(shuō)了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的背景、現(xiàn)狀和意義；第2章描述了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，然后依次講述電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理，分別介紹了現(xiàn)在市面上使用廣泛的儲(chǔ)能電池技術(shù)；第3章描述了儲(chǔ)能系統(tǒng)重要設(shè)備的選型和設(shè)計(jì)；第4章當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)投入運(yùn)行后，對(duì)其投資收益進(jìn)行分析。2電池儲(chǔ)能概述2.1小規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)小規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)由三個(gè)重要部分組成：儲(chǔ)能電池組、電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能變流器，如圖1所示。圖1小規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)儲(chǔ)能電池組。小規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要作用是儲(chǔ)存電能，在合適的時(shí)間給電器提供電能，儲(chǔ)能電池需要儲(chǔ)存一定的電能，所以對(duì)于電池的容量要求就比較大；通過(guò)把電池串并聯(lián)起來(lái)，提高“電池”的容量，電池組的總體容量也得到提升，得到我們想要的值。電池管理系統(tǒng)，它主要是對(duì)電池進(jìn)行管制，然后調(diào)配協(xié)調(diào)各個(gè)單體電池的充放電，同時(shí)，它還可以收集電池的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以監(jiān)控各個(gè)電池每一個(gè)時(shí)間的工作情況，當(dāng)電池出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行分析；同時(shí)，它還可以通訊，通過(guò)外部的設(shè)備對(duì)電池進(jìn)行管理調(diào)控。儲(chǔ)能變流器，它主要是對(duì)電網(wǎng)側(cè)的電流進(jìn)行變換，然后傳送給直流測(cè)的電池存儲(chǔ)，然后在合適的時(shí)間，電池放電，它把電池釋放出來(lái)的電能變換并網(wǎng)，為電器提供電能，同時(shí)還可以將市電與電池相互隔離。2.2小規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理小規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)充電，離網(wǎng)放電，利用電能在不同時(shí)段電能單價(jià)不同來(lái)獲得盈利。用電高峰期時(shí)段，儲(chǔ)能系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行，電池組的直流電經(jīng)過(guò)變流器變換，變換成適合電器運(yùn)行的交流電，為電器提供電能，高峰期時(shí)間過(guò)去，系統(tǒng)停止供電，寫(xiě)字樓電器與電網(wǎng)連接，電網(wǎng)給電器供電；或者當(dāng)電池組的電池放完電能，系統(tǒng)停止供電。在高峰期時(shí)段，系統(tǒng)還可以根據(jù)有關(guān)部門需要調(diào)配并網(wǎng)，減少電網(wǎng)負(fù)荷。在用電低谷期時(shí)段，變換器與電池組、電網(wǎng)、電池管理系統(tǒng)相連，市電經(jīng)過(guò)變換器變換變成直流電，電池組存儲(chǔ)直流電，電池充滿，系統(tǒng)自行停止充電。2.3儲(chǔ)能電池介紹2.31鉛蓄電池鉛蓄電池技術(shù)經(jīng)過(guò)160多年的發(fā)展，現(xiàn)在它的技術(shù)已經(jīng)是非常的成熟。鉛蓄電池中的鉛酸電池是最早研發(fā)出來(lái)的蓄電池，在之后的研究中，偶然間發(fā)現(xiàn)把原有的負(fù)極材料改進(jìn)后，電池的壽命就會(huì)得到提升，它就是鉛炭電池，它的充放電次數(shù)為3600-4000，DOD為61%-70%，成本是1200元KW/h左右浮動(dòng)。這幾年來(lái)，由于鉛炭電池的初期成本低，使它很受歡迎；它主要使用在對(duì)充放電頻次要求較低的項(xiàng)目當(dāng)中，比如基站的備用電源，同時(shí)也運(yùn)用在儲(chǔ)能領(lǐng)域中。但是，在電池領(lǐng)域中，鉛炭電池的能量密度相對(duì)較低，還有自放率高，循環(huán)壽命也相對(duì)低等劣勢(shì)。2.32鋰離子電池在鋰離子電池系列中，磷酸鐵鋰電池發(fā)展最為迅猛，它被大量的使用在電力系統(tǒng)中，還有汽車電池儲(chǔ)能中；它的放電深度為80%-88%，充放電次數(shù)為3600-5000次。由于正極材料磷酸鐵鋰電熱峰值較高，可以達(dá)到350°C--500°C，促使能夠適應(yīng)高溫的環(huán)境；磷酸鐵鋰電池?zé)o論處于什么狀態(tài)，它都可以隨時(shí)充電，隨時(shí)放電使用；它還是綠色環(huán)保、無(wú)毒無(wú)污染的電池。磷酸鐵鋰電池的能量密度是130Wh/KG-160Wh/KG，這個(gè)能量密度在電池儲(chǔ)能技術(shù)里面，是相對(duì)比較高的。