Anàlisi operativa de sistemes d'emmagatzematge d'energia distribuïda per a aplicacions comercials i industrials darrere del comptador

La tecnologia d'emmagatzematge d'energia, un punt focal en l'energia nova, emmagatzema electricitat per ajustar la subministrament de pico/valleig de la xarxa. L'emmagatzematge d'energia distribuït en contextos comercials/industrials redueix els costos mitjançant la reducció de pics, augmenta la estabilitat de la xarxa i atenua les desigualtats pico-valleig. Aquest article explora la seva aplicació per a usuaris comercials/industrials des de escenaris i viabilitat.

1 Anàlisi d'escenaris d'aplicació
1.1 Anàlisi de la demanda

Els costos d'electricitat dominen les despeses energètiques comercials/industrials, especialment per als fabricants—el 10% - 20% dels costos totals per a les empreses generals, fins al 40% - 50% per als fonderies. L'emmagatzematge distribuït permet la reducció de pics, auto-subministrament i resposta al costat de la demanda, optimitzant les estructures energètiques, reduint el consum i millorant la competitivitat.

1.1.1 Reducció de pics i ompliment de valles

Basat en els patrons de consum de l'usuari i les tarifes locals, es desplega un emmagatzematge d'una mida adequada. Es carrega durant períodes de valleig/plans de baix cost, es descarrega en pics de cost alt per reduir les càrregues de pic, evitar compres de potència premium i reduir els costos d'electricitat.

1.1.2 Auto-subministrament

El creixement econòmic impulsa la demanda d'electricitat urbana, creant penuries estacionals/periòdiques. Per assegurar l'estabilitat de la xarxa durant crancs de subministrament o emergencies, les utilities utilitzen esquemes d'energia ordenada, incentivant les empreses a reduir la demanda de càrrega de pic o augmentar el consum de períodes de valleig.

1.1.3 Resposta al costat de la demanda (DSR)

La DSR, una solució clau per a les tensions entre subministrament i demanda d'energia, descriu com els usuaris ajusten proactivament les càrregues d'electricitat sota incentius. Permet la reducció de pics i l'ompliment de valles. Amb avanços en l'emmagatzematge distribuït, els pilots de DSR s'estan expandint. Les utilities provincials ara emeten esquemes d'incentius, consolidant l'estatus de mercat de l'emmagatzematge d'energia.

1.2 Anàlisi de càrrega

L'emmagatzematge distribuït comercial/industrial és adequat per a diversos escenaris i tipus de càrregues: torn de dia, producció en tres torns i càrregues amb fluctuacions aleatories.

1.2.1 Càrrega de torn de dia

La corba de càrrega és suau: augmenta fins a un pic estable després de l'inici de treball, llavors cau a un valleig després del treball. Per exemple, un centre comercial augmenta a les 8:00 am, arriba al pic de les 9:00 am–6:00 pm (estable, baixes fluctuacions), cau després de les 6:00 pm, i arriba al valleig de les 10:00 pm–8:00 am.
Usuaris típics: complexos comercials, oficines, fabricants de torn de dia. Els pics coincideixen amb tarifes altes diurnes, els valles amb tarifes nocturnes baixes—ideal per la reducció de pics.

1.2.2 Càrrega de producció en tres torns

Una càrrega contínua de 24/7 amb petites fluctuacions (per exemple, durant operacions d'equipament/canvis de material). Comú en mineria/metallurgia, utilitzant maquinària 24h (ventiladors, compressors). Les empreses centrades en la producció tenen costos alts i necessitats estrictes de fiabilitat, adequades per a la reducció de pics, auto-subministrament, etc.
Facturació: industrial de dues parts (bàsica + cobraments d'energia). El disseny de l'emmagatzematge ha de tenir en compte els impactes de la càrrega/descàrrega en les taxes bàsiques.

2.1.1 Connexió a baixa tensió (Continuació)

El mètode de connexió a baixa tensió té avantatges com un esquema de connexió simple, costos de remodelació baixos i procediments straightforward. Tanmateix, imposa requisits relativament alts sobre la taxa de càrrega del transformador i la capacitat d'absorció de càrrega. A més, només funciona per a la càrrega del transformador específic i no pot subministrar energia a les càrregues d'altres transformadors.

2.1.2 Connexió a alta tensió

La connexió a alta tensió significa que el sistema d'emmagatzematge d'energia, a través del seu sistema de elevació intern, es connecta al bus de 10kV de l'usuari al nivell de tensió de 10kV. És adequat per a escenaris on el transformador existent de l'usuari no té capacitat addicional per a la càrrega de l'emmagