Przenoszenie obciążenia za pomocą magazynowania energii: strategie i korzyści

Twój rachunek za media opowiada historię, której większość menedżerów obiektów wolałaby nie czytać. Gdzieś pomiędzy opłatami za energię a opłatami za zapotrzebowanie znajduje się liczba, która nie ma nic wspólnego z tym, ile energii faktycznie zużyłeś-a wszystko ma związek zKiedyużyłeś tego. Ten 15-minutowy wzrost popytu o 16:30 we wtorek? Po prostu ustalił stawkę na cały miesiąc.

Przenoszenie obciążenia za pomocą magazynowania energii akumulatorowej stawia ten problem na głowie. Firmy korzystająakumulatorowe systemy magazynowania energiido przechowywania taniej energii elektrycznej poza{0}}szczytami i rozładowywania jej, gdy stawki w sieci osiągają szczyt. Różnica pojawia się już w pierwszym cyklu rozliczeniowym. Widzimy, że obiekty komercyjne obniżają koszty energii elektrycznej o 15–40 procent dzięki dobrze-zaprojektowanym konfiguracjom BESS-i łącznym oszczędnościom, w miarę jak operatorzy uczą się-dostrajać harmonogramy ładowania/rozładowywania w ciągu pierwszych kilku miesięcy.

Co oznacza przesunięcie obciążenia w magazynowaniu energii akumulatorowej

Przesunięcie obciążenia przenosi zużycie energii elektrycznej z drogich godzin szczytu do tańszych-okien szczytu. Nie zużywasz mniej energii,-którą zmieniasz, gdy zostanie zużyta. Koncepcja jest prosta:-ładuj akumulator za 0,08 USD/kWh przez noc i rozładuj go za 0,25 USD/kWh w godzinach popołudniowego szczytu-ale myli się go z dwiema powiązanymi strategiami.Szczytowe golenieogranicza najwyższy pobór mocy, aby zmniejszyć opłaty za żądanie.Poziomowanie ładunkuspłaszcza profil konsumpcji na cały dzień. Przesunięcie obciążenia uwzględnia w szczególności różnicę-czasu-użytkowania: te same kilowatogodziny-, zupełnie inny rachunek.

Ceny za czas--użytkowania stały się standardem na większości amerykańskich rynków mediów. Późnym popołudniem i wczesnym wieczorem stawki są od dwóch do trzech razy wyższe niż ceny za nocleg-czasami wyższe w stanach takich jak Kalifornia i Massachusetts. System magazynowania baterii ładuje się w tych tanich oknach i uwalnia zmagazynowaną energię, gdy ceny gwałtownie rosną. Operacje się nie kończą. Siatka odczuwa mniejsze obciążenie. Rachunek spada.

Jak technologia BESS sprawia, że ​​przenoszenie ładunku jest praktyczne

Koncepcja przenoszenia obciążenia istnieje od lat trzydziestych XX wieku. Jednak przez większą część tej historii narzędzia dostępne dla poszczególnych firm były dość ograniczone-albo ograniczały obciążenia i traciły produktywność, albo uruchamiały generator na olej napędowy, co wiązało się ze wszystkimi kosztami paliwa i emisjami. Tym, co zmieniło wszystko, był fakt, że skład chemiczny akumulatorów z fosforanem litowo-żelazowym (LFP) trafił na skalę komercyjną.

Wtedy krzywa kosztów zrobiła swoje. Zestawy akumulatorów wzrosły z 1100 dolarów/kWh w 2010 r. do poniżej 140 dolarów/kWh do 2023 r. (BloombergNEF). Okresy zwrotu dlakomercyjne systemy magazynowania energii w akumulatorachmieścił się w przedziale od 3,5 do 5 lat. To liczba, która zwróciła uwagę dyrektorów finansowych.

Komercyjne i przemysłowe przenoszenie obciążenia z magazynowaniem baterii

Nie każdy obiekt zapewnia taki sam zwrot. Ekonomia zależy od trzech rzeczy: struktury stawek, profilu obciążenia i faktycznej elastyczności planowania operacji.

Działalność produkcyjna i przemysłowa

To tutaj finanse uderzyły najbardziej. Na typowym rachunku za energię elektryczną dla przemysłu opłaty pobierane stanowią od 30 do 50 procent całości. Fabryki zajmujące się produkcją metali, wytłaczaniem tworzyw sztucznych, przechowywaniem w chłodniach lub przetwórstwem żywności stają przed tym samym problemem: pojedynczy 15-minutowy wzrost zapotrzebowania podczas zmiany zmiany lub uruchomienia sprzętu powoduje naliczenie opłaty za cały okres rozliczeniowy. Jeden zły kwadrans i 30 dni podwyższonych stawek.

