Переключение нагрузки с помощью накопления энергии: стратегии и преимущества

Ваш счет за коммунальные услуги рассказывает историю, которую большинство руководителей предприятий предпочли бы не читать. Где-то между расходами на электроэнергию и расходами находится цифра, которая не имеет ничего общего с тем, сколько электроэнергии вы фактически израсходовали-, а все, что связано скогдаты использовал его. Этот 15-минутный всплеск спроса в 16:30 во вторник? Он просто устанавливает вашу ставку на весь месяц.

Переключение нагрузки с помощью аккумулятора энергии переворачивает эту проблему с ног на голову. Предприятия используютаккумуляторные системы хранения энергиихранить дешевую электроэнергию в-пиковые часы и сбрасывать ее при пиковых тарифах в сети. Разница, как правило, проявляется в самом первом платежном цикле. Мы видим, что коммерческие предприятия сокращают расходы на электроэнергию на 15–40 процентов благодаря хорошо -продуманным конфигурациям BESS-, а экономия увеличивается, поскольку операторы учатся точно-настраивать свои графики зарядки/разрядки в течение первых нескольких месяцев.

Что означает переключение нагрузки при хранении энергии в аккумуляторах

Переключение нагрузки перемещает потребление электроэнергии из дорогих часов пик в более дешевые часы вне-пиковой нагрузки. Вы не тратите меньше энергии,-вы перераспределяете ее, когда она потребляется. Идея проста: -заряжайте батарею по цене 0,08 доллара США/кВтч ночью, разряжайте ее по цене 0,25 доллара США/кВтч во время дневной суеты-но ее путают с двумя связанными стратегиями.Пиковое бритьеограничивает максимальную потребляемую мощность, чтобы снизить расходы на потребление.Выравнивание нагрузкивыравнивает профиль потребления в течение всего дня. Переключение нагрузки специально влияет на время--разрыва в тарифах на использование: те же киловатт-часы-, но совершенно разные счета.

Цены на время--использования стали стандартными на большинстве рынков коммунальных услуг США. Тарифы во второй половине дня и ранним вечером в два-три раза выше, чем цены на ночь,-иногда больше в таких штатах, как Калифорния и Массачусетс. Система хранения аккумуляторов заряжается во время этих дешевых окон и высвобождает накопленную энергию, когда тарифы резко повышаются. Операции не прекращаются. Сетка испытывает меньшую нагрузку. Счет отпадает.

Как технология BESS делает переключение нагрузки практичным

Перераспределение нагрузки как концепция существует с 1930-х годов. Но на протяжении большей части этой истории инструменты, доступные отдельным предприятиям, были довольно ограничены-либо сокращать нагрузки и снижать производительность, либо использовать дизельный генератор со всеми его расходами на топливо и выбросами. Все изменило то, что химический состав литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LFP) достиг коммерческого масштаба.

Затем кривая затрат сделала свое дело. Стоимость аккумуляторных блоков выросла с $1100/кВтч в 2010 году до менее $140/кВтч к 2023 году (BloombergNEF). Сроки окупаемости заКоммерческие аккумуляторные системы хранения энергииоказался в диапазоне от 3,5 до 5 лет. Это число привлекло внимание финансовых директоров.

Коммерческое и промышленное переключение нагрузки с использованием аккумуляторной батареи

Не все объекты получают одинаковую прибыль. Экономика зависит от трех вещей: вашей структуры тарифов, вашего профиля нагрузки и того, насколько гибко вы действительно располагаете в планировании операций.

Производство и промышленные операции

Именно здесь финансовые показатели пострадали сильнее всего. В типичном промышленном счете за электроэнергию плата за потребление составляет от 30 до 50 процентов от общей суммы. Заводы, занимающиеся изготовлением металлов, экструзией пластмасс, холодильным хранением или переработкой пищевых продуктов, сталкиваются с одной и той же проблемой: единственный 15-минутный скачок спроса во время смены или запуска оборудования устанавливает плату за весь расчетный период. Одна плохая четверть часа, 30 дней повышенных ставок.

Исправление более оперативное, чем кажется. Запускайте компрессоры и конвейеры в шахматном порядке, чтобы они не работали одновременно. Перенесите предварительное кондиционирование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха на ночные часы, когда тарифы самые низкие. Затем позвольте BESS поглотить оставшийся дневной всплеск. Объект с пиковой нагрузкой 1,5 МВт может установить аккумуляторную систему мощностью 1 МВтч и сократить этот пик на 400–500 кВт. При оплате за потребляемую мощность 18 долларов США за кВт/месяц это означает, что каждый месяц сбрасывается 7 200–9 000 долларов США-более $86 000 долларов США в год, не считая энергетического арбитража. Мы видели, как заводы с таким профилем окупались менее чем за четыре года, а иногда и быстрее, когда действуют государственные стимулы.