因?yàn)榱姿徼F鋰電池的性價(jià)比較高，被大量的使用在儲(chǔ)能行業(yè)中。2.33液流電池液流電池最早被提出在19世紀(jì)70年代中期，全釩液流電池（簡(jiǎn)稱VRB）是液流電池系列中發(fā)展比較迅速的，而且還是近幾年比較熱門的儲(chǔ)能電池。VRB是一種氧化還原電池，它可以深度放電，電壓電流放電截止值可以不計(jì)，而且對(duì)電池不造成影響；VRB的儲(chǔ)存容量設(shè)計(jì)很靈活，當(dāng)需要對(duì)電池增加儲(chǔ)存容量時(shí)，僅需要增加它的電解質(zhì)濃度或者是增添電解液存儲(chǔ)罐的容積，即可對(duì)其容量進(jìn)行改變。但是，VBR的能量密度低，大概有35Wh/KG，所以占地面積大；電池成本也很高，成本大概在4500-6000元/KWh,大規(guī)模使用效益微小，但是，隨著技術(shù)的發(fā)展，全釩液流電池儲(chǔ)能成本呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；VBR技術(shù)還沒(méi)有穩(wěn)定，存在著滲漏液現(xiàn)象。2.34鈉硫電池1967年的鈉流電池主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)福特、NGK、BBC公司長(zhǎng)時(shí)間的研究，它的安全問(wèn)題沒(méi)有得到解決，優(yōu)勢(shì)也沒(méi)能很好的發(fā)揮，偶然間發(fā)現(xiàn)它可以在儲(chǔ)能領(lǐng)域中應(yīng)用，并且發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)（充放電效率高）。鈉流電池除了由正極組成外，還要有固體電解質(zhì)組成，利用這種材質(zhì)結(jié)構(gòu)可以增長(zhǎng)鈉流電池的使用壽命；鈉流電池的比能量很高，比能量可達(dá)750Wh/KG，它還可以大電流、高功率的放電，它的放電密度可以達(dá)到300毫安/平方米，充放電效率可達(dá)99%，而且工作溫度比較穩(wěn)定；鈉流電池的原材料容易找到，還有它的成本相對(duì)比較低廉等優(yōu)點(diǎn)。但是，鈉流電池的工作時(shí)的溫度比較高，需要維持在特定的溫度范圍里面，如果密封不好，電池的陶瓷電介質(zhì)出現(xiàn)損壞，電池所用的材料液態(tài)鈉和硫接觸會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量，容易點(diǎn)燃電池，所以它的安全性是存在一定的問(wèn)題的。3電池儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1電池組設(shè)計(jì)3.11負(fù)載分析寫(xiě)字樓的主要負(fù)載有電腦、照明燈、空調(diào)、電梯；寫(xiě)字樓里面的電器在用電高峰期時(shí)段使用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)的電能，在用電谷期的時(shí)候，寫(xiě)字樓就使用市電供應(yīng)的電能。寫(xiě)字樓有6層樓高，每層樓大概有50臺(tái)電腦，電腦的額定功率是300W，但是有一些電腦沒(méi)有使用，只有200臺(tái)電腦在用電高峰期工作3個(gè)小時(shí)，電腦使用的電能大約為180KWh，負(fù)荷為60KW；每層樓有100個(gè)照明燈，照明的的功率為30W,在用電高峰期的3個(gè)小時(shí)大概有400個(gè)燈在使用，使用的電能大約為36KWh，負(fù)荷為12KW；載重800公斤的電梯，速度為1米/秒，額定功率為8KW，兩部電梯在用電高峰期期間連續(xù)運(yùn)行3個(gè)小時(shí)，大概使用電能48KWh，負(fù)荷為16KW?？照{(diào)的額定功率為2000W,每層大概有2臺(tái)空調(diào)，整棟樓共有12臺(tái)空調(diào)，大概有5臺(tái)空調(diào)在高峰期使用3個(gè)小時(shí)，使用電能30KWh,負(fù)荷為10KW。綜合上面的情況，寫(xiě)字樓在用電高峰期時(shí)大概使用電能294KWh，負(fù)載負(fù)荷大概為98KW。3.12方案一：磷酸鐵鋰電池組設(shè)計(jì)考慮到電池的重量和大小，就選擇了磷酸鐵鋰電池3.2V/200Ah，它重4kg，它的尺寸（長(zhǎng)*寬*高，毫米）為69X180X220，電池的額定電壓為3.2V，額定容量為200Ah；電池在充電時(shí)，充電的電壓不能超過(guò)3.65V,額定充電電流66A,截止電流為6.6A，充電的時(shí)候溫度范圍為0°C~45°C，最大充電電流1C（200A）；放電時(shí)，電池放電到2.5V時(shí)截止放電，額定放電電流66A，最大的放電電流是1C（200A），放電時(shí)的溫度-20°C~55°C。放電深度為80%，充放電循環(huán)次數(shù)5000次。儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際要放電的電能為294KWh的電能，電池的理論容量應(yīng)為：294÷0.8根據(jù)電池需要充電的容量367.5KWh，選用磷酸鐵鋰電池3.2V/200Ah電池，需要594節(jié)電池198串3并起來(lái)使用，根據(jù)串并聯(lián)電壓規(guī)律，電池組的電壓為：198×3.2=電池串存儲(chǔ)的理論存儲(chǔ)的容量為：3.2×200×198×3個(gè)串電池并聯(lián)起來(lái)的總?cè)萘繛椋?22.76×3所以鉛炭電池的電池組是594節(jié)電池，198串3并；電池組理論存儲(chǔ)電能368.28KWh，實(shí)際放電量為294KWh。