來源：ESCN儲能網
數位儲能網訊： 噪音和聲學服務商Acentech公司的技術專家Ethan Brush日前發表了一份研究報告。他在報告中指出，隨著可用的土地越來越稀缺，越來越多電池儲能系統部署在人群密集的居民區，這使得電池儲能系統的噪音比以往任何時候都成為一個令人關註的話題。
圖1 越來越多的電池儲能系統在居民區附近營運，例如Endurant Energy公司在紐約市城區營運的一個電池儲能系統
鑒於眾多優勢以及在較小空間部署的靈活性，電池儲能系統的套用日益普及。在這種情況下，開發商部署的電池儲能系統越來越接近住宅區域。
為確保電池儲能系統能夠依據標準和法規正確安裝和部署，並最大程度降低噪音以防止對社群居民造成的不便和困擾，聲學專家和技術顧問需要發揮至關重要的作用。這一點尤為重要，因為電池儲能系統執行的聲音將對居民生活帶來不利影響。
例如，近年來數據中心數量的迅速增長帶來了一些值得深思教訓。在一些尚未制定具體噪音法規的地區，這些數據中心設施產生的噪音已經引發了公眾的不滿和負面情緒。
對於儲能系統營運商和使用者來說，電池儲能系統有關噪音的數據可能難以獲得。然而，儲能系統開發商仍然需要努力確保這些裝置符合相關的噪音限制要求。
而在成熟的市場中，電池儲能系統裝置制造商擁有足夠的時間與資源，可以投資研發和制造噪音更小的電池儲能系統，並精準地記錄其噪音數據。為了應對日益增長的挑戰，電池儲能系統制造商和營運商需要確保噪音問題得到有效控制。
隨著電池儲能系統的普及，開始在人口稠密的地區部署，土地資源的稀缺性使得這一趨勢不可避免。因此，電池儲能系統噪音及其控制措施成為了高度相關的話題。在歐洲人口密集的區域，電池儲能系統噪音問題尤為突出，而同樣的情況也在美國、澳洲等國家和地區逐漸加劇。為了應對這一挑戰，電池儲能系統制造商需要更加重視聲學設計，以提供可以滿足居民生活需求的電池儲能系統。
噪音的來源
人們可能會想：「電池儲能系統是如何產生噪音的?」
以下是主要的噪音來源：
（1）冷卻系統
就像任何電子裝置一樣，電池儲能系統在理想的溫度和濕度下執行得最理想、最安全。因此，需要使用各種空氣冷卻或液體冷卻系統。這些聲音來自這些系統的通風口以及風扇和水泵。這些裝置發出的聲音就像住宅和商業建築的供暖、通風和空調裝置一樣長期存在。
（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)轉換為交流電(AC)供電，而當電池充電時，逆變器還可以將交流電整流成直流電。在這種電流轉換過程中，有少量的電能以熱量的形式損失，因此需要進行冷卻以防止過熱，通常是透過風扇進行冷卻，這不可避免地產生一些噪音。
將直流電轉換成交流電的過程需要高速開關來改變極性(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），所以高速開關在一赫茲中有兩次動作。這個過程產生兩倍於供電頻率(120Hz)的聲音，此外還產生其他諧波(例如240Hz、360Hz、480Hz或更高)。
許多國家和地區的交流電頻率為50Hz，因此其產生諧波略有不同(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的困擾。
圖3 采用聲級計測量變壓器的噪音
大多數人認為變壓器的聲音是一種獨特的「嗡嗡聲」。如果在室外變電站或建築物的變壓器附近，人們可能很熟悉這種聲音。變壓器用來改變交流電壓，使電壓上升或下降。變壓器可以將高壓輸電路線的電壓降低到家庭和企業使用的安全水平。而電池儲能系統也安裝了自己的變壓器。
變壓器內部有三種噪音源：（1）鐵芯噪音、（2）線圈噪音和（3）風扇噪音。鐵芯和線圈噪音是由磁力引起的，與逆變器一樣，變壓器將會產生120Hz或100Hz的聲音及其諧波。第三種聲音來源於安裝在變壓器外部的冷卻風扇，但有些變壓器沒有采用風扇，而是采用的散熱片，當然這是一個更安靜的選項。
噪音的緩解措施
盡管電池儲能系統是一項較新的技術，但也不可避免產生一些噪音。因此，擁有必要的工具和技術來設計配備適當噪音控制措施的電池儲能系統，可以有效地降低噪音。為了實作這一目標，需要采取以下關鍵措施：