Poprawka jest bardziej funkcjonalna, niż się wydaje. Rozłóż uruchamianie sprężarek i przenośników w czasie, aby nie pobierały wszystkich na raz. Przesuń wstępne kondycjonowanie HVAC na godziny nocne, kiedy stawki są najniższe. Następnie pozwól BESS wchłonąć pozostały popołudniowy skok. Obiekt pracujący przy obciążeniu szczytowym o mocy 1,5 MW mógłby zainstalować system akumulatorów o pojemności 1 MWh i zmniejszyć ten szczyt o 400–500 kW. Przy opłatach za zapotrzebowanie wynoszących 18 USD/kW miesięcznie oznacza to utratę 7 200–9 000 USD co miesiąc-ponad 000 USD rocznie przed uwzględnieniem arbitrażu energetycznego. Przy takim profilu zaobserwowaliśmy, że zwracanie się zakładów w czasie krótszym niż cztery lata, czasami szybciej, gdy w grę wchodzą zachęty państwowe.

Na szczególną uwagę zasługuje chłodnia. Wstępnie-schłodź magazyn przez noc do poziomu 0,06–0,08 USD/kWh, a następnie pozwól, aby masa termiczna budynku przeniosła temperaturę przez popołudniowe okno taryfowe, gdy ceny sieci potroją się. W tych godzinach akumulator obsługuje inne obciążenia obiektu. Sprężarki ledwo działają. Opłata za żądanie spada. Jest to jedno z najczystszych zastosowań, ponieważ sam budynek staje się częścią strategii przechowywania.

Kampusy komercyjne i budynki biurowe

To niedopasowanie na papierze jest niemal komiczne. Komercyjny kampus wyposażony w instalację fotowoltaiczną na dachu generuje szczytową moc około południa,-właśnie wtedy, gdy obłożenie jest niskie, obciążenie chłodnicze jest umiarkowane, a prąd jest tani. Bez magazynowania nadwyżka albo jest eksportowana po niekorzystnych stawkach pomiaru netto, albo trafia donikąd. BESS chwyta południową energię słoneczną, trzyma ją i wypycha z powrotem o 17:30, kiedy wszyscy wrócą, klimatyzacja działa, a stawki TOU osiągają dzienne maksimum. W jednym z kampusów, który sprawdziliśmy, przeniesiono 25 procent całkowitego zużycia na tańsze okna i obniżono roczne koszty energii elektrycznej o dziesiątki tysięcy dolarów, nie zmniejszając w ogóle zużycia. Czysty arbitraż stawek.

Usługi sieciowe i aplikacje narzędziowe-Skalowanie

Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej również kupują to podejście,-zwłaszcza na obszarach, gdzie infrastruktura sieciowa się starzeje lub penetracja odnawialnych źródeł energii przewyższa wzorce popytu.Kontenerowy BESSinstalacje na poziomie dystrybucji mogą opóźnić modernizację podstacji, która w innym przypadku pochłonęłaby dziesiątki milionów. Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej szacuje potencjalną redukcję popytu nawet o 20 procent na rynkach o dużej penetracji odnawialnych źródeł energii.

Technologia i rozmiary BESS do zastosowań związanych z przenoszeniem obciążenia

Chemia baterii ma znaczenie. Ale dotyczy to także znajdującego się na nim systemu zarządzania energią oraz tego, czy cały pakiet jest dobrany odpowiednio do rzeczywistego profilu obciążenia,-a nie do teoretycznego z oferty sprzedaży.

Dla porównania obiektówrodzaje i technologie systemów magazynowania energii, LFP stał się w zasadzie domyślnym rozwiązaniem w przypadku-codziennych zastosowań rowerowych. Brak kobaltu oznacza stabilne łańcuchy dostaw. Żywotność cyklu przekracza NMC o 40–60 procent w-rzeczywistych instalacjach stacjonarnych. A margines bezpieczeństwa-270 stopni niekontrolowanej temperatury w porównaniu do ~150 stopni NMC – stanowi wymierną różnicę w zakresie zawierania umów ubezpieczeniowych i wydawania pozwoleń, zwłaszcza w lokalizacjach sąsiadujących z zajmowanymi budynkami.