3.13案二：鉛炭電池組設(shè)計(jì)考慮到電池的重量、電池的大小，還有為了與磷酸鐵鋰電池組設(shè)計(jì)形成對(duì)比，所以選擇了容量相近的鉛炭電池2V/300Ah，電池重量是5kg，電池的尺寸（長(zhǎng)*寬*高，毫米）為181X90X346，電池的額定電壓為2V，額定容量為300Ah；電池的浮充電壓2.25V，均充電壓為2.35V,充電的時(shí)候溫度范圍為0°C~45°C，最大充電電流1240A，最大的放電電流是1240A，放電時(shí)的溫度-15°C~45°C；電池在25°C溫度下，30天自放電小于電池能量的3%。電池放電深度是0.7，電池充放電循環(huán)使用次數(shù)是3600次。儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際要放電的電能為294KWh的電能，所以電池的理論容量應(yīng)為：294÷0.7根據(jù)電池需要充電的容量420KWh，需要702節(jié)2V/300Ah的鉛炭電池234串3并使用，利用并聯(lián)串聯(lián)電壓規(guī)律，電池組的電壓為：234×2=電池串存儲(chǔ)的理論存儲(chǔ)的容量為2×300×234×3個(gè)串電池并聯(lián)起來(lái)的總?cè)萘繛椋?40.4×3所以鉛炭電池的電池組702節(jié)2V/300Ah電池234串3并；電池組理論存儲(chǔ)電能421.2KWh，實(shí)際放電量為294KWh。3.2電池管理系統(tǒng)選擇精瑞翔的JRX8160的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以管理監(jiān)測(cè)磷酸鐵鋰電池、鉛酸電池等電池，適用范圍廣；還有系統(tǒng)的電壓規(guī)格合適電池組設(shè)計(jì)的電壓值，可監(jiān)測(cè)的電池?cái)?shù)量也合適電池組的設(shè)計(jì)，最重要的是它的性價(jià)比比較高，電池管理系統(tǒng)主要參數(shù)如表1：表1電池管理系統(tǒng)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)型號(hào)規(guī)格監(jiān)測(cè)電池?cái)?shù)量JRX8160468V2V電池：監(jiān)測(cè)1組234節(jié)634V3.2V電池：監(jiān)測(cè)1組198節(jié)組端電壓測(cè)量范圍：0~600V，精度：±0.2%±0.5V單體電壓測(cè)量范圍：0~9.9V，精度：±0.3%±3mV單體電阻測(cè)量范圍：0.01mΩ~1Ω，精度：±0.2%±20μΩ充放電電流測(cè)量范圍：0~9，精度：±1%充放電電量測(cè)量范圍：0Ah~300Ah，精度：±5%溫度測(cè)量范圍：-40°C~+120°C，精度：±0.5°C工作電源AC220V工作環(huán)境工作溫度：-20°C~+45°C，相對(duì)濕度:5%~80%功能有：對(duì)電池的工作電壓、電流、溫度進(jìn)行檢測(cè)以及控制，對(duì)組端電壓進(jìn)行檢測(cè)，具體檢測(cè)范圍如表1所示；系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)情況而對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂聘淖儯恢饕菫榱朔乐闺姵仉妷禾撸ㄌ停?、電池溫度太高（太低）、電流超過(guò)額定值等問(wèn)題，而造成系統(tǒng)損壞，出現(xiàn)故障，更是對(duì)人造成身體傷害。電池管理系統(tǒng)中有許多的模塊，各個(gè)模塊之間可以進(jìn)行通訊，模塊之間還可以相互傳送數(shù)據(jù)，模塊將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來(lái)，可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要參數(shù)和電池的重要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算與分析，配合儲(chǔ)能變流器管理電池；電池組工作時(shí)，電池的溫度會(huì)發(fā)生變化，電池管理系統(tǒng)可以根據(jù)電池組工作的溫度數(shù)據(jù)，對(duì)其溫度進(jìn)行外在的處理，如加熱功能和散熱功能，令電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和電池在一個(gè)比較穩(wěn)定的溫度下工作。隨著電池的充放電次數(shù)增多，各個(gè)電池容量會(huì)出現(xiàn)偏差，引起單體電池儲(chǔ)存電能量比電池組儲(chǔ)存電能量多，電池管理系統(tǒng)將發(fā)生動(dòng)作，用主動(dòng)或被動(dòng)的均衡方式，促使各個(gè)電池的容量改變，趨于一致。3.3儲(chǔ)能變流器設(shè)計(jì)3.31儲(chǔ)能變流器的選型從上面負(fù)載分析可知，負(fù)載負(fù)荷為98KW,在實(shí)際使用時(shí)負(fù)荷會(huì)少一點(diǎn)，負(fù)載負(fù)荷也會(huì)大一點(diǎn)，所以選了稍微高于98KW的100KW的儲(chǔ)能變流器；電池組電壓在400V—650V之間，儲(chǔ)能變流器也要滿足這個(gè)要求；而且考慮到經(jīng)濟(jì)跟其性價(jià)比，綜合要求選擇了德明電源公司的100KW的雙向儲(chǔ)能變流器；儲(chǔ)能變流器支持離網(wǎng)/并網(wǎng)運(yùn)行，還支持有關(guān)部門的調(diào)配，讓系統(tǒng)并網(wǎng)充放電；本變流器充放電模式比較多，有恒功率、恒流、恒壓等充放電模式，這些模式可以根據(jù)情況選擇設(shè)置；電池組的電壓范圍在220V~800V，儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率因素大于0.99，轉(zhuǎn)換效率大于95%，它在離網(wǎng)/并網(wǎng)切換時(shí)，是無(wú)縫切換，響應(yīng)非常速度快，還有在市電出現(xiàn)故障時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，為負(fù)載供電。