中國儲能網(wǎng)訊：噪音和聲學(xué)服務(wù)商Acentech公司的技術(shù)專家Ethan Brush日前發(fā)表了一份研究報告。他在報告中指出，隨著可用的土地越來越稀缺，越來越多的電池儲能系統(tǒng)部署在人群密集的居民區(qū)，這使得電池儲能系統(tǒng)的噪音問題愈發(fā)受到關(guān)注。
圖1 越來越多的電池儲能系統(tǒng)在居民區(qū)附近運營，例如Endurant Energy公司在紐約市城區(qū)運營的一個電池儲能系統(tǒng)
隨著電池儲能系統(tǒng)的普及，開始在人口稠密的地區(qū)部署，土地資源的稀缺性使得這一趨勢不可避免。因此，電池儲能系統(tǒng)噪音及其控制措施成為了高度相關(guān)的話題。在歐洲人口密集的區(qū)域，電池儲能系統(tǒng)噪音問題尤為突出，而同樣的情況也在美國、澳大利亞等國家和地區(qū)逐漸加劇。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，電池儲能系統(tǒng)制造商需要更加重視聲學(xué)設(shè)計，以提供可以滿足居民生活需求的電池儲能系統(tǒng)。
噪音的來源
（1）冷卻系統(tǒng)
就像任何電子設(shè)備一樣，電池儲能系統(tǒng)在理想的溫度和濕度下運行得最理想、最安全。因此，需要使用各種空氣冷卻或液體冷卻系統(tǒng)。這些聲音來自系統(tǒng)通風(fēng)口以及風(fēng)扇和水泵，且長期存在。
（2）逆變器
圖2 采用聲級計測量逆變器噪音
逆變器可以將電池提供的直流電(DC)轉(zhuǎn)換為交流電(AC)供電，而當(dāng)電池充電時，逆變器還可以將交流電整流成直流電。在這種電流轉(zhuǎn)換過程中，有少量的電能以熱量的形式損失，因此需要進(jìn)行冷卻以防止過熱，通常是通過風(fēng)扇進(jìn)行冷卻，這不可避免地產(chǎn)生一些噪音。
將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的過程需要高速開關(guān)來改變極性(或電流的方向)。在美國，交流電的頻率為60Hz（赫茲是電流在一秒鐘中周期性變換方向的次數(shù)），所以高速開關(guān)在一赫茲中有兩次動作。這個過程產(chǎn)生兩倍于供電頻率(120Hz)的聲音，此外還產(chǎn)生其他諧波(例如240Hz、360Hz、480Hz或更高)。
許多國家和地區(qū)的交流電頻率為50Hz，因此其產(chǎn)生諧波略有不同(100Hz、200Hz、300Hz、400Hz)。這種聲音通常是嗡嗡聲。在有其他背景聲音的情況下，這種噪音往往更加突出，從而給聽到的人帶來極大困擾。
圖3 采用聲級計測量變壓器的噪音
變壓器內(nèi)部有三種噪音源：鐵芯噪音、線圈噪音和風(fēng)扇噪音。鐵芯和線圈噪音是由磁力引起的，與逆變器一樣，變壓器將會產(chǎn)生120Hz或100Hz的聲音及其諧波。第三種聲音來源于安裝在變壓器外部的冷卻風(fēng)扇，但有些變壓器沒有采用風(fēng)扇，而是采用的散熱片，當(dāng)然這是一個更安靜的選項。
緩解措施
深入了解噪音標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，世界各國和地區(qū)都會遵行一些明確的噪音法規(guī)，旨在限制工業(yè)設(shè)施噪音對居民區(qū)的侵?jǐn)_。這些法規(guī)的詳盡程度和明確性各不相同，有些為噪音排放設(shè)定了非常具體的指標(biāo)和條件，而有些則只規(guī)定了分貝數(shù)值限制。在某些地區(qū)，可能尚未制定與電池儲能系統(tǒng)相關(guān)的噪音條例。然而，即便在這種情況下，電池儲能系統(tǒng)的開發(fā)商也應(yīng)充分考慮到對周邊環(huán)境的影響，以及居民對噪音的負(fù)面反應(yīng)，即便法律并未強制要求減少噪音。
例如，美國國家電氣制造商協(xié)會（NEMA）標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了電氣設(shè)備達(dá)到NEMA評級時的噪音水平。