W warstwie EMS optymalizowane są oszczędności. Dobrze-skonfigurowany system zarządzania energią śledzi stawki za media, dane pogodowe, wzorce obciążenia obiektu i stan naładowania akumulatora, dostosowując harmonogram ładowania/rozładowania w czasie rzeczywistym, aby wychwycić różnice w szybkościach, które zostałyby całkowicie pominięte przy ręcznym planowaniu. Algorytmy predykcyjne mogą opóźniać uruchamianie sprzętu, synchronizować rozładowanie z krzywymi generacji energii słonecznej i równoważyć dzienne przychody z-długoterminową degradacją ogniw. Różnica między podstawowym sterownikiem-opartym na zegarze a predykcyjnym EMS? Często 20–30 procent rocznych oszczędności na tym samym sprzęcie.

Typowe konfiguracje BESS do przenoszenia obciążenia

Rozmiar zależy od profilu obciążenia, ale oto z grubsza jego rozkład:

Małe i średnie-komercje komercyjne (100–500 kWh):Świetnie sprawdzają się tutaj systemy szaf zewnętrznych. Polinowelaszafka zewnętrzna BESSw zakresie od 60 kW / 121 kWh do 125 kW / 241 kWh pokrywa 2–4 ​​godziny kompensacji zapotrzebowania w przypadku większości budynków komercyjnych. Pasują do parkingów, dachów lub placów budowy, podłączają się do istniejących paneli elektrycznych przy minimalnym przygotowaniu miejsca i są dostarczane ze zintegrowanym systemem BMS, chłodzeniem cieczą i systemem przeciwpożarowym,-nie ma problemu z integracją wielu-dostawców na miejscu. Szafa o mocy 200 kWh w połączeniu z falownikiem o mocy 100 kW zmniejsza popołudniowy szczyt budynku o 100 kW. Jeśli opłata za żądanie wynosi 15 USD/kW/miesiąc, ten pojedynczy ruch pozwala zaoszczędzić 1500 USD miesięcznie.

Kampus przemysłowy i duży (1 MWh+):Systemy kontenerowe. Standardowy 20-stopowy kontener Polinovel mieszczący 1–2 MWh pojemności LFP z systemem konwersji mocy o mocy 500 kW pracuje cyklicznie codziennie przez ponad dekadę. Wdrożenia wielo-kontenerowe można skalować do 5 MWh i więcej. Jednostki te są wyposażone w w pełni zintegrowane-szafy akumulatorów, systemy zarządzania ciepłem, systemy przeciwpożarowe i BMS, a wszystko to zostało przetestowane fabrycznie przed wysyłką. Uruchomienie zwykle zajmuje tygodnie, a nie miesiące, które można spędzić na koordynowaniu oddzielnych dostawców akumulatorów, falowników i elementów sterujących.

Odporność energetyczna:-wbudowana premia

BESS-przenoszący obciążenie ma już infrastrukturę do zasilania rezerwowego. Podczas awarii sieci te same akumulatory, które zwykle optymalizują arbitraż szybkości, zapewniają działanie krytycznych operacji-szpitali, centrów danych, uzdatniania wody i ciągłej produkcji. Dodanie możliwości tworzenia kopii zapasowych do istniejącego systemu kosztuje ułamek wdrożenia samodzielnej kopii zapasowej. Połącz go z-lokalną instalacją fotowoltaiczną, a system będzie mógł działać w trybie wyspowym.

Nie jest to główny czynnik finansowy większości projektów. Zmienia to jednak sposób kalkulacji ryzyka, zwłaszcza w przypadku obiektów, w których czterogodzinna-przerwa w działaniu kosztuje więcej niż sam system akumulatorowy.

Przedstawienie uzasadnienia finansowego dla przeniesienia obciążenia BESS

Podnieś swój rachunek za media. Oddziel opłaty za zapotrzebowanie od opłat za energię. Znajdź harmonogram stawek TOU i zanotuj różnicę pomiędzy oknami-o wysokich i niskich stawkach-. Następnie zdobądź dane z liczników interwałowych za 12 miesięcy.-Większość przedsiębiorstw użyteczności publicznej udostępnia dane 15-minutowe lub godzinowe za pośrednictwem swoich portali internetowych.

Oto działający przykład. Załóżmy, że prowadzisz zakład produkcyjny o powierzchni 200 000 stóp kwadratowych w Teksasie ze szczytowym zapotrzebowaniem na poziomie 2 MW, opłatą za żądanie wynoszącą 14 USD/kW/miesiąc i różnicą stawek pomiędzy-poza szczytem a stawkami w-szczycie wynoszącymi 0,12 USD/kWh. Instalujesz kontenerową elektrownię BESS o mocy 1 MWh / 500 kW.