系統(tǒng)可以滿足磷酸鐵鋰電池、鉛炭電池等電池的接入，適用范圍廣；還有系統(tǒng)可以跟電池管理系統(tǒng)協(xié)同對(duì)電池的充放電管理；儲(chǔ)能變流器電源自帶保護(hù)功能，包括欠壓、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)熱保護(hù)等保護(hù)功能。儲(chǔ)能變流器的詳細(xì)參數(shù)如下表2：表2儲(chǔ)能變流器參數(shù)交流側(cè)參數(shù)工作模式連續(xù)線路三相四線式額定輸出功率100KW輸出過(guò)載功率110KW直流參數(shù)直流電壓范圍DC220V-800V電壓精度±1%溫流精度±1%直流紋波電流＜5%IPP并網(wǎng)充放電模式額定電網(wǎng)電壓380Vac電網(wǎng)電壓范圍±20%電網(wǎng)額定功率50Hz電網(wǎng)頻率范圍±10%額定功率＜3%（標(biāo)準(zhǔn)電壓）功率因數(shù)≥0.99（額定功率）系統(tǒng)參數(shù)最大轉(zhuǎn)換效率95％以上保護(hù)功能極性反接、短路、過(guò)熱、過(guò)載等工作溫度-10℃~+50℃相對(duì)濕度0~95%，不結(jié)露冷卻方式強(qiáng)制風(fēng)冷噪音≤60dB3.32儲(chǔ)能變流器的原理及結(jié)構(gòu)儲(chǔ)能變流器也叫做pcs，它在儲(chǔ)能電池系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用，它聯(lián)結(jié)電池管理系統(tǒng)，控制電池的充放電。儲(chǔ)能變流器由雙向AC/DC和雙向BUST/BOOST變換器構(gòu)成。圖2儲(chǔ)能變流器并網(wǎng)電路圖如圖2所示，圖2是并網(wǎng)主電路圖，三相電經(jīng)過(guò)濾波器消除掉諧波，然后再進(jìn)入雙向AC/DC變換器變流，再進(jìn)入雙向BUST/SOOST變換器升壓，傳送能量給電池充電。反之電池放電，電能經(jīng)過(guò)儲(chǔ)能變流器降壓、變流匯入電網(wǎng)或者給電器提供電能。3.33雙向BUCK/BOOST變換器雙向DC/DC是直流變直流電路，電路主要由開(kāi)關(guān)管、電容、電感、二極管組成，通過(guò)變換電路中元器件的位置，可以改變電路的效果；BUST/SOOST是DC/DC電路中的一種，BUST/SOOST是升壓電路和降壓電路的組合，在電路中，當(dāng)它的占空比大于零，小于二分之一時(shí)電路為降壓電路；當(dāng)它的占空比大于二分之一，小于一時(shí)為升壓電路，它既能升壓又能降壓，所以在儲(chǔ)能變流器中得到很好的發(fā)展。圖3雙向BUCK/BOOST變換器電路圖3中，Ud表示電池組；雙向BUCK/BOOST變換器組成：有電感L，兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件T1/D1和T2/D2，兩個(gè)續(xù)流二極管D1和D2，電容C組成；Ua表示高壓側(cè)的電壓。當(dāng)電路工作在降壓模式的時(shí)候，開(kāi)關(guān)管T2不工作，二極管D2工作，雙向DC/DC變換器將逆變電路側(cè)的直流量提供給電池組，電池組對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)，電池處于充電模式。當(dāng)電路工作在升壓模式的時(shí)候，開(kāi)關(guān)管T1不工作，二極管D1工作，開(kāi)關(guān)管T2工作，雙向BUCK/BOOST變換器將電池組側(cè)的直流量提供給逆變電路側(cè)，電池組對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)，電池處于充電模式。3.33雙向AC/DC變換器雙向AC/DC變換器可以把交流電變直流電，又可以把直流電逆變成交流電。電路主要使用PWM調(diào)制技術(shù)進(jìn)行調(diào)制，PWM調(diào)制技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)控制的不同，可以快速的對(duì)電能的方向進(jìn)行改變，采用PWM控制技術(shù)控制的雙向AC/DC電路，能夠四象限運(yùn)行。圖4雙向AC/DC電路雙向AC/DC變換器主要由6個(gè)開(kāi)關(guān)管IGBT組成和一個(gè)大電容組成，IGBT管是屬于全控型開(kāi)關(guān)器件，它能夠被電路信號(hào)所控制，通過(guò)控制電路信號(hào)，可以控制開(kāi)關(guān)管IGBT的導(dǎo)通，也可以控制其關(guān)斷，而且開(kāi)關(guān)管反應(yīng)速率很快，受外界干擾量影響較小。由于電路中的開(kāi)關(guān)管IGBT關(guān)斷上電后，它的瞬間電壓會(huì)比穩(wěn)態(tài)時(shí)段的關(guān)斷電壓高很多，如果電壓超過(guò)開(kāi)關(guān)管上標(biāo)注的耐壓，開(kāi)關(guān)管就會(huì)炸裂，加上電容，電容在開(kāi)關(guān)管工作瞬間，存儲(chǔ)能量，起到穩(wěn)壓的作用，當(dāng)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通的時(shí)候，能量就轉(zhuǎn)移消失。