如何根据负载曲线为商用储能电池组确定尺寸

为电池组确定尺寸工商业（C&I）储能始于了解设施的用电方式以及何时需要电池供电。专为削峰设计的电池可能需要在短时间内提供高放电功率，而专为负荷转移设计的系统则可能需要在数小时内持续供电。

最可靠的方法是将站点的负载曲线转化为可量化的电池需求。这些需求包括放电功率、输出能量、标称容量、充电要求以及电气集成约束条件。由此得出的技术规格有助于项目开发商、电池储能系统（BESS）集成商和采购团队评估标准电池配置，并确定是否需要定制电池组。</p>

什么是电池负载曲线？

电池负载曲线描述了储能电池在一段时间内需要支撑的功率需求。该分析通常从历史站点负载数据开始，并确定电池何时、以多大功率以及持续多长时间进行充电或放电。</p>

对于商业储能项目，请收集以下信息：

• 历史电力需求： 包含典型运行日和峰值需求时段的带时间戳的负荷数据。
• 网格导入和导出：从电网获取或向电网供应的电能，包括适用的需求限制。
• 太阳能光伏发电： 电池将在现场生成数据，用于储存多余的太阳能。
• 运营时间表： 生产班次、设备运行时间以及可预测的需求变化。
• 充电机会： 电网容量或光伏发电盈余可供充电的时间段。
• 测量详情： 数据间隔、测量位置、单位，以及数值表示的是瞬时功率还是区间平均值。

十五分钟间隔的数据通常适用于初步的削峰分析。然而，此类数据可能掩盖持续时间较短的需求峰值或设备启动峰值。若此类峰值会影响所需功率额定值，则应采用更高分辨率的测量数据或额外的设备级数据。</p>

同时，区分站点的负载曲线与电池的工作曲线也非常重要。站点负载曲线显示了设施的用电需求。电池工作曲线则定义了为实现项目运行目标，电池在不同时段需要输出或吸收的功率。</p>

应使用电池工作负荷曲线，而非仅使用站点的总用电量，来确定电池的功率和能量需求。

定义商用储能应用

在确定电池尺寸之前，需明确主要运行目标。即使使用相同的站点负载数据，不同应用也可能产生不同的功率和容量要求。</p>

应用	要分析的内容	关键电池要求
削峰	需求超过目标电网输入限值及每次峰值的持续时间。	峰值放电功率及峰值事件期间所需的总能量。
负荷转移	高成本时段所需的能量，以及低成本时段可用的充电窗口。	可用能量、放电持续时间及充电能力。
太阳能自用</p>	光伏发电量超过现场需求的时段，以及需求超过发电量的时段。	多余的太阳能、充电功率以及后续的放电需求。
网格约束运行	需求超过了可用的电网连接容量。	电量不足、持续时间，以及下次事件前的充电机会。

对于结合光伏（PV）与电池储能的项目，应同时评估充电需求和放电需求。电池必须具备足够的可用容量来吸收过剩发电量，并具备足够的充电功率以充分利用可利用的太阳能发电时段。</p>

有关相关规范的注意事项，请参阅我们的 为太阳能光伏储能系统指定定制电池的指南.

计算放电功率、输送能量和标称容量

电池容量设计需要分别进行功率和能量计算。功率以千瓦（kW）为单位，表示在特定时刻必须提供的电量大小。能量以千瓦时（kWh）为单位，表示在一段时间内必须提供的总电量。</p>

步骤 1：计算所需放电功率

对于削峰，首先定义目标电网输入限值。针对每个时间间隔，计算站点需求中超过该目标的部分。</p>

地点：

• 对_蝙蝠，我是区间 i 期间所需的初步电池放电功率，单位为 kW。
• 对_加载，i是该网站在第 i 个时间段内的平均负载，单位为 kW。
• 对_目标，i是在同一时间间隔内目标电网输入功率水平，单位为千瓦（kW）。
• max(0, ...)表示当站点负载未超过目标值时，电池放电需求为零。

在所分析的区间中，计算得出的最高值即为初步的最大区间平均放电功率：

此结果未必是所需的最大瞬时功率。短时峰值、电机启动及其他瞬态负载可能需要更高的功率额定值，应单独评估。

对于负荷转移和太阳能自发自用应用，请根据预期的运行调度计算电池的充放电曲线。上述削峰公式仅为特定运行目标的示例，并非适用于所有储能应用的通用公式。</p>

步骤 2：计算所需输送能量

通过将电池的放电功率乘以每个时间间隔的持续时间，计算每个时间间隔所需的能量。将各时间间隔的结果相加，即可得出事件所需的总能量。

地点：

• E_已送达是在分析期间输送的总能量，单位为千瓦时（kWh）。
• 对_蝙蝠，我是第 i 个区间内所需的放电功率，单位为 kW。
• Δt_我是时间间隔的持续时间，单位为小时。
• Σ表示所有区间中的能量贡献相加。