此外，國際電工委員會（IEC）、電氣與電子工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（IEEE）也為量化各類電氣設(shè)備的聲音輸出制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。同樣，美國空調(diào)采暖與制冷協(xié)會（AHRI）、美國采暖和制冷與空調(diào)工程師學(xué)會（ASHRAE）、美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ANSI）以及國際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）也針對制冷系統(tǒng)發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)。
這些標(biāo)準(zhǔn)不僅為儲能行業(yè)提供了規(guī)范，還能與電池儲能系統(tǒng)的現(xiàn)場聲音測量數(shù)據(jù)相互補充，以更全面地評估和管理電池儲能系統(tǒng)的噪音。
電池儲能系統(tǒng)的聲音建模。在電池儲能系統(tǒng)的設(shè)計階段，聲學(xué)顧問和技術(shù)專家需要準(zhǔn)確識別并確定來自各類設(shè)備的關(guān)鍵聲源。設(shè)備供應(yīng)商可能會提供有關(guān)產(chǎn)品噪音排放的詳細(xì)數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)構(gòu)建一個聲學(xué)模型，該模型能夠模擬電池儲能系統(tǒng)在其周邊（如住宅）產(chǎn)生的聲音水平。這個聲學(xué)模型不僅包含了電池儲能系統(tǒng)各個設(shè)備的聲源，還納入了周圍區(qū)域的地形特征。建模評估的最終結(jié)果將與工程項目所適用的噪音限制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比。電池儲能系統(tǒng)的聲音建模分析示例的結(jié)果如下圖所示。
圖4 一個電池儲能系統(tǒng)的聲音建模圖
如上所述，并不是所有的電池儲能系統(tǒng)設(shè)備制造商都有其產(chǎn)品的噪音數(shù)據(jù)。電池儲能系統(tǒng)中的各種設(shè)備可能有多個不同的供應(yīng)商，如果某些信息缺失，這無疑增加了對儲能系統(tǒng)噪音水平進(jìn)行準(zhǔn)確建模的難度。
測量現(xiàn)場環(huán)境聲音水平。許多噪音條例（例如馬薩諸塞州環(huán)境保護部的噪音規(guī)定）規(guī)定工業(yè)設(shè)施的聲音水平不得超過環(huán)境條件的閾值。這些環(huán)境的聲音水平需要在工業(yè)設(shè)施安裝之前或在設(shè)施完全關(guān)閉時確定。通常在相對平靜的天氣中測量一周或更長時間的環(huán)境聲音，以獲得現(xiàn)場聲音環(huán)境的完整特征。由于噪音限值與現(xiàn)場環(huán)境條件有關(guān)，因此安靜區(qū)域需要比嘈雜的區(qū)域更低的限值。
其他地方的噪音條例通常會規(guī)定電池儲能系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音的固定上限。這可能不一定需要在現(xiàn)場研究來證明合規(guī)性，但是通常推薦環(huán)境噪音測量方法來幫助將建模工作的結(jié)果置于現(xiàn)有環(huán)境的場景中。
控制噪音
電池儲能系統(tǒng)的噪音控制是一個不斷改進(jìn)的過程。如果產(chǎn)生噪音的設(shè)備的設(shè)計和布局超過工程項目的有關(guān)噪音限制，那么聲學(xué)顧問需要設(shè)計新的解決方案，以降低噪音水平。通過考慮源/路徑/接收器模型，可以找到噪音問題的有效解決方案。
儲能系統(tǒng)運營商可以將不同的緩解措施添加到設(shè)施和周邊地區(qū)的聲學(xué)模型中。當(dāng)預(yù)測的聲音水平符合電池儲能系統(tǒng)的有關(guān)噪音標(biāo)準(zhǔn)時，可以有效地控制噪音。
在電池儲能系統(tǒng)安裝完成之后測量聲音水平，以證明符合該地點的噪音標(biāo)準(zhǔn)。這通常是在夜間環(huán)境聲音最小的時候進(jìn)行的，可能包括在一段時間內(nèi)開啟和關(guān)閉電池儲能系統(tǒng)的所有設(shè)備，以充分表征其整體噪音。
對于測量環(huán)境聲音的設(shè)備，要求具有國際上有關(guān)測量設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度。這些設(shè)備按精度和性能等方面進(jìn)分類。而在監(jiān)管或遭到訴訟情況下，未能使用適當(dāng)?shù)穆曇魷y量設(shè)備可能會使研究報告失去價值。
圖5 使用聲級計測量光伏系統(tǒng)的噪音
