如何提高钠硫电池储能效率？——实例分析

取上海地区对供电可靠性要求较高的某三班制企业的负荷数据对安装钠硫电池储能系统的规划模型进行分析，表7-1为其典型工作日负荷数据，图7-3为其典型工作日负荷曲线，该企业用户的电价曲线如图7-1所示，模型中相关数据取值见表7-2。

表7-1 该企业的典型工作日负荷数据

图7-3 该企业的典型工作日负荷曲线

求解所得储能系统各时刻充放电功率如图7-4所示，储能系统的最佳功率和容量分别为P_max=1.48MW和W_max=11.6MW·h（实际应用可近似取1.5MW和12MW·h），此时储能系统的年净收益为109.765万元，相对于3 327.2万元的固定投资成本，其平均年投资回报率偏低，仅3.3%。总收益中各部分的收益和成本（折算至每年）见表7-3。

表7-2 相关数据

图7-4 BESS的充/放电功率(www.xing528.com)

注：表示充电；表示放电。

表7-3 各部分收益和成本

从中我们可以看出：

1）蓄电池储能装置的主要收益来自购电费用的节省和停电损失费用的降低。在目前的技术条件下，钠硫电池的循环效率一般为90%，但加上整流/逆变设备的损耗，整个储能系统的储能效率仅能达到80%左右，大大影响了储能系统的经济性，如果储能效率达到90%，则E_year为133.06万元，其相应的平均年投资回报率也提高到3.99%。

2）由于停电率λ_s（为0.34次/年）只计及配电网故障造成的停电，而没有包括系统错峰用电等因素造成的停电损失，一次错峰用电造成的停电损失比一年中因为故障停电造成的损失要大很多，所以使得降低停电损失费用方面的收益比实际值偏小，偏小多少视该地区各年的用电紧张程度而定，如果平均每年错峰用电增加1次，则E₅增加18.35万元，即E_year增加18.35万元，可使年平均投资回报率提高0.55%，所以系统错峰用电次数对储能装置的经济性影响非常大。

3）储能系统的投资成本主要来自电池部分，其一次性投资成本高达2 981.2万元，这主要是目前的制造技术和应用规模下，钠硫电池的单位造价偏高。当电池造价降低至180万元/（MW·h）的时候，其平均年投资回报率为5.5%。用户侧蓄电池储能装置的年投资回报率随电池单位造价的变化曲线如图7-5所示。

图7-5 储能系统的年投资回报率随电池单位造价的变化曲线