首先，深入了解噪音標準至關重要。通常情況下，世界各國和地區都會遵行一些明確的噪音法規，旨在限制工業設施噪音對居民區的侵擾。這些法規的詳盡程度和明確性各不相同，有些為噪音排放設定了非常具體的指標和條件，而有些則只規定了分貝數值限制。在某些地區，可能尚未制定與電池儲能系統相關的噪音條例。然而，即便在這種情況下，電池儲能系統的開發商也應充分考慮到對周邊環境的影響，以及居民對噪音的負面反應，即便法律並未強制要求減少噪音。
多個噪音標準對裝置的噪音進行限制，電池儲能系統的一些裝置和元件（例如逆變器和變壓器）具有獨特的聲音特征。而完全減輕單一頻率成分組成的聲音（例如哨聲或嗡嗡聲）尤其具有挑戰性。
電池儲能系統的聲音建模
在電池儲能系統的設計階段，聲學顧問和技術專家需要準確辨識並確定來自各類裝置的關鍵聲源。裝置供應商可能會提供有關產品噪音排放的詳細數據，這些數據有時是基於對現有設施的實際場地測量得出的。利用這些數據構建一個聲學模型，該模型能夠模擬電池儲能系統在其周邊（如住宅）產生的聲音水平。這個聲學模型不僅包含了電池儲能系統各個裝置的聲源，還納入了周圍區域的地形特征。建模評估的最終結果將與工程計畫所適用的噪音限制標準進行對比。電池儲能系統的聲音建模分析範例的結果如下圖所示。
圖4 一個電池儲能系統的聲音建模圖
如上所述，並不是所有的電池儲能系統裝置制造商都有其產品有噪音的數據。電池儲能系統中的各種裝置可能有多個不同的供應商，如果某些資訊缺失，這無疑增加了對儲能系統噪音水平進行準確建模的難度。
在測量電池儲能系統的噪音方面面，很多國家和地區都制定了相關標準。例如，美國國家電氣制造商協會（NEMA）標準明確規定了電氣裝置達到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會標準協會（IEEE）也為量化各類電氣裝置的聲音輸出制定了相應標準。同樣，美國空調采暖與制冷協會（AHRI）、美國采暖和制冷與空調工程師學會（ASHRAE）、美國國家標準協會（ANSI）以及國際標準組織（ISO）也針對制冷系統釋出了標準。
這些標準不僅為儲能行業提供了規範，還能與電池儲能系統的現場聲音測量數據相互補充，以更全面地評估和管理電池儲能系統的噪音。
測量現場環境聲音水平
許多噪音條例（例如麻薩諸塞州環境保護部的噪音規定）規定工業設施的聲音水平不得超過環境條件的閾值。這些環境的聲音水平需要在工業設施安裝之前或在設施完全關閉時確定。通常在相對平靜的天氣中測量一周或更長時間的環境聲音，以獲得現場聲音環境的完整特征。由於噪音限值與現場環境條件有關，因此安靜區域需要比嘈雜的區域更低的限值。
其他地方的噪音條例通常會規定電池儲能系統產生的噪音的固定上限。這可能不一定需要在現場研究來證明合規性，但是通常推薦環境噪音測量方法來幫助將建模工作的結果置於現有環境的場景中。
采取措施控制噪音
電池儲能系統的噪音控制是一個不斷改進的過程。如果產生噪音的裝置的設計和布局超過工程計畫的有關噪音限制，那麽聲學顧問需要設計新的解決方案，以降低噪音水平。透過考慮源/路徑/接收器模型，可以找到噪音問題的有效解決方案。
儲能系統營運商可以將不同的緩解措施添加到設施和周邊地區的聲學模型中。當預測的聲音水平符合電池儲能系統的有關噪音標準時，可以有效地控制噪音。
電池儲能系統安裝完成之後的聲音測量
在電池儲能系統安裝完成之後測量聲音水平，以證明符合該地點的噪音標準。這通常是在夜間環境聲音最小的時候進行的，可能包括在一段時間內開啟和關閉電池儲能系統的所有裝置，以充分表征其整體噪音。
對於測量環境聲音的裝置，要求具有國際上有關測量裝置標準規定的精度。這些裝置按精度和效能等方面進分類。而在監管或遭到訴訟情況下，未能使用適當的聲音測量裝置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的噪音
不要認為噪音是一種理所當然的現象
在規劃電池儲能系統的營運場地時，不應將電池儲能系統存在的噪音視為一種理所當然的現象。儲能系統營運商尋求聲學顧問幫助至關重要，以采取有效的噪音控制措施。在電池儲能系統的初步設計和規劃階段就需要考慮如何降低噪音，能夠避免未來可能出現的監管難題和公共關系方面挑戰。透過精心策劃的方法和高效的噪音控制措施，在確保電池儲能系統正常營運的同時不會對周邊的居民造成噪音幹擾。
作者：劉伯洵 來源：中國儲能網