Отдельного упоминания заслуживает холодильное оборудование. Предварительно-охладите склад в течение ночи до уровня 0,06–0,08 долл. США/кВтч, а затем позвольте тепловой массе здания перенести температуру в окно дневных тарифов, когда цены в сети утроятся. В эти часы батарея справляется с другими нагрузками на объекте. Компрессоры почти не работают. Плата за спрос снижается. Это одно из самых экологически чистых приложений, поскольку само здание становится частью стратегии хранения.

Коммерческие кампусы и офисные здания

На бумаге это несоответствие выглядит почти комичным. Коммерческий кампус с солнечной батареей на крыше обеспечивает максимальную мощность около полудня-как раз тогда, когда заполняемость низкая, нагрузка на охлаждение умеренная, а электричество дешевое. Без хранения этот излишек либо экспортируется по неблагоприятным чистым тарифам, либо уходит в никуда. BESS хватает полуденный солнечный свет, удерживает его и выталкивает обратно в 17:30, когда все вернулись, кондиционер запускается, а ставки TOU достигают дневного максимума. Один кампус, который мы рассмотрели, перевел 25 процентов общего потребления на более дешевые окна и сократил ежегодные расходы на электроэнергию на десятки тысяч долларов, вообще не сократив потребление. Чистый арбитраж ставок.

Грид-сервисы и служебные приложения-Масштабирование

Коммунальные предприятия тоже поддерживают этот подход,-особенно в регионах, где сетевая инфраструктура стареет, а проникновение возобновляемых источников энергии опережает структуру спроса.Контейнерная БЕССустановки на уровне распределения могут отложить модернизацию подстанций, которая в противном случае исчислялась бы десятками миллионов. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии оценивает потенциальное сокращение спроса на рынках с высоким уровнем проникновения возобновляемых источников энергии на уровне до 20 процентов.

Технология BESS и определение размеров для приложений с перераспределением нагрузки

Химический состав батареи имеет значение. Но то же самое касается и системы управления энергопотреблением, находящейся на ее вершине, а также того, соответствует ли весь пакет реальному профилю нагрузки-, а не теоретическому профилю продаж.

Для сравнения объектовтипы и технологии систем хранения энергии, LFP фактически стал стандартом по умолчанию для ежедневных-приложений для езды на велосипеде. Отсутствие кобальта означает стабильные цепочки поставок. В реальных-мировых стационарных установках срок службы превышает NMC на 40–60 процентов. А запас прочности- в 270 градусов по сравнению с порогом температурного разгона, равным примерно 150 градусам NMC, имеет ощутимое значение для страховых компаний и выдачи разрешений, особенно на участках, прилегающих к жилым зданиям.

Уровень EMS — это место, где оптимизируется экономия. Хорошо-система управления энергопотреблением отслеживает тарифы на коммунальные услуги, данные о погоде, характер нагрузки на объекте и состояние заряда аккумулятора, корректируя график зарядки/разрядки в режиме реального времени, чтобы фиксировать разбросы тарифов, которые при ручном планировании были бы полностью упущены. Алгоритмы прогнозирования могут чередовать запуски оборудования, синхронизировать разрядку с кривыми солнечной генерации и сбалансировать ежедневный доход с долгосрочным-деградацией элементов. Разница между базовым контроллером-на основе таймера и системой прогнозирования EMS? Часто 20–30 процентов годовой экономии на том же оборудовании.

Типичные конфигурации BESS для переключения нагрузки

Выбор размера зависит от профиля нагрузки, но вот примерно как он распределяется:

Коммерческие предприятия малого и среднего- размера (100–500 кВтч):Здесь хорошо работают уличные шкафные системы. Полиновелауличный шкаф BESSв диапазоне от 60 кВт/121 кВтч до 125 кВт/241 кВтч покрывает 2–4 часа компенсации спроса для большинства коммерческих зданий. Они подходят для парковок, крыш или механических дворов, подключаются к существующим электрическим панелям с минимальной подготовкой площадки и поставляются со встроенной системой BMS, жидкостным охлаждением и системой пожаротушения.-Нет проблем с интеграцией различных-поставщиков на площадке. Шкаф мощностью 200 кВтч в сочетании с инвертором мощностью 100 кВт экономит 100 кВт дневного пика напряжения в здании. Если ваша плата за потребление составляет 15 долларов США за кВт в месяц, этот единственный шаг сэкономит 1500 долларов в месяц.

Промышленный и большой кампус (1 МВт+):Контейнерные системы. Стандартный 20-футовый контейнер Polinovel, вмещающий LFP мощностью 1–2 МВтч и систему преобразования энергии мощностью 500 кВт, работает ежедневно в течение более десяти лет. Развертывания мульти-контейнеров масштабируются до 5 МВтч и выше. Эти устройства поставляются с полностью интегрированными-батарейными стойками, АСУ ТП, системами терморегулирования, пожаротушения и BMS, которые проходят заводские испытания перед отправкой. Ввод в эксплуатацию обычно занимает недели, а не месяцы, которые вы бы потратили на координацию отдельных поставщиков аккумуляторов, инверторов и средств управления.

