数字储能网讯：噪音和声学服务商Acentech公司的技术专家Ethan Brush日前发表了一份研究报告。他在报告中指出，随着可用的土地越来越稀缺，越来越多电池储能系统部署在人群密集的居民区，这使得电池储能系统的噪音比以往任何时候都成为一个令人关注的话题。
图1 越来越多的电池储能系统在居民区附近运营，例如Endurant Energy公司在纽约市城区运营的一个电池储能系统
鉴于众多优势以及在较小空间部署的灵活性，电池储能系统的应用日益普及。在这种情况下，开发商部署的电池储能系统越来越接近住宅区域。
为确保电池储能系统能够依据标准和法规正确安装和部署，并最大程度降低噪音以防止对社区居民造成的不便和困扰，声学专家和技术顾问需要发挥至关重要的作用。这一点尤为重要，因为电池储能系统运行的声音将对居民生活带来不利影响。
例如，近年来数据中心数量的迅速增长带来了一些值得深思教训。在一些尚未制定具体噪音法规的地区，这些数据中心设施产生的噪音已经引发了公众的不满和负面情绪。
对于储能系统运营商和用户来说，电池储能系统有关噪音的数据可能难以获得。然而，储能系统开发商仍然需要努力确保这些设备符合相关的噪音限制要求。
而在成熟的市场中，电池储能系统设备制造商拥有足够的时间与资源，可以投资研发和制造噪音更小的电池储能系统，并精准地记录其噪音数据。为了应对日益增长的挑战，电池储能系统制造商和运营商需要确保噪音问题得到有效控制。
随着电池储能系统的普及，开始在人口稠密的地区部署，土地资源的稀缺性使得这一趋势不可避免。因此，电池储能系统噪音及其控制措施成为了高度相关的话题。在欧洲人口密集的区域，电池储能系统噪音问题尤为突出，而同样的情况也在美国、澳大利亚等国家和地区逐渐加剧。为了应对这一挑战，电池储能系统制造商需要更加重视声学设计，以提供可以满足居民生活需求的电池储能系统。
噪音的来源
人们可能会想：“电池储能系统是如何产生噪音的?”
以下是主要的噪音来源：
（1）冷却系统
就像任何电子设备一样，电池储能系统在理想的温度和湿度下运行得最理想、最安全。因此，需要使用各种空气冷却或液体冷却系统。这些声音来自这些系统的通风口以及风扇和水泵。这些设备发出的声音就像住宅和商业建筑的供暖、通风和空调设备一样长期存在。
（2）逆变器
图2 采用声级计测量逆变器噪音
逆变器可以将电池提供的直流电(DC)转换为交流电(AC)供电，而当电池充电时，逆变器还可以将交流电整流成直流电。在这种电流转换过程中，有少量的电能以热量的形式损失，因此需要进行冷却以防止过热，通常是通过风扇进行冷却，这不可避免地产生一些噪音。
将直流电转换成交流电的过程需要高速开关来改变极性(或电流的方向)。在美国，交流电的频率为60Hz（赫兹是电流在一秒钟中周期性变换方向的次数），所以高速开关在一赫兹中有两次动作。这个过程产生两倍于供电频率(120Hz)的声音，此外还产生其他谐波(例如240Hz、360Hz、480Hz或更高)。
许多国家和地区的交流电频率为50Hz，因此其产生谐波略有不同(100Hz、200Hz、300Hz、400Hz)。这种声音通常是嗡嗡声。在有其他背景声音的情况下，这种噪音往往更加突出，从而给听到的人带来极大的困扰。
图3 采用声级计测量变压器的噪音
大多数人认为变压器的声音是一种独特的“嗡嗡声”。如果在室外变电站或建筑物的变压器附近，人们可能很熟悉这种声音。变压器用来改变交流电压，使电压上升或下降。变压器可以将高压输电线路的电压降低到家庭和企业使用的安全水平。而电池储能系统也安装了自己的变压器。
变压器内部有三种噪音源：（1）铁芯噪音、（2）线圈噪音和（3）风扇噪音。铁芯和线圈噪音是由磁力引起的，与逆变器一样，变压器将会产生120Hz或100Hz的声音及其谐波。第三种声音来源于安装在变压器外部的冷却风扇，但有些变压器没有采用风扇，而是采用的散热片，当然这是一个更安静的选项。
噪音的缓解措施
尽管电池储能系统是一项较新的技术，但也不可避免产生一些噪音。因此，拥有必要的工具和技术来设计配备适当噪音控制措施的电池储能系统，可以有效地降低噪音。为了实现这一目标，需要采取以下关键措施：
