上海UPS不间断电源+储能的应用

储能是能源的发展方向，电池储能的经济效益较低。UPS储能(SPS)是一种很好的储能应用模式。列举了UPS系统和电池储能系统的痛点。SPS的技术问题及解决方案：SPS电池容量配置的计算方法：SPS的附加效益分析和经济效益计算。

2022-11-06 14:32:38

储能是能源**的发展方向，电池储能的经济效益较低。上海UPS不间断电源储能(SPS)是一种很好的储能应用模式。列举了UPS系统和电池储能系统的痛点。SPS的技术问题及解决方案：SPS**电池容量配置的计算方法：SPS的附加效益分析和经济效益计算。
现**活不断产生和要求大量的数据，这些数据存储在数据中心。随着5G、无人驾驶、物联网、人工智能等大数据的应用，数据中心将以惊人的速度发展。众所周知，数据中心是用电大户，因此数据中心节能降耗、节约用电成本的研究是数据中心建设的重点，不间断电源(UPS)在数据中心的广泛应用为节能技术的应用提供了先天条件。因此，UPS储能成为近年来数据中心节能的热门话题。本文分享了UPS储能联合供电在数据中心领域的新概念。
1 UPS和储能系统的应用及痛点。
(1)UPS应用及痛点。
不间断电源的应用。
UPS在停电时为重要设备供电。a类数据中心安装柴油发电机时，要求UPS电池的备份时间不低于15分钟，通常使用铅酸电池。为了保证数据中心信息设备的供电质量和可靠性，UPS是必须的，与经济效益无关。
UPS痛点。
由于罕见的停电，整个电池生命周期的放电次数非常少，电池成为休眠资产，造成资源浪费。
UPS电池长期处于浮动状态，健康状态不明；
一般使用铅酸电池，4 ~ 5年更换一次。
(2)储能系统的应用及痛点。
储能系统的应用。
储能系统主要是削峰填谷，利用峰谷电价差进行套利。储能系统不是必须的，没有经济效益就没有安装价值。
储能系统的痛点。
峰谷各地电价不一在很多地方，峰谷的电价差很小，甚至连建立电池储能系统的投资成本都无法收回。即使在峰谷，电价差异较大的地方，电池储能的投资收益也不是很高，很难引起大规模的投资。
纯储能项目回报期一般为7 ~ 8年，用户或投资者不愿意投资；
因为深度放电会影响电池寿命，所以储能系统中电池的部分容量要预留，不能使用(铅碳电池要预留30% ~ 40%)，这也是一种资源浪费。
2 SPS系统概念。
不间断电源储能电源(简称SPS系统)是指集不间断电源和储能于一体的系统。其理念是增加配置电池的容量，将铅酸电池换成铅碳电池，在电价低的晚上充电，在电价高的白天释放部分电量，进行峰谷套利，剩余电量用于UPS备用。偶尔断电时，电池放电到80% ~ 100%，对电池寿命影响不大。(1)电池储能系统(BESS)的组成。
BESS主要由电池系统(BS)、电源转换系统(PCS)、电池监控系统(BMS)和能量管理系统(EMS)组成。同时，在实际应用中，为了方便设计、管理和控制，通常将电池系统、PCS和BMS重组为模块化的BESS，而EMS主要用于监控、管理和控制一个或多个模块化的BESS。图1是BESS的系统结构示意图。
(2)不间断电源储能系统。
SPS是UPS和UPS BESS的组合，是储能和备份的完美结合；
SPS理念是在新建UPS系统中采用适合频繁放电的优化UPS系列，增加UPS的电池容量，以铅碳电池替代铅酸电池，以峰谷电价充放电，每天释放部分电池电量进行套利，剩余电量满足UPS的备份时间要求；
(3)偶尔断电时放电达到80% ~ 100%，对电池寿命影响不大；
50% 30% DOD(两次充电两次放电)和可循环3300天的铅碳电池，可以每天使用9年，是一般铅酸电池的两倍。
(3)SPS系统与电池储能系统的比较。
UPS优化后，SPS具备UPS和PCS功能，UPS的优化成本远比一台PCS便宜；
本来UPS用的是2套铅酸电池(比如)，现在用的是4套铅碳电池，只增加了2套电池的成本，比储能系统中4套铅碳电池的投资要少得多；
UPS一般有电池房，不需要设置单个集装箱，节省投资；
UPS和电池室有空调，无需安装额外设备；
UPS和电池房空调的电费已经包含在原成本中，不会从储能收入中扣除。
可以看出，SPS系统增加的投资(两块铅碳电池和UPS的优化成本)远小于电池储能系统。SPS系统与电池储能系统对比见表1。
(4)SPS存在的问题及解决方案(4)。
SPS有问题。
大功率放电会严重影响铅酸/铅碳电池的寿命。
高功率电池的放电容量远低于铅酸/铅碳电池。
电池的额定容量；
随着电池容量的增加，SPS的充电容量也要增加。
当电池**多次改变充放电模式时，SPS的可靠性可能会受到影响。SPS溶液。
SPS的不间断电源应具有与市电联合供电的功能。
SPS电池以0.1C的固定功率向负载供电，不足的负载功率由市电供电。这样可以降低电池的放电功率，保持电池的循环寿命，提高电池的可放电容量。
增加SPS充电容量；
不间断电源制造商需要优化不间断电源。控制策略分为储能模式和应急模式。该设备不仅要适合每天的日常放电和多次充放电转换，还要保持ups原有的安全性和可靠性。
3 SPS电池容量配置计算方法。
SPS的电池容量配置是根据储能放电深度(DOD)和UPS所需的待机时间来计算的。计算方法和原理如下：
不间断电源需要：待机15分钟。按照铅酸电池的标准，电池寿命结束时剩余80%的放电容量等于12分钟。如果按50%DOD计算，SPS应满足电池终端放电12 min的要求，SPS电池容量配置为40min。
计算原理：
SPS的电池容量按40min配置，SPS每天0.1C放电50%，相当于满电放电20min，剩余满电电池待机时间为20min。电池结束时，满电总放电时间为32分钟(80%)，每天0.1C仍有50%放电(相当于满电20分钟)，满电剩余待机时间为12分钟。
4个SPS的附加效益分析和经济效益计算。
(1)SPS附加福利。
(1)如上SPS配备40min电池，放电前备用电源备用时间为40min，储能放电后备用电源备用时间为20min，均超过15min备用电源要求；
当UPS不加储能时，电池以浮充方式使用，电池健康状态未知。在SPS每天充放电的同时，可以从电池的放电电压中准确得知电池健康状况，这是*有用的非经济价值。
(3)峰谷电价差套利不仅可以回收增加的设备成本，还可以节约用电成本；
铅碳电池充放电50%DOD可使用10年，是铅酸电池的两倍。它可以节省在生命周期中更换一次电池的成本。
(2)铅碳电池经济分析实例(见表2)。
根据以下条件：
不间断电源按500千伏安计算；
电价是根据峰谷，江苏省；的平均电价计算的
每天，电池可以以50% 30%两次充电两次放电的方式使用3300天(9年)(**次峰值50%，平段30%，第二次峰值30%)。
比较全功率放电和0.1C放电。
5结束语
上海UPS不间断电源储能是储能技术的一个很好的应用。*近，许多数据中心开始积极研究和尝试这一新概念。一旦SPS在大型数据中心得到广泛应用，未来中小型机房也会效仿，这使得储能系统在数据中心的应用成为大势所趋。在国家层面，谷电利用提高了电能利用率，实现了资源优化配置，节约了能源。对企业来说，降低了运营成本，提高了经济效益。