Wissensklasse zur Energiespeicherung | Analyse der Effizienz von C&I-Energiespeichersystemen

2025-01-03

Im industriellen und gewerblichen Sektor spielen Energiespeichersysteme eine immer entscheidendere Rolle, und die Systemeffizienz ist einer der zentralen Indikatoren, mit denen ihre Leistung gemessen wird. Für Unternehmen, die von der Arbitrage zwischen Spitzen- und Tiefstpreisen profitieren, wirkt sich die Effizienz des Energiespeichersystems direkt auf ihre wirtschaftlichen Vorteile und die Kapitalrendite (ROI) aus.

Formel zur Berechnung des Wirkungsgrads bei der Umwandlung von Energiespeichersystemen

Gemäß der chinesischen Norm GB/T 51437-2021 «Entwurfsnormen für hybrid betriebene Wind-Solar-Speicher-Kraftwerke» ist der Wirkungsgrad von Energiespeichereinrichtungen anhand von Faktoren wie Batteriewirkungsgrad, Wirkungsgrad des Stromumwandlungssystems, Wirkungsgrad der elektrischen Leitung und Wirkungsgrad des Transformators nach folgender Formel zu berechnen:

Φ = Φ1 × Φ2 × Φ3 × Φ4

Φ1 : Batteriewirkungsgrad – der Wirkungsgrad des Energiespeicherbatteries bei der Durchführung von Lade- und Entladezyklen, der das Verhältnis der von der Batterie abgegebenen Energie zur in sie eingespeisten Energie angibt. Der Batteriewirkungsgrad hängt eng mit Faktoren wie der Entladetiefe (DOD) der Batterie, der Lade-Entladerate sowie der Temperatur zusammen, zusätzlich zu den inhärenten Eigenschaften der Batterie.
Φ2 : Effizienz des Stromumwandlungssystems (PCS) – einschließlich der Gleichrichtereffizienz und der Wechselrichtereffizienz.
Φ3 Elektrische Leitungseffizienz – Berücksichtigung der Effizienz nach Verlusten bei bidirektionaler Energieübertragung in AC/DC-Kabeln.
Φ4 : Transformatoreffizienz – Berücksichtigung der Wirkungsgradverluste durch bidirektionale Spannungsumwandlung in Transformatoren.

Wie lässt sich die Effizienz eines Energiespeichersystems bewerten?

Die einfachste Methode besteht darin, die Lade- und Entladedaten aus dem Systembetrieb zu überprüfen. Doch wie können wir dies bewerten, bevor wir das System auswählen? Wir analysieren hauptsächlich folgende Aspekte:

Geräteauswahl
Systemintegrationsdesign
EMS-(Energiemanagementsystem)-Strategie Die EMS-Managementstrategie eines Energiespeichersystems wirkt sich auch auf die Gesamteffizienz des Systems aus. Ein intelligentes EMS kann die Lade- und Entladestrategien des Energiespeichersystems basierend auf Wetterbedingungen, Spitzen- und Tiefstpreiszeiten für Strom, dem Ladezustand der Batterie (SOC) sowie der Stromlast des Nutzers optimieren. Dadurch wird eine koordinierte Optimierung zwischen dem Energiespeichersystem und der Last gewährleistet, was die gesamte Energieeffizienz verbessert.
Betriebs- und Wartungsmanagement Die Einrichtung einer Datenüberwachungsplattform für das Energiespeichersystem, die Echtzeitbetriebsdaten sammelt, ist von entscheidender Bedeutung. Eine eingehende Datenanalyse hilft dabei, die wichtigsten Faktoren zu identifizieren, die die Systemeffizienz beeinflussen, und ermöglicht die Umsetzung geeigneter Optimierungsmaßnahmen. Regelmäßige Wartung und rechtzeitiger Austausch veralteter oder beschädigter Komponenten gewährleisten, dass das System seinen optimalen Betriebszustand beibehält.

Zusätzlich zur Umwandlungseffizienz des Energiespeichersystems gibt es auch das Konzept der Gesamteffizienz der Kraftwerkseinrichtung. Gemäß GB/T 36549-2018 «Betriebskennwerte und Bewertung elektrochemischer Energiespeicherkraftwerke» bezieht sich die Gesamteffizienz eines Energiespeicherkraftwerks auf das Verhältnis der insgesamt ins Netz eingespeisten Elektrizität zur insgesamt aus dem Netz bezogenen Elektrizität während des Bewertungszeitraums:

Umfassende Effizienz = Gesamte Energie, die von der Energiespeicheranlage ins Netz eingespeist wird / Gesamte Energie, die von der Energiespeicheranlage aus dem Netz bezogen wird.

Somit erfordert die umfassende Effizienzformel nicht nur die Berechnung der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlungseffizienz des Energiespeichersystems, sondern auch die Leistungsverluste durch Nebenaggregate wie Klimaanlagen, Brandschutzsysteme, Beleuchtung, Überwachung und Alarme. Diese Nebensysteme verbrauchen im Betrieb Strom und beeinflussen die Gesamteffizienz des Energiespeicher-Kraftwerks.

Selbstentwickelt von Vilion AiP (Aktiv in Parallel) Cluster-Level-Ausgleichskern-Technologie baut effektiv parallele Szenarien mit mehreren Clustern auf, sodass neue und alte Batterien problemlos gemischt und gemeinsam genutzt werden können, wodurch der Energieverlust auf null reduziert und die Effizienz des Energiespeichersystems um 2 % gesteigert wird.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Effizienz industrieller und gewerblicher Energiespeichersysteme eine komplexes Leistungskennwert ist, der verschiedene Faktoren berücksichtigt. Das Verständnis der Funktionsprinzipien, der Einflussfaktoren sowie der Verbesserungsmethoden ist für Kunden entscheidend, um fundierte Entscheidungen bei der Auswahl und Anwendung von Energiespeichersystemen zu treffen. Mit fortlaufenden technologischen Fortschritten und Innovationen wird erwartet, dass sich die Effizienz von Energiespeichersystemen weiter verbessern wird und somit einen stärkeren Impuls für die nachhaltige Energieentwicklung in Industrie und Gewerbe liefert.

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