首先，深入了解噪音标准至关重要。通常情况下，世界各国和地区都会遵行一些明确的噪音法规，旨在限制工业设施噪音对居民区的侵扰。这些法规的详尽程度和明确性各不相同，有些为噪音排放设定了非常具体的指标和条件，而有些则只规定了分贝数值限制。在某些地区，可能尚未制定与电池储能系统相关的噪音条例。然而，即便在这种情况下，电池储能系统的开发商也应充分考虑到对周边环境的影响，以及居民对噪音的负面反应，即便法律并未强制要求减少噪音。
多个噪音标准对设备的噪音进行限制，电池储能系统的一些设备和组件（例如逆变器和变压器）具有独特的声音特征。而完全减轻单一频率成分组成的声音（例如哨声或嗡嗡声）尤其具有挑战性。
电池储能系统的声音建模
在电池储能系统的设计阶段，声学顾问和技术专家需要准确识别并确定来自各类设备的关键声源。设备供应商可能会提供有关产品噪音排放的详细数据，这些数据有时是基于对现有设施的实际场地测量得出的。利用这些数据构建一个声学模型，该模型能够模拟电池储能系统在其周边（如住宅）产生的声音水平。这个声学模型不仅包含了电池储能系统各个设备的声源，还纳入了周围区域的地形特征。建模评估的最终结果将与工程项目所适用的噪音限制标准进行对比。电池储能系统的声音建模分析示例的结果如下图所示。
图4 一个电池储能系统的声音建模图
如上所述，并不是所有的电池储能系统设备制造商都有其产品有噪音的数据。电池储能系统中的各种设备可能有多个不同的供应商，如果某些信息缺失，这无疑增加了对储能系统噪音水平进行准确建模的难度。
在测量电池储能系统的噪音方面面，很多国家和地区都制定了相关标准。例如，美国国家电气制造商协会（NEMA）标准明确规定了电气设备达到NEMA评级时的噪音水平。
此外，国际电工委员会（IEC）、电气与电子工程师协会标准协会（IEEE）也为量化各类电气设备的声音输出制定了相应标准。同样，美国空调采暖与制冷协会（AHRI）、美国采暖和制冷与空调工程师学会（ASHRAE）、美国国家标准协会（ANSI）以及国际标准组织（ISO）也针对制冷系统发布了标准。
这些标准不仅为储能行业提供了规范，还能与电池储能系统的现场声音测量数据相互补充，以更全面地评估和管理电池储能系统的噪音。
测量现场环境声音水平
许多噪音条例（例如马萨诸塞州环境保护部的噪音规定）规定工业设施的声音水平不得超过环境条件的阈值。这些环境的声音水平需要在工业设施安装之前或在设施完全关闭时确定。通常在相对平静的天气中测量一周或更长时间的环境声音，以获得现场声音环境的完整特征。由于噪音限值与现场环境条件有关，因此安静区域需要比嘈杂的区域更低的限值。
其他地方的噪音条例通常会规定电池储能系统产生的噪音的固定上限。这可能不一定需要在现场研究来证明合规性，但是通常推荐环境噪音测量方法来帮助将建模工作的结果置于现有环境的场景中。
采取措施控制噪音
电池储能系统的噪音控制是一个不断改进的过程。如果产生噪音的设备的设计和布局超过工程项目的有关噪音限制，那么声学顾问需要设计新的解决方案，以降低噪音水平。通过考虑源/路径/接收器模型，可以找到噪音问题的有效解决方案。
储能系统运营商可以将不同的缓解措施添加到设施和周边地区的声学模型中。当预测的声音水平符合电池储能系统的有关噪音标准时，可以有效地控制噪音。
电池储能系统安装完成之后的声音测量
在电池储能系统安装完成之后测量声音水平，以证明符合该地点的噪音标准。这通常是在夜间环境声音最小的时候进行的，可能包括在一段时间内开启和关闭电池储能系统的所有设备，以充分表征其整体噪音。
对于测量环境声音的设备，要求具有国际上有关测量设备标准规定的精度。这些设备按精度和性能等方面进分类。而在监管或遭到诉讼情况下，未能使用适当的声音测量设备可能会使研究报告失去价值。
图5 使用声级计测量光伏系统的噪音
不要认为噪音是一种理所当然的现象
在规划电池储能系统的运营场地时，不应将电池储能系统存在的噪音视为一种理所当然的现象。储能系统运营商寻求声学顾问帮助至关重要，以采取有效的噪音控制措施。在电池储能系统的初步设计和规划阶段就需要考虑如何降低噪音，能够避免未来可能出现的监管难题和公共关系方面挑战。通过精心策划的方法和高效的噪音控制措施，在确保电池储能系统正常运营的同时不会对周边的居民造成噪音干扰。
作者：刘伯洵 来源：中国储能网