System zmniejsza miesięczny szczyt o 400 kW. Przy 14 USD/kW oznacza to 5600 USD miesięcznie oszczędności w samych opłatach za żądanie-67 200 USD w ciągu roku. Warstwa arbitrażu energetycznego: codzienne korzystanie z 1 MWh na rowerze po cenie 0,12 USD/kWh przy 90% efektywności-podróży w obie strony daje około 27 000 USD rocznie przez 250 dni roboczych. Łączne roczne oszczędności wynoszą około 94 000 USD. Przy całkowitym koszcie instalacji wynoszącym 350 000–400 000 USD można liczyć na zwrot z inwestycji w ciągu 4 do 4,5 roku bez premii. Zastosuj federalną ulgę podatkową od inwestycji, a okres ten spadnie do około 3 lat.

Warstwa programów reagowania na zapotrzebowanie znajduje się na górze. Niektóre przedsiębiorstwa użyteczności publicznej płacą 50–200 USD/kW/rok za zarejestrowaną pojemność akumulatorów. W przypadku systemu o mocy 500 kW oznacza to kolejne 25 000–100 000 USD rocznych przychodów, w zależności od rynku i struktury programu.

Dla organizacji planującychprojekty dotyczące magazynowania energii na dużą-skalę, ekonomia stale się poprawia. Ceny baterii wciąż spadają. Na większości rynków różnice w kursach pomiędzy dziennymi szczytami a nocnymi oknami powiększają się. Obie tendencje wydłużają okresy zwrotu inwestycji.

Jak rozpocząć projekt przeniesienia obciążenia za pomocą odpowiedniego BESS

1. Zacznij od danych, a nie od sprzętu.Przeprowadź audyt energetyczny, mapuj zużycie według godzin i określ, które ładunki mogą faktycznie przemieszczać się bez zakłócania produkcji. Typowymi kandydatami są wstępne kondycjonowanie HVAC, podgrzewanie wody, ładowanie floty pojazdów elektrycznych i przetwarzanie wsadowe. Niektóre obiekty odkrywają, że 30–40 procent ich nagłego zapotrzebowania wynika z procesów, które można łatwo przenieść na inny przedział czasowy. Inni uważają, że ich szczyty są powiązane z harmonogramami produkcji, co oznacza, że ​​akumulator musi wytrzymać całą zmianę.
2. Wielkość dostosowana do delty popytu, a nie całkowitego zużycia.Zespół inżynierów Polinovel robi to regularnie,-analizując dane z liczników interwałowych, modelując opłaty za popyt i oszczędności w ramach arbitrażu w różnych konfiguracjach oraz wybierając odpowiednią szafę lub system kontenerowy dla danej lokalizacji. Obiekt zużywający 50 000 kWh miesięcznie niekoniecznie potrzebuje ogromnej baterii. Aby ograniczyć gwałtowny wzrost zapotrzebowania i pokryć 35% rachunku, może wystarczyć zaledwie 200 kWh. Największe błędy zdarzają się, gdy systemy są przewymiarowane w oparciu o całkowitą liczbę kWh, a nie rzeczywistą różnicę między wartościami szczytowymi-do-poza-szczytowymi.
3. Przed zakupem sprawdź zgodność.Upewnij się, że Twój system posiada certyfikat UL 9540 i dane z testów ogniowych UL 9540A-, mają one bezpośredni wpływ na terminy wydawania zezwoleń i kwalifikację do ubezpieczenia. Systemy Polinovel są dostarczane z obydwoma elementami, wraz z ogniwami LFP, zintegrowanym BMS, chłodzeniem cieczą i systemem przeciwpożarowym, wszystkie-przetestowane fabrycznie i gotowe do uruchomienia w ciągu kilku tygodni od dostawy.
4. Optymalizuj w sposób ciągły po instalacji.Śledź wyniki co miesiąc. Dostosuj okna ładowania/rozładowania w miarę sezonowych zmian harmonogramów stawek i zmiany obciążenia obiektu. Projekty, które przynoszą największe zyski, to te, w których ktoś faktycznie obserwuje pulpit nawigacyjny,-a nie te, w których bateria jest w trybie automatycznym i nikt nie sprawdza, czy ustawienia EMS nadal odpowiadają aktualnej strukturze stawek.