什么是 BESS 往返效率？
往返效率，通常称为 RTE，是电池储能系统 (BESS) 中最重要但有时也被误解的性能指标之一。
简而言之，RTE 告诉我们：用于为 BESS 充电的电能中，有多少可以在之后作为可用电能被回收。
其基本公式为：
RTE (%) = 放电能量 ÷ 充电能量 × 100
例如，如果一个 BESS 在充电过程中接收了 100 MWh 的电量，随后在相同的测量点输出了 90 MWh 的电量，那么它的往返效率就是：
90 ÷ 100 × 100 = 90%
剩余的 10 MWh 并没有消失。其中大部分已通过电池内阻、电力转换、变压器、电缆和辅助系统转化为热能。
然而，有一个重要的细节：
只有明确定义测量边界时，RTE 才有意义。
电池单体效率、直流侧 (DC) 效率和完整的交流侧 (AC-to-AC) 系统效率并不是一回事。
例如，NREL 2024 年商业电池储能技术基准将 85% 的往返效率作为商业电池储能的代表性假设。
这说明了为什么实际项目层面的 RTE 通常低于电池单体效率。
为什么 BESS RTE 低于电池效率？
完整的 BESS 远不止锂离子电池单体。
能量通常会经过：
电网 → 变压器 → 储能变流器 (PCS) → 直流母线 → 电池
然后在放电期间：
电池 → 直流母线 → PCS → 变压器 → 电网
同时，许多辅助系统会消耗电力，包括：
-
电池管理系统 (BMS)
-
能量管理系统 (EMS)
-
储能变流器 (PCS) 冷却系统
-
液冷泵
-
冷水机组或空调
-
通风风扇
-
火灾探测系统
-
通信设备
-
照明
-
控制电源
因此，仅凭电池效率无法代表整个系统的效率。
简化的系统级计算公式如下：
系统 RTE ≈ 电池直流往返效率 × PCS 充电效率 × PCS 放电效率 × 变压器效率² × 辅助负载系数
考虑以下简化示例：
| 组件 | 示例效率 |
|---|---|
| 电池直流往返效率 | 95% |
| PCS 充电效率 | 98.5% |
| PCS 放电效率 | 98.5% |
| 变压器效率 | 99.5% |
| 辅助设备后的剩余能量 | 98% |
近似系统效率变为：
0.95 × 0.985 × 0.985 × 0.995 × 0.995 × 0.98 ≈ 89.4%
因此，一个电池级效率约为 95% 的电池系统，最终交付的系统净 RTE 可能仅在 89% 左右。
这种差异在实际测试中也很明显。
一份发表在《储能杂志》上的研究报告显示，在考虑逆变器和变压器损耗后，其电池效率约为 95.71%，而完整的系统往返效率约为 87.95%。
这就是为什么当 BESS 供应商单纯宣传“95% 效率”时，买家应保持谨慎。
第一个问题应该是：
95% 是在何处测量的？
PCS 如何影响 BESS 往返效率？
储能变流器 (PCS) 是 BESS 中转换损耗最重要的来源之一。
在充电过程中，PCS 将：
交流 (AC) → 直流 (DC)
在放电过程中：
直流 (DC) → 交流 (AC)
由于电能在一次完整的充放电循环中两次通过 PCS，即使是相对较小的转换损耗也会累积。
例如，如果 PCS 在两个方向上的效率均为 98.5%：
98.5% × 98.5% ≈ 97.0%
这意味着在充分考虑电池、变压器和辅助损耗之前，约 3% 的能量可能已经在两个转换阶段中损耗掉了。
然而，另一个重要因素经常被忽视：
PCS 峰值效率不等于年度平均效率
PCS 可能在特定的运行功率附近实现其最高效率。
在极低负载下，转换效率可能会下降。
例如，执行频繁低功率频率调节的 BESS，其年度效率可能与在常规高峰削峰循环中以更高功率运行的相同系统不同。
这就是为什么项目工程师应该检查 PCS 效率曲线，而不是仅依赖数据手册上印刷的最大效率。
