一文读懂电化学储能电站安全运行评价指标-北极星储能网

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2023年6月，中国电力企业联合会电动交通与储能分会发布了《电化学储能电站安全运行评价指标（试行）》，近期，结合全国电力安全生产委员会19家企业成员单位报送数据，首次开展评价指标体系试应用，编制并发布了《2023年上半年度电化学储能电站行业统计数据》（以下简称“统计数据”）。

（来源于微信公众号“中电联电动交通与储能分会”）

设计背景

储能作为一种灵活性调节资源，本身不产生电量，只是电量的“搬运工”。这就决定了储能电站安全运行评价不能完全按照常规电源相关指标，需兼顾储能电站本身运行特性及在电力系统中发挥的作用进行评价。

比如利用系数指标，如果按照常见的充放电倍率为0.5C的电化学储能电站，设计每天充放电循环1次计算，理论上电站每天利用时长4h即达成设计指标，但从利用系数角度看，4/24=0.16(利用系数=统计期间利用小时数/统计期间小时数)，利用系数也远小于1。利用系数可以体现储能整体发挥作用的情况，但不足以反映不同电站达成各自设计预期的程度。

随着电化学储能行业进入规模化发展阶段，对于储能安全、运行等方面评价指标提出了更高要求。同时，储能可应用于电源侧、电网侧、用户侧，不同应用场景、不同功能（如调峰、调频等）的电站运行方式差异较大，需结合实际应用场景及功能定位，进一步完善现行评价指标。

比如综合效率指标，目前电源侧储能大多不具备独立计量装置，用户侧储能大多不上网反送电，综合效率指标（上网电量/下网电量）目前仅适用于电网侧储能评价。

设计思路

参照现行标准，在保留一般通用评价指标的基础上，统筹考虑新型电力系统需要、不同应用场景及功能应用定位、关键设备产品质量、消防应急等因素，对电化学储能安全运行评价指标体系进行整体优化设计。

原则1：评价指标体系按照电力电量指标（技术指标）、能效指标(经济指标)、可靠性指标（安全指标）3大类进行设计。

原则2：统筹考虑储能电站本身安全运行情况，以及储能电站在电力系统中发挥的作用2个维度进行设计。

原则3：统筹考虑不同应用场景、不同应用功能的电站定位进行设计。

原则4：评价指标层级统筹考虑电站整体可靠性，以及关键设备产品质量提升2个维度进行设计，如电池、EMS（能量管理系统）、PCS（储能变流器）可靠性指标。

指标体系

电化学储能电站运行评价指标体系包含基础参数、电量统计数据、能耗统计数据、时间统计数据、次数统计数据、年度统计数据、计算数据、检测数据8类基础指标，以及电力电量、能效、可靠性3大类17小类40项评价指标，涵盖电站充放电运行、备用、计划停运、非计划停运全部状态。

电力电量评价指标：包括运行系数、利用系数、出力系数、备用系数、调频里程5小类11项指标，全部为电站维度评价指标。

其中，重点新增利用率指数指标，用于评价电化学储能电站是否达到设计预期水平，更客观反映电化学储能电站利用率水平。利用率指数计算公式如下：

式中：

UTRI——利用率指数；

UTH——统计期间利用小时数；

DH——统计期间设计充放电小时数。

式中：

UTH——统计期间利用小时数；

ACE——统计期间储能电站实际充电电量；

ADE——统计期间储能电站实际放电电量；

PD——额定功率。

能效评价指标：包括综合效率、转换效率、能量保持率3小类8项指标，全部为电站维度评价指标。考虑部分电源侧和用户侧仅下网电量或上网电量，综合效率类指标仅适用于电网侧电站。

可靠性评价指标：包括可用系数、计划停运系数、非计划停运系数，以及涉网设备、电池、BMS（电池管理系统）、PCS、监控系统、消防设备可靠性9小类21项指标，9项为电站维度评价指标、12项为设备维度评价指标。

其中，重点考虑电化学储能向更大容量发展，大型储能电站设备数量较多，其停运情况相较于中小型电站更频繁，引入单位能量停运次数，进一步降低电站规模对于电站可靠性指标评价的影响。单位能量计划停运次数计算公式如下：

式中：

POT——统计期间计划停运次数；

Qe——额定能量。

应用成效

统计数据结合指标体系中17项指标对电化学储能电站电力电量、能效、可靠性等方面进行了安全运行试评价。

【电力电量指标评价】

电力电量指标主要反映储能在新型电力系统电力电量平衡中发挥的作用。近年来，我国局地电力供需紧张，各省通过火电灵活性改造、水电扩机增容、用户侧需求响应、新型储能建设等一系列手段提高灵活性资源，保障电力平衡稳定。

根据统计数据，2023年上半年电化学储能平均运行系数0.17，平均利用系数0.09，平均等效充放电次数92次（相当于每1.7天完成一次完整充放电），平均利用率指数0.34（相当于达到电站平均设计利用小时数的34%），平均出力系数0.70（表征电站全出力运行小时数与运行小时数的比值），平均备用系数0.82。整体来看，电化学储能电站利用水平不及预期。

与此同时，各应用场景下电化学储能利用情况均与电站设计初衷存在一定的差异。如新能源配储平均利用率指数0.27，虽然比去年整体情况有所好转，但仍不及预期，仅达到电站平均设计利用小时数的27%。

【能效指标评价】

能效指标主要反映储能电站运行过程中储能系统、站用电、变配电等能量损耗情况。根据统计数据，2023年上半年电化学储能电站平均转换效率83.85%、平均综合效率78.69%，其中投运5年以上的电站能效水平明显降低，转换效率75.57%、综合效率75.33%。由于电池性能的衰减、电气设备的老化、运维的不规范化等因素，储能电站能效水平将逐渐降低。

储能系统能量损耗主要包括储能电站充放电过程中电池、PCS等设备损耗。其中，电池效率主要受电池放电深度、放电次数等固有属性，以及运行环境温度、电芯一致性等因素影响。PCS效率主要受元器件质量、主回路拓扑结构、控制策略等因素影响。

站用电能量损耗主要包括监控系统、照明动力、暖通空调等设备损耗。据统计，由于储能电站对环境温度要求较高，暖通空调用电负荷较高，是储能电站占比最高的站用电负荷。

变配电能量损耗主要包括电站运行期间配套的输变电设施电能损耗情况。

【可靠性指标评价】

储能电站可靠性指标包括可用系数、非计划停运次数等，能够综合反映出储能电站及设备运行状况，是储能电站和设备生产运行的重要指标。

根据统计数据，2023年上半年电化学储能电站可用系数达0.98，全国电力领域电化学储能安全生产形势总体平稳，计划停运291次、单次平均计划停运时长78.83h、单位能量计划停运次数35.73次/100MWh，非计划停运249次，单次平均非计划停运时长45.78h，单位能量非计划停运次数41.09次/100MWh。整体来看，电站关键设备、系统以及集成安装质量问题是导致电站非计划停运主要原因，占比超75%。

下一步，中电联将结合电化学储能电站安全运行评价指标体系试应用情况，研究不同应用场景下电化学储能标准设计利用小时数，组织开展电化学储能相关标准制修订工作，同时选取装机规模较大的电化学储能电站，试点开展电化学储能行业对标评价，加快树立电化学储能电站标杆示范，引领带动行业高质量发展。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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