變換器的四種運(yùn)行模式：變換器在純電感模式下，電網(wǎng)側(cè)的電動(dòng)勢(shì)超前于電網(wǎng)側(cè)的電流90°，交流電變換成直流電，此時(shí)的整流工作并不是理想的工作模式，變換器會(huì)從能量傳送中吸收電感感性無(wú)功功率，呈電感性無(wú)功功率。變換器在純電阻模式下，變換器也是把交流電變換成直流電，電網(wǎng)側(cè)的電動(dòng)勢(shì)其電路相位一樣，工作在理想的整流模式下，變換器在能量傳送的時(shí)候，吸收容性無(wú)功功率，在使用中，變換器可以作為無(wú)功補(bǔ)償器使用。變換器在正電容模式下時(shí)，電網(wǎng)側(cè)的電動(dòng)勢(shì)落后于電網(wǎng)側(cè)的電流90°，此時(shí)是直流電變換成交流電，不是理想逆變，能量在輸送的過(guò)程中，吸收電網(wǎng)中的容性功率，作容性無(wú)功功率使用。變換器在負(fù)電阻特性模式下，電網(wǎng)側(cè)的電流與電網(wǎng)側(cè)的電動(dòng)勢(shì)的相位相反，直流電變換成交流電，是理想工作狀態(tài)，輸送能量的同時(shí)也在輸送感性無(wú)功功率，給電網(wǎng)添加感性無(wú)功功率。最后，電路中還需要加個(gè)濾波電路，因?yàn)樵陔娐分?，大量使用開(kāi)關(guān)時(shí)會(huì)產(chǎn)生高頻電流，還有電網(wǎng)側(cè)電路中電流有紋波，濾波電路可以消除或?yàn)V除掉電路中出現(xiàn)的高頻電流和紋波，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，保護(hù)電器，得到有用的信號(hào)。4投資收益4.1方案一：磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)效益分析4.11效益分析一：一充一放（1）削峰填谷收益計(jì)算電池儲(chǔ)能系統(tǒng)器件成本投資如下表：表3磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)配置清單產(chǎn)品名稱規(guī)格數(shù)量?jī)r(jià)格磷酸鐵鋰電池（含電池柜）3.2V/200Ah（465元/節(jié)）59428萬(wàn)儲(chǔ)能變流器器100KW1個(gè)16萬(wàn)電池管理系統(tǒng)一套18萬(wàn)安裝費(fèi)用（人工，運(yùn)輸?shù)龋?0萬(wàn)合計(jì)72萬(wàn)上表3是磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置清單，最后合計(jì)，成本投資72萬(wàn)元。電網(wǎng)的電能在不同時(shí)間段它的電價(jià)是不一樣的，把電網(wǎng)不同時(shí)段的電能費(fèi)用整理成表，如表4所示：表4分時(shí)段電費(fèi)時(shí)間段費(fèi)用高峰期早上9點(diǎn)-中午12點(diǎn)下午17點(diǎn)—晚上22點(diǎn)1.1469元/KWh平時(shí)段早上8點(diǎn)—早上9點(diǎn)中午12點(diǎn)—下午17點(diǎn)晚上22點(diǎn)—23點(diǎn)0.7463元/KWh低谷期晚上23點(diǎn)—次日早上8點(diǎn)0.4791元/KWh磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)放電的容量是294KWh，充電量是367.5KWh,在低谷時(shí)間（晚23點(diǎn)—早8點(diǎn)）對(duì)電池進(jìn)行充電，在高峰時(shí)間段（早9點(diǎn)—中午12點(diǎn)）電池放電，每天電池充電一次，放電一次，不同時(shí)段的電費(fèi)價(jià)格如表4所示。那么，一年365天電池充放電循環(huán)次數(shù)為365次，電池的深度放電系數(shù)取0.8，充放電重復(fù)次數(shù)為5000次，電池使用壽命大概為13.6年。每天充電一次放電一次，一年就是365次，一年的充電容量為：年充電量公式：Qnc=Q(c)×N式（1）中：Q(nc)為年充電容量；N為一年充電重復(fù)次數(shù)（N取365次/年）；Q(c)為一次充電容量；把數(shù)據(jù)Q(c)=367.5KWh，N=365，代入式（1），得出一年充電量Q(nc)=134137.5KWh。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)一年在晚上低谷期時(shí)間給電池充電，則年(365天)充電成本：年充電成本：Yb=Q(nc)×Y(d)（式（2）中：Y(b)為年充電成本費(fèi)；Y(d)為低谷時(shí)段電費(fèi)；Q(nc)為年充電容量；把數(shù)據(jù)Q(nc)=134137.5KWh，Y(d)=0.4791元/KWh，代入式（2），得到年充電成本費(fèi)Y(b)=6.4265萬(wàn)元。每天在高峰期時(shí)段放放電一次，一年365天放電365次，年放電量為：年放電量公式：Qnf=Q(f)×N（式（3）中：Q(nf)為年放電量；Q(f)為電池放電量；N為一年放電重復(fù)次數(shù)（N取365次/年）。把數(shù)據(jù)Q(f)=294KWh，N=365代入式（3），計(jì)算得出年放電量為Q(nf)=107310KWh。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)一年在高峰期時(shí)段放電，放電收入的電費(fèi)金額為年放電費(fèi)：Yf=Q(nf)×Yg式（4）中：Y(f)為年放電費(fèi)；Y(g)為高峰時(shí)段電費(fèi)；Q(nf)為年放電量；把數(shù)據(jù)Q(nf)=107310KWh，Y(g)=1.1469元/KWh，代入式（4），經(jīng)過(guò)計(jì)算，得到年放電費(fèi)Y(f)=12.3073萬(wàn)元。