Merus Power 关于将往返效率作为 BESS 性能保证的讨论也强调了在评估 RTE 时明确运行条件的重要性。
有关 PCS 如何与 BESS 其他主要控制系统交互的更深入解释，请参阅我们的指南：
冷却系统如何影响 BESS RTE？
冷却系统与电池效率之间存在一种有趣的关系，因为它既能改善电池运行条件，又会消耗电能。
冷却有助于提高电池效率
锂离子电池在充放电过程中会产生热量。
如果电池温度过高或电池单体之间的温差过大，内阻和退化可能会增加。
良好的热管理有助于维持相对稳定和均匀的工作温度。
这对于现代高能量密度系统（例如 5MWh 集装箱式 BESS）尤为重要，因为成千上万个单体在相对紧凑的空间内运行。
但冷却也会消耗能量
冷却设备本身需要用电。
液冷 BESS 可能包含：
-
冷却液泵
-
冷水机组
-
热交换器
-
控制阀
-
风扇
-
冷却控制系统
风冷系统可能更多地依赖：
-
空调机组
-
风扇
-
通风系统
所有这些电能都成为系统辅助消耗的一部分，降低了净 AC-to-AC RTE。
因此，这种说法：
“液冷总是能提供更高的往返效率。”
过于简单化了。
对于高密度 BESS 安装，液冷通常提供更好的温度均匀性和传热能力。然而，泵和冷水机组会消耗电力。
风冷系统在温和条件下消耗的电力相对较少，但在炎热气候下运行可能需要大量的暖通空调 (HVAC) 能源。
因此，更专业的工程问题不是：
“哪种冷却技术耗电更少？”
而是：
“在实际场地气候和负载周期下，该系统每年需要多少冷却能源？”
您可以在我们的对比文章中阅读有关该主题的更多信息：
发表在《能源》杂志上的研究也表明，热管理和环境条件会显著影响电池储能性能。
辅助负载：隐藏的 BESS 效率损耗
辅助消耗是往返效率中最常被低估的部分之一。
典型的辅助负载包括：
-
BMS
-
EMS
-
控制器
-
通信
-
火灾探测
-
灭火控制
-
冷水机组
-
泵
-
风扇
-
暖通空调 (HVAC)
-
PCS 冷却
-
照明
重点在于辅助功率并不总是随电池输出成比例变化。
即使在电池处于闲置状态时，某些辅助系统也会持续运行。
例如，假设 BESS 完成了一个大功率放电循环。
电池、PCS 和电气设备可能仍然很热，因此冷却系统可能会继续运行，即使 BESS 不再输出电能。
同样，通信设备、BMS、EMS 和控制系统可能保持 24 小时通电。
这产生了一个重要的影响：
高利用率与低利用率 BESS
假设两个相同的 BESS 单元每天各消耗 100 kWh 的辅助电力。
A 系统每天循环 5 MWh。
B 系统每天仅循环 1 MWh。
同样的 100 kWh 辅助负载占比分别为：
A 系统：100 kWh ÷ 5,000 kWh = 2%
而：
B 系统：100 kWh ÷ 1,000 kWh = 10%
因此，即使硬件完全相同，B 系统的净效率也可能表现得差得多。
这就是为什么实际的 BESS 往返效率在很大程度上取决于利用率和调度策略。
BESS Courses 提供了一份关于 BESS 规模和辅助效应的实用工程概述。
示例：5 MWh BESS 实际交付多少能量？
考虑一个 5 MWh BESS。
假设该系统接收了：
5.00 MWh
（从电网在约定的交流连接点测量）。
如果整个系统的净 AC-to-AC 往返效率为：
89%
那么返回的能量为：
5.00 MWh × 89% = 4.45 MWh
因此，循环期间的总能量损耗为：
5.00 − 4.45 = 0.55 MWh
那 0.55 MWh 可能包括：
-
电池电化学损耗
-
直流电缆损耗
-
PCS 转换损耗
-
变压器损耗
-
冷却消耗
-
泵和风扇消耗
-
BMS 和 EMS 消耗
-
其他辅助负载
现在假设两家供应商都宣传：
“效率：95%”
A 供应商的意思是：
95% 的电池直流效率
而 B 供应商的意思是：