Энергетическая устойчивость: встроенный-бонус

BESS с-переключением нагрузки уже имеет инфраструктуру для резервного питания. Во время сбоя в сети те же самые батареи, которые обычно оптимизируют арбитраж тарифов, обеспечивают работу критически важных операций-больниц, центров обработки данных, очистки воды и непрерывного производства. Добавление возможности резервного копирования в существующую систему стоит лишь часть стоимости развертывания автономного резервного копирования. Соедините его с установленной на объекте солнечной батареей-, и система может быть полностью изолирована.

Это не основной финансовый фактор для большинства проектов. Но это меняет расчет рисков, особенно для объектов, где четырехчасовое отключение электроэнергии обходится дороже, чем сама аккумуляторная система.

Финансовое обоснование перераспределения нагрузки BESS

Поднимите счет за коммунальные услуги. Отделите плату за спрос от платы за электроэнергию. Найдите свой график ставок TOU и обратите внимание на разницу между окнами с высокими-ставками и низкими-ставками. Затем получите данные интервальных счетчиков за 12 месяцев.-большинство коммунальных предприятий предоставляют данные за 15 минут или часов через свои онлайн-порталы.

Вот рабочий пример. Предположим, вы управляете производственным предприятием площадью 200 000 кв. футов в Техасе с пиковой мощностью 2 МВт, платой за потребление в размере 14 долларов США за кВт/месяц и разницей в 0,12 доллара США за кВтч между вне-пиковыми и-пиковыми тарифами. Вы устанавливаете контейнерную установку BESS мощностью 1 МВт/500 кВт.

Система сэкономит 400 кВт месячной пиковой нагрузки. При цене 14 долларов США за кВт это составляет 5600 долларов США в месяц только за счет экономии на расходах-67 200 долларов США в год. Немного об энергетическом арбитраже: езда на велосипеде на 1 МВтч в день по цене 0,12 доллара США/кВтч с эффективностью туда и обратно 90%-приносит около 27 000 долларов США в год за 250 рабочих дней. Совокупная годовая экономия составляет около 94 000 долларов. При полной стоимости установки в размере 350 000–400 000 долларов США вы рассчитываете на окупаемость в течение 4–4,5 лет без учета стимулов. Примените федеральный инвестиционный налоговый кредит, и он упадет примерно до 3 лет.

Программы реагирования на спрос находятся на верхнем уровне. Некоторые коммунальные предприятия платят 50–200 долларов США за кВт/год за зарегистрированную емкость аккумулятора. Для системы мощностью 500 кВт это еще 25 000–100 000 долларов годового дохода в зависимости от рынка и структуры программы.

Для организаций, планирующихкрупномасштабные-проекты по хранению энергии на батареях, экономика продолжает улучшаться. Стоимость аккумуляторов по-прежнему падает. Разница в ставках между дневными пиками и ночными окнами увеличивается на большинстве рынков. Обе тенденции сокращают сроки окупаемости.

Как начать проект по перераспределению нагрузки с помощью правильного BESS

1. Начните с данных, а не оборудования.Проведите энергоаудит, составьте карту потребления по часам и определите, какие грузы действительно могут перемещаться без нарушения производства. Общие кандидаты включают предварительное кондиционирование систем отопления, вентиляции и кондиционирования, нагрев воды, зарядку электромобилей и пакетную обработку. Некоторые предприятия обнаруживают, что 30–40 процентов пика спроса приходится на процессы, которые могут легко перейти в другой временной интервал. Другие обнаруживают, что их пиковые нагрузки привязаны к производственному графику, а это означает, что батарея должна работать всю смену.
2. Размер зависит от разницы спроса, а не общего потребления.Команда инженеров Polinovel делает это регулярно,-анализируя данные интервальных счетчиков, моделируя плату за спрос и экономию на арбитраже в различных конфигурациях, а также подбирая подходящий шкаф или контейнерную систему для объекта. Объекту, потребляющему 50 000 кВтч в месяц, не обязательно нужна мощная батарея. Возможно, ему понадобится всего 200 кВтч, чтобы сократить всплеск спроса, на который приходится 35 процентов счета. Самые большие ошибки случаются, когда системы получают слишком большую мощность, исходя из общего количества кВтч, а не из фактического разрыва между пиковыми-и-не-пиковыми нагрузками.
3. Проверьте соответствие перед закупкой.Убедитесь, что ваша система соответствует сертификату UL 9540 и данным огневых испытаний UL 9540A-, это напрямую влияет на сроки выдачи разрешений и право на страхование. Системы Polinovel поставляются с обоими компонентами, а также с элементами LFP, интегрированной системой BMS, жидкостным охлаждением и системой пожаротушения. Все они -проверены на заводе и готовы к вводу в эксплуатацию в течение нескольких недель с момента поставки.
4. Непрерывная оптимизация после установки.Отслеживайте производительность ежемесячно. Корректируйте окна пополнения/разряда по мере сезонных сдвигов тарифов и изменения нагрузки на объекты. Наибольшую прибыль получают проекты, в которых кто-то действительно наблюдает за панелью управления,-а не те, в которых батарея разряжается в автоматическом режиме, и никто не проверяет, соответствуют ли настройки EMS текущей структуре тарифов.