年運(yùn)行成本公式：Yy=y×Q(nf)（式（5）中：Y(y)為年運(yùn)行成本費(fèi)；y為度電運(yùn)行成本（C取0.05元/KWh）；Q（nf）為年放電量；把數(shù)據(jù)y=0.05元/KWh，Q(nf)=107310KWh，代入式（5）計(jì)算得年運(yùn)行成本費(fèi)為Y(y)=0.5365萬(wàn)元。儲(chǔ)能系統(tǒng)在投入使用后會(huì)產(chǎn)生一定得利潤(rùn)，所以在這里要考慮到增值稅（取16%），則年增值稅為：Ys=0.16×[Yf式（6）中：Y(s)為年增值稅，Y(f)為年放電費(fèi)，Y（b）為年充電成本費(fèi)；把數(shù)據(jù)Y(f)=12.3073萬(wàn)元，Y(b)=6.4265萬(wàn)元，代入式（6），計(jì)算得年增值稅Y(s)=0.9409萬(wàn)元。年純利潤(rùn)公式：Yc=Yf?Yb式（7）中：Y(c)為年純利潤(rùn)，Y(f)為年放電費(fèi)，Y（b）為年充電成本費(fèi)，Y(y)為年運(yùn)行成本費(fèi),Y(s)為年增值稅；把數(shù)據(jù)Y(f)=12.3073萬(wàn)元，Y(b)=6.4265萬(wàn)元，Y(y)=0.5365萬(wàn)元，Y(s)=0.9409萬(wàn)元，代入式（7），計(jì)算得年純利潤(rùn)Y(c)=4.4034萬(wàn)元。（2）政策補(bǔ)償收益計(jì)算國(guó)家對(duì)于削峰填谷技術(shù)等可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約或轉(zhuǎn)移電力負(fù)荷的技術(shù)給予政策補(bǔ)貼，對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)有關(guān)部門調(diào)配進(jìn)入充電模式的，根據(jù)充電調(diào)峰數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，給予補(bǔ)償金額0.5元/KWh。儲(chǔ)能系統(tǒng)一天一充，一年充電量Q(nc)=134137.5KWh，政府補(bǔ)償0.5元/KWh，則儲(chǔ)能系統(tǒng)將會(huì)得到政府補(bǔ)貼6.7068萬(wàn)元。（3）總收益分析儲(chǔ)能系統(tǒng)一年削峰填谷獲益4.4034萬(wàn)元，得到政府補(bǔ)貼6.7068萬(wàn)元，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行一年將會(huì)獲取總利潤(rùn)為11.1102萬(wàn)元。系統(tǒng)投資成本回收時(shí)間計(jì)算：Y(s)=Yt÷Yz式（8）中：Y(s)為投資成本回收時(shí)間，Y(t)為成本投資，Y(z)年總收益；把成本投資Y(t)=66萬(wàn)元，年總收益Y(z)=11.1102萬(wàn)元，代入式（8）計(jì)算得投資成本回收時(shí)間為5.94年，5.94年后才開(kāi)始盈利，電池使用壽命為13.6年，在電池使用壽命到期前，電池削峰填谷還可以盈利85.1041萬(wàn)元。4.12效益分析二：二充二放（1）削峰填谷收益計(jì)算電池每天在兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行充電，兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行放電，一年（365天）充電循環(huán)次數(shù)就為730次；儲(chǔ)能電池系統(tǒng)充放電時(shí)間為：在低谷時(shí)間段（晚23點(diǎn)—次日早8點(diǎn)）充電，為第一次充電--低谷期充電，然后在高峰期時(shí)間段（早9點(diǎn)—中午12點(diǎn)）放電，為第一次放電；在平時(shí)段（中午12點(diǎn)—下午17點(diǎn)）充電，為第二次充電—平時(shí)段充電，在高峰期時(shí)間段（下午17點(diǎn)—晚22點(diǎn)）放電，為第二次放電。磷酸鐵鋰電池的深度放電系數(shù)取0.8，充放電重復(fù)次數(shù)為5000次，它的使用壽命大概為6.85年。下面是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的效益分析：①每天充電兩次，一年就是730次，把一次充電容量Q(c)=367.5KWh，年充電重復(fù)次數(shù)N=730，代入式（1），得出一年充電量Q(nc)=268275KWh。②在低谷時(shí)間段充一次電，在平時(shí)間段充一次電，每一次的電費(fèi)成本都不一樣，年充電成本費(fèi)為：Yb=Yd×Q(n)/2+Y(p)×Q(n)/2式（9）中：Y(b)為年充電成本費(fèi)；Q(n)為年充電容量；Y(d)為低谷時(shí)段電費(fèi)；Y(p)為平時(shí)段電費(fèi)；把數(shù)據(jù)Q(n)=268275KWh，Y(d)=0.4791元/KWh，Y(p)=0.7463元/KWh代入式（9），經(jīng)計(jì)算得出一年充電成本費(fèi)需要16.4372萬(wàn)元。③每天在高峰期時(shí)段放兩次電，一年365天放電730次，把電池放電量Q(f)=294KWh，年放電重復(fù)次數(shù)N=730代入式（3），計(jì)算得出年放電量Q(nf)=214620KWh。④每天在高峰期放電兩次，高峰期的電費(fèi)都一樣，把年放電量Q(nf)=214620KWh，高峰期時(shí)段電費(fèi)Y(g)=1.1469元/KWh，代入式（4）得年放電費(fèi)Y(f)=24.6147萬(wàn)元。