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电源老化、电池充放电、电机对拖、储能变流器测试,这些场合在放电阶段都会释放大量电能。用电阻箱或者耗能式负载接住这部分电能,电能全部变成热量散在车间里,还要靠空调把热量排出去。换成双向直流电源,放电阶段的能量经逆变回到交流电网,被厂区其他设备接着用,电费单上的数字就会跟着变化。能省多少,用年回馈电量乘电价,就能算出一个具体数额。
一、回馈电量由哪几个环节决定
双向直流电源工作在放电方向时,被测设备输出的直流电先进入电源的直流母线,再由逆变单元转成交流电,经滤波、变压后并入厂区低压电网。整个链条里有四段损耗:直流侧线缆与接触电阻、开关器件导通与开关损耗、磁性元件损耗、并网滤波环节损耗。这几段损耗叠在一起,决定了回馈效率的高低。
回馈效率指交流侧实际送回电网的电能与直流侧输入电能之比。许多产品的回馈效率落在0.85到0.95之间,与拓扑结构、功率器件类型、变压器配置、电网电压波动、功率因数设定都有关系。测算时用厂家给出的实测效率,比用理论值更接近实际。
二、年回馈电量×电价:测算公式
年回馈电量(kWh)=放电功率(kW)× 每日放电时长(h)× 年工作天数(d)× 回馈效率
年节省电费(元)=年回馈电量(kWh)× 综合电价(元/kWh)
综合电价不是单一的电度电价,应把基本电费分摊、峰谷差价、力调电费一起考虑。有的厂区峰段电价高,放电时段又恰好落在峰段,节省金额会明显高于平均值;有的厂区做的是谷段充电、峰段放电,回馈电量的价值还要再放大一档。把本厂近一年的电费单拿出来,用总电费除以总用电量,得到的均价代入公式,结果更贴近实际。
三、按功率档位测算的对照表
下面按几种常见的放电功率和工作制度做测算,电价取0.8元/kWh作为示例,实际测算时替换成本厂综合电价即可。
| 放电功率(kW) | 每日放电时长(h) | 年工作天数(d) | 回馈效率 | 年回馈电量(kWh) | 年节省电费(元,按0.8元/kWh) |
|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 8 | 300 | 0.90 | 43200 | 34560 |
| 50 | 8 | 300 | 0.90 | 108000 | 86400 |
| 100 | 10 | 300 | 0.92 | 276000 | 220800 |
| 200 | 12 | 330 | 0.90 | 712800 | 570240 |
| 500 | 16 | 330 | 0.92 | 2428800 | 1943040 |
表中的年回馈电量就是放电阶段从电网"拿回来"的电量。功率越大、连续放电时间越长,回馈电量的绝对值越高,节省电费的增长接近线性。500kW档位在满负荷连续放电的工况下,一年回馈电量超过两百万千瓦时,按示例电价折算接近两百万元。
四、测算结果的几个量
| 项 | 对回馈电量的作用 | 常见区间 |
|---|---|---|
| 回馈效率 | 效率每下降1个百分点,年回馈电量同比例减少 | 0.85~0.95 |
| 功率因数设定 | 设定值偏低时,同等有功输出下电流增大,线损上升 | 0.95~1.00 |
| 电网电压偏高 | 并网电压高于额定值时,逆变环节占空比受限,回馈能力下降 | 额定值的±5%以内较稳 |
| 放电制度 | 间歇放电比连续放电的年回馈电量低 | 按实际工艺统计 |
| 线缆长度与截面 | 直流侧压降大,输入电能中有一部分损耗在线上 | 压降控制在2%以内 |
五、散热电费也要合并进来算
耗能式负载把电能全部变成热,这部分热量要靠车间空调或者排风机带走。按经验,每1kW的发热量大致需要0.25kW到0.35kW的制冷电功率去平衡。50kW的放电功率,空调侧一年可能多耗几万千瓦时。双向直流电源回馈方案把这部分发热源头去掉,空调电费随之下降,这部分节省不在年回馈电量的公式里,测算总账时应当单独列一行加上。

六、三类工况的测算差异
| 工况 | 放电特征 | 测算要点 |
|---|---|---|
| 电池充放电测试 | 放电电流按工艺曲线变化,平均功率低于峰值 | 用平均放电功率代入,不能直接套峰值功率 |
| 电机对拖测试 | 被测电机作发电机运行,回馈功率随转速与转矩变化 | 按工况点加权计算年回馈电量 |
| 电源老化测试 | 长时间恒功率放电,负载率稳定 | 直接按额定功率与老化时长计算 |
七、回馈并网需要具备的条件
回馈到厂区电网的电能要满足并网侧的基本要求:电压与频率跟随电网,谐波含量控制在限值以内,功率因数可调,具备防孤岛保护,直流分量不超标。这些条件由双向直流电源的并网控制策略与滤波设计决定。选型时应把厂区变压器容量、并网点短路容量、上级保护定值一并提供给厂家,由厂家做并网核算。
八、设备与厂家
山东运电气有限公司在双向直流电源、能量回馈式直流电源、电池充放电测试电源等产品上有完整的功率段覆盖,可按照老化房、实验室、生产线的实际工况做容量配置与并网方案设计。回馈效率、并网参数、保护配置等指标以出厂实测数据为准。
不一样的功率段、不一样的并网条件的设备配置差别较大,具体机型、技术参数与报价,请查看网页上的联系电话进行沟通,由厂家结合现场情况给出实际报价与测算结果。
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