例如，如果一块电池在15分钟内平均输出55 kW的功率：

当负载变化时，请分别计算每个区间。如果电池在整个事件期间无需始终以峰值功率运行，则将峰值功率乘以整个事件持续时间可能会得出不准确的能量估算值。

保持测量边界的统一性。 确认站点负荷需求是否在交流侧测量，以及电池的额定能量是否在直流侧指定。如果所需能量在站点交流接入点处测量，则在将其换算为电池侧需求时，需考虑功率转换系统（PCS）的转换损耗及其他相关放电路径损耗。切勿重复计入相同损耗。

步骤 3：估算标称电池容量

电池的标称容量并不等于可输送到现场的能量。可用能量取决于允许的充电状态（SOC）区间以及电池与指定输送点之间的损耗。</p>

初步的标称容量估算为：

地点：

• E_标称值是初步的标称电池能量容量，单位为千瓦时（kWh）。
• E_已送达是在选定的交付边界处所需的能量。
• f_SOC是在允许的SOC窗口内可用的标称能量比例。
• η_放电是电池能量额定边界与所需输送边界之间的效率。

使用供应商支持的性能数据和项目特定的运行限值。如果供应商的可用能量额定值已考虑了相关的 SOC 限值或转换损耗，则无需再次应用这些因素。</p>

考虑产品生命周期结束时的容量需求。 如果电池在规定的使用寿命终点（EOL）仍需提供所需的能量，且所标称的容量尚未考虑老化衰减，则初步估算为：

f_{生命周期结束}是规定寿命终止时的剩余容量比例。应基于供应商记录的性能数据和项目运行条件确定。如果能量需求已定义为寿命终止时的可用能量，则无需再次应用保留系数。

有关额定容量与可用于运行的能量之间差异的更多详细信息，请参见 电池储能的额定能量与可用能量对比.

实例分析：削峰电池容量设计

考虑一家商业设施，其希望在用电高峰期将电网购电量限制在310千瓦。以下假设性示例使用了以15分钟为间隔记录的现场负荷平均值。每个时间戳标记该时间间隔的起始时刻，且在整个事件期间目标值始终保持为310千瓦。

区间开始	平均站点负载（kW）	所需电池输出（kW）	每个区间能耗（kWh）
计算出的需求		110 千瓦	75.00 千瓦时
16:00	285	0	0.00
16:15	320	10</p>	2.50
16:30	365	55	13.75
16:45	420	110	27.50
17:00	390	80	20.00
17:15	350	40</p>	10.00
17:30	315	5	1.25
17:45	295	0	0.00

计算得出的电池负荷曲线产生两个关键结果：

• 峰值区间平均放电功率： 110 千瓦。
• 总交付能量： 分析期间为75千瓦时。

110 kW 的结果基于 15 分钟平均负载数据。更高分辨率的测量可能揭示额外的瞬时功率需求。最终功率额定值还必须对照电池的放电限制及所选 PCS 的额定值进行校验。</p>

估算标称容量

为便于说明，假设在允许的SOC窗口内可获得90%的标称能量，且适用的放电路径效率为95%。

这是在所述假设下的初步生命周期初期估算。如果该项目在寿命终止（EOL）时同样需要75千瓦时的交付能量，且供应商支持的容量保持系数为80%，则该估算变为：

80% 的保持率仅为示例值，并非通用的设计假设。请使用供应商提供的数据，以确定所需的服务寿命和运行条件。</p>

这些计算确定了一个初步的容量范围，而非完整的系统设计。在选择电池之前，请确认供应商所采用的能量额定值边界、SOC（荷电状态）限制、转换损耗、工作温度以及寿命终止假设。</p>

根据项目条件验证电池要求

负荷曲线计算可确定初步的功率和能量需求。所选电池配置还必须满足商业储能项目的电气、热力、生命周期及集成条件。</p>

放电功率、持续时间和电流

检查电池能否在整个事件持续时间内维持所需的放电功率。确认连续放电额定值、峰值放电额定值、工作电压、允许电流以及电池管理系统（BMS）的限制。</p>

直流侧电流的初步估算：

在这里，我_直流电为电流，单位为安培，P_直流电是直流电功率，单位为瓦特，V_直流电为直流电压，单位为伏特。请使用同一电气侧的数值。此为初步估算值，因为实际电流会随工作电压和系统损耗而变化。