⑤電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在運(yùn)行中，需要運(yùn)行成本，運(yùn)行成本費(fèi)用y=0.05元/KWh，年放電量為Q(nf)=214620KWh，代入式（5）得年運(yùn)行成本費(fèi)Y(y)=1.0731萬(wàn)元。⑥年增值稅計(jì)算，把年放電費(fèi)Y(f)=24.6147萬(wàn)元，年充電成本費(fèi)Y(b)=16.4372萬(wàn)元，代入式（6），計(jì)算得年增值稅Y(s)=1.3084萬(wàn)元。⑦電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行一年，年放電費(fèi)Y(f)=24.6147萬(wàn)元，年充電成本費(fèi)Y(b)=16.4372萬(wàn)元，年運(yùn)行成本費(fèi)Y(y)=1.0731萬(wàn)元，年增值稅Y(s)=1.3084萬(wàn)元，把這些數(shù)據(jù)代入上面得式（7）中，得出電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行一年獲得的純利潤(rùn)Y(c)=5.8005萬(wàn)元。（2）政策補(bǔ)償收益計(jì)算儲(chǔ)能系統(tǒng)一天兩充兩放，一年充電量Q(nc)=268275KWh，政府補(bǔ)償0.5元/KWh，則儲(chǔ)能系統(tǒng)將會(huì)得到政府補(bǔ)貼13.4137萬(wàn)元。（3）總收益分析儲(chǔ)能系統(tǒng)一年削峰填谷獲益5.8005萬(wàn)元，得到政府補(bǔ)貼13.4137萬(wàn)元，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行一年將會(huì)獲取年總收益為19.2142萬(wàn)元。儲(chǔ)能系統(tǒng)投入使用開(kāi)始，回收成本計(jì)算：把年總收益Y(z)=19.2142萬(wàn)元、設(shè)備成本投資Y(t)=66萬(wàn)元代入式（8），計(jì)算得出3.43年就可以收回投資成本，電池使用壽命是6.85年，在電池使用期限前還可以獲利65.7118萬(wàn)元。4.2方案二：鉛炭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)效益分析4.21效益分析一：一充一放（1）削峰填谷收益計(jì)算電池儲(chǔ)能系統(tǒng)器件成本投資如下表：表5鉛炭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)配置清單產(chǎn)品名稱規(guī)格數(shù)量?jī)r(jià)格鉛炭電池（含電池柜）2V/300Ah（420元/節(jié)）702節(jié)30萬(wàn)儲(chǔ)能變流器器100KW1個(gè)10萬(wàn)電池管理系統(tǒng)一套18萬(wàn)安裝費(fèi)用（人工，運(yùn)輸?shù)龋?0萬(wàn)合計(jì)58萬(wàn)上表5是鉛炭電池組儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置和相應(yīng)的價(jià)格，最后，通過(guò)合計(jì)，總成本投資大概為58萬(wàn)元。鉛炭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)放電的容量是294KWh，充電容量是420KWh，充放電時(shí)間跟磷酸電池組的時(shí)間一樣，也是一充一放，充放電的時(shí)間段費(fèi)用如表4所示。年充電重復(fù)次數(shù)365次，鉛炭電池放電深度取0.7，充放電重復(fù)次數(shù)為3600次，它的使用壽命為9.9年。下面是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行效益分析：①每天充電一次，一年就是365次，把充電容量Q(c)=420KWh，年充電重復(fù)次數(shù)N=365，代入式（1），得出一年充電量Q(nc)=153300KWh。②電池儲(chǔ)能系統(tǒng)一年充電需要的充電費(fèi)用計(jì)算，把年充電量Q(nc)=153300KWh，Y(d)=0.4791元/KWh，代入式（2），得到年充電成本費(fèi)Y(b)=7.2342萬(wàn)元。③系統(tǒng)每天放電一次，一年時(shí)間的放電量計(jì)算：把電池放電量Q(f)=294KWh，年放電重復(fù)次數(shù)N=365代入式（3），計(jì)算得出年放電量為Q(nf)=107310KWh。④系統(tǒng)一年放電的所獲得的費(fèi)用計(jì)算：把年放電量Q(nf)=107310KWh，高峰期時(shí)段電費(fèi)Y(g)=1.1469元/KWh，代入式（4），經(jīng)過(guò)計(jì)算，得到年放電費(fèi)Y(f)=12.3073萬(wàn)元。⑤年運(yùn)行成本跟磷酸鐵鋰電池的運(yùn)行成本一樣，因?yàn)榉烹娏恳粯?。年運(yùn)行成本Y(y)=0.5365萬(wàn)元。⑥年增值稅計(jì)算，把年放電費(fèi)Y(f)=12.3073萬(wàn)元，年充電成本費(fèi)Y(b)=7.2342萬(wàn)元，代入式（6），計(jì)算得年增值稅Y(s)=0.8116萬(wàn)元。⑦一年純利潤(rùn)計(jì)算，把年放電費(fèi)用Y(f)=12.3073萬(wàn)元，年充電成本Y(b)=7.2342萬(wàn)元，年運(yùn)行成本Y(y)=0.5365萬(wàn)元，年增值稅Y(s)=0.8116萬(wàn)元，代入式（7），計(jì)算得年純利潤(rùn)Y(c)=3.725萬(wàn)元。