95% 的包含辅助设备的净 AC-to-AC 效率
这两个规格具有完全不同的商业含义。
这就是为什么买家在不了解测量条件的情况下，永远不应比较 RTE 数值。
BESS RTE 保证中应包含什么？
在购买商业或公用事业级 BESS 时，仅仅要求：
“RTE ≥ 90%”
可能是不够的。
一份更好的技术规格书应该定义以下内容。
1. 测量边界
RTE 是在何处测量的：
-
电池直流端？
-
PCS 交流端？
-
中压变压器？
-
并网点 (POI)？
对于大多数项目业主而言，POI 级的 AC-to-AC RTE 是最具商业意义的指标。
2. 辅助消耗
澄清 RTE 计算是否包含：
-
冷却
-
泵
-
风扇
-
暖通空调 (HVAC)
-
控制设备
-
BMS
-
EMS
-
PCS 辅助设备
3. 充放电功率
RTE 应在指定的运行功率或 C 倍率下测量。
4. SOC 窗口
例如：
10–90% SOC
或：
5–95% SOC
不同的 SOC 窗口会产生不同的效率值。
5. 环境温度
在 25°C 下运行的 BESS 消耗的冷却能源可能远少于在 45°C 户外运行的同一系统。
6. 生命周期初期与生命周期末期
电池电阻通常会随着单体老化而增加。
因此，不应理所当然地认为生命周期初期 (BOL) 的 RTE 在 15 或 20 年的项目寿命中保持不变。
7. 测试时长
短时间的充放电测试可能无法完全捕捉到：
-
夜间 HVAC 消耗
-
待机损耗
-
循环后的冷却消耗
-
季节性温度变化
对于项目经济性而言，基于年度或负载周期的能源效率有时比单一的实验室测试更有意义。
为什么 RTE 在经济上很重要？
往返效率直接影响 BESS 为了在之后交付特定量的电能而必须购买多少电力。
假设一个储能电站必须每年交付：
100,000 MWh
在 90% RTE 的情况下，所需的充电能量为：
100,000 ÷ 0.90 = 111,111 MWh
在 85% RTE 时：
100,000 ÷ 0.85 = 117,647 MWh
这意味着每年额外需要：
6,536 MWh
的充电电量。
因此，在一个 15 年的项目生命周期内，哪怕几个百分点的效率差异也会产生显著的经济影响。
因此，RTE 应该与以下因素综合考虑：
-
电池退化
-
循环寿命
-
可用性
-
保修吞吐量
-
扩容
-
电价差
而不是被视为孤立的技术规格。
视频：了解重要的 BESS 性能指标
对于想要进行更深入技术讨论的读者，Energy-Storage.News 和 Wärtsilä 发布了一个有用的网络研讨会，涵盖了重要的电池储能指标，包括荷电状态 (SOC)、健康状态 (SOH)、单体不平衡和往返效率：
这对于理解为什么 BESS 性能应该在系统层面而不是仅在单体层面进行评估尤为有用。
结论
BESS 往返效率不仅仅是一个电池规格。
它是以下因素的综合结果：
电池电化学 + PCS 转换 + 变压器 + 冷却 + 辅助负载 + 运行策略
电池可能达到 95% 以上的直流往返效率，而完整的系统交付的交流侧 (AC-to-AC) 效率可能低于 90%。
同样，标榜 99% 峰值效率的 PCS 并不意味着完整的 BESS 具有 99% 的效率。
因此，在评估电池储能系统时，最有用的问题不是：
“你们的电池效率是多少？”
而应该问：
“在约定的项目测量点，包括既定的辅助负载并在预期的运行条件下，保证的交流对交流（AC-to-AC）净往返效率是多少？”
这将 RTE 从一个营销百分比转变为一个可衡量的工程和财务参数，从而使 BESS 供应商能够在真正对等的基础上进行比较。
对于计划进行工商业或公用事业规模储能项目的企业，您也可以探索 ELITE ESS 集装箱式电池储能解决方案，获取包括热管理、PCS 集成和集装箱系统工程在内的可配置 BESS 设计。