充电功率和充电窗口

对于重复的峰值削减、负荷转移或太阳能自发自用，需确定在下一次放电周期之前必须补充多少能量。将所需的再充电能量与可用的充电时段进行比较，并确认充电功率是否得到电池及整个系统的支持。</p>

对于光伏耦合项目，还需考虑剩余发电量是否足以在需要时为电池充电。即使电池的额定容量充足，若可用充电功率或充电时间窗口不足，仍可能无法实现运行目标。</p>

温度、保护与集成

确认所建议的电池配置是否适用于安装环境和工作温度范围。在最终确定电池规格之前，请审核以下要求：

• 标称电压和工作电压范围。
• 必需的串联/并联配置（如适用）。
• 持续和峰值充放电电流限制。
• 机械尺寸、安装、连接器和布线。
• BMS 监控、保护限值、报警和故障响应。
• 适用于预期的PCS或能源管理系统的通信协议和接口要求。
• 热管理、安装条件和维护通道。
• 适用的安全、认证、测试及项目验收要求。

这些检查有助于区分满足计算得出的千瓦时（kWh）要求的电池与适用于实际商业储能应用的电池。</p>

您应在何时考虑定制电池组？

当标准配置无法满足项目已记录的电气、机械、控制或运行要求时，可能需要定制电池组。负载特性分析有助于确定剩余差距涉及的是功率、能量、放电持续时间、电压还是集成性。</p>

在委托定制设计之前，请将完整的电池负荷曲线与现有的标准配置进行比较。考虑该需求是否可通过其他标准电池配置，或通过调整运行时间表或系统设计来满足。</p>

当出现以下情况时，可考虑评估自定义软件包：

• 所需电压或电流超出了可用的标准配置。
• 电池必须符合特定的机械尺寸或现有设备接口。
• 放电特性、充电行为或工作温度范围需要定制化设计。
• 电池管理系统（BMS）需要定义明确的通信、监控或保护行为，以与目标系统集成。</p>
• 该项目具有特定的验证、认证或生命周期性能要求。</p>

对于具有这些要求的项目，请探索 定制电池组设计与智能集成定制解决方案的可行性取决于详细的电气要求、系统接口、安全要求以及验证范围。

将结果转化为商用储能系统询价单

一份实用的报价请求（RFQ）可将计算得出的电池负荷曲线转化为供应商能够一致评估的要求。不要仅指定标称容量（单位：kWh），而应提供负载数据、运行计划、测量边界以及集成约束条件。</p>

加载配置文件和运行要求

• 应用及主要运行目标。
• 历史负载数据、测量间隔、时间戳和测量位置。
• 目标电网输入限值或其他规定的运行约束。
• 计算得出的峰值放电功率和总输出能量。
• 所需的放电持续时间及预期的每日运行计划。
• 充电窗口、充电功率和预期循环频率。
• 适用时，生命周期开始和结束时所需的性能。

电气与性能要求

• 标称电压和工作电压范围。
• 所需的额定能量和可用能量，且额定边界需明确定义。</p>
• 持续放电功率和峰值放电功率，包括峰值事件的持续时间。
• 最大充电功率和电流。
• 允许的SOC窗口和放电路径效率假设。
• 容量保持率和生命周期要求。
• 预期工作温度范围和热管理条件。

机械、控制与系统集成

• 包装尺寸、安装、连接器和布线要求。
• BMS 功能、保护限制和故障响应预期。
• 通信协议和接口文档。
• 目标PCS和能源管理系统的兼容性要求。
• 适用的认证、测试、文档和验收标准。

验证与商业要求

• 必需的技术文档和设计评审。
• 工厂验收测试及项目特定验证（如适用）。
• 性能证据和测试条件。
• 保修假设、预期使用寿命及技术支持安排。
• 项目数量、原型要求、生产进度和交付预期。

提供这些详细信息可使供应商评估标准电池配置是否适用，或是否需要评估定制电池组。同时，这也有助于在一致的基础上更轻松地比较技术与商业报价。

结论

电池负载曲线为将商业场所的用电需求转化为实际的储能需求提供了基础。定义电池的运行目标，计算每个时段的放电功率，累加运行期间所需的能量，并基于明确定义的荷电状态（SOC）、效率及生命周期假设来估算标称容量。</p>

然后，根据充电能力、电压和电流限制、工作温度、保护机制以及系统接口来验证结果。该方法有助于商业储能开发商、集成商和采购团队根据实际项目需求（而不仅仅是标称容量）来评估电池配置。</p>

如果您正在为商业储能项目评估定制电池组，请在与供应商开展技术讨论前，准备好负荷曲线和初步电气要求。明确的要求可为可行性评估、系统集成规划以及询价单（RFQ）对比提供更坚实的基础。</p>

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