（2）政策補(bǔ)償收益計(jì)算儲(chǔ)能系統(tǒng)一天一充，一年充電量Q(nc)=153300KWh，政府補(bǔ)償0.5元/KWh，則儲(chǔ)能系統(tǒng)將會(huì)得到政府補(bǔ)貼7.665萬(wàn)元（3）總收益分析儲(chǔ)能系統(tǒng)一年削峰填谷獲益3.725萬(wàn)元，得到政府補(bǔ)貼7.665萬(wàn)元，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行一年將會(huì)獲取年總收益為11.39萬(wàn)元。儲(chǔ)能系統(tǒng)投入使用開(kāi)始，回收成本計(jì)算：把年總收益Y(z)=11.39萬(wàn)元、設(shè)備成本投資Y(t)=58萬(wàn)元代入式（8），計(jì)算得出5.09年就可以收回投資成本，電池使用壽命是9.9年，在電池使用期限前還可以獲利54.7859萬(wàn)元4.22效益分析：二充二放（1）削峰填谷收益計(jì)算電池每天在兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行充電，兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行放電，一年（365天）充電重復(fù)次數(shù)就為730次；儲(chǔ)能電池系統(tǒng)充放電時(shí)間為：在低谷時(shí)間段（晚23點(diǎn)—次日早8點(diǎn)）充電，為第一次充電--低谷期充電，然后在高峰期時(shí)間段（早9點(diǎn)—中午12點(diǎn)）放電，為第一次放電；在平時(shí)段（中午12點(diǎn)—下午17點(diǎn)）充電，為第二次充電—平時(shí)段充電，在高峰期時(shí)間段（下午17點(diǎn)—晚22點(diǎn)）放電，為第二次放電。鉛炭電池的深度放電系數(shù)取0.7，充放電次數(shù)為3600次，電池使用壽命大概為4.93年。下面是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的效益分析：①年充電量計(jì)算：把充電容量Q(c)=420KWh，年充電重復(fù)次數(shù)N=730，代入式（1），得出一年充電量Q(nc)=306600KWh。②年充電成本費(fèi)計(jì)算：把年充電量Q(nc)=306600KWh，低谷段電費(fèi)Y(d)=0.4791元/KWh，平時(shí)段電費(fèi)Y(p)=0.7463元/KWh代入式（9），經(jīng)計(jì)算得出一年充電成本費(fèi)Y(b)=18.7853萬(wàn)元。③年放電量計(jì)算：把電池放電量Q(f)=294KWh，年放電重復(fù)次數(shù)N=730代入式（3），計(jì)算得出年放電量為Q(nf)=214620KWh。④年放電費(fèi)計(jì)算：把年放電量Q(nf)=214620KWh，高峰期時(shí)段電費(fèi)Y(g)=1.1469元/KWh，代入式（4），經(jīng)過(guò)計(jì)算，得到年放電費(fèi)Y(f)=24.6147萬(wàn)元。⑤年運(yùn)行成本計(jì)算：運(yùn)行成本費(fèi)用y=0.05元/KWh，年放電量為Q(nf)=214620KWh，代入式（5）得年運(yùn)行成本費(fèi)Y(y)=1.0731萬(wàn)元。⑥年增值稅計(jì)算，把年放電費(fèi)Y(f)=24.6147萬(wàn)元，年充電成本費(fèi)Y(b)=18.7853萬(wàn)元，代入式（6），計(jì)算得年增值稅Y(s)=0.9329萬(wàn)元。⑦年純利潤(rùn)計(jì)算：年放電費(fèi)Y(f)=24.6147萬(wàn)元，年充電成本費(fèi)Y(b)=18.7853萬(wàn)元，年運(yùn)行成本費(fèi)Y(y)=1.0731萬(wàn)元，年增值稅Y(s)=0.9329萬(wàn)元，把這些數(shù)據(jù)代入上面得式（7）中，得出電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行一年獲得的純利潤(rùn)Y(c)=3.8234萬(wàn)元。（2）政策補(bǔ)償收益計(jì)算儲(chǔ)能系統(tǒng)一天兩充兩放，一年充電量Q(nc)=306600KWh，政府補(bǔ)償0.5元/KWh，則儲(chǔ)能系統(tǒng)將會(huì)得到政府補(bǔ)貼15.33萬(wàn)元。（3）總收益分析儲(chǔ)能系統(tǒng)一年削峰填谷獲益3.8234萬(wàn)元，得到政府補(bǔ)貼15.33萬(wàn)元，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行一年將會(huì)獲取年總收益為19.1534萬(wàn)元。儲(chǔ)能系統(tǒng)投入使用開(kāi)始，回收成本計(jì)算：把年總收益Y(z)=19.1534萬(wàn)元、設(shè)備成本投資Y(t)=58萬(wàn)元代入式（8），計(jì)算得出3.02年就可以收回投資成本，電池使用壽命是4.93年，在電池使用期限前還可以獲利36.5829萬(wàn)元。4.3方案分析把上面兩個(gè)方案的主要數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得到下表6：表6電池的效益分析磷酸鐵鋰電池鉛炭電池年充放電次數(shù)（次）365730365730年削峰獲利潤(rùn)（萬(wàn)元）4.40345.80053.7253.8234政府補(bǔ)貼收益（萬(wàn)元）6.706813.413711.3915.33年總收益（萬(wàn)元）11.110219.21425.0919.1534電池壽命（年）13.66.859.94.93投資回本時(shí)間（年）5.943.435.093.02到期前可獲利（萬(wàn)元）85.104165.711854.785936.5829從表6的數(shù)據(jù)可知，電池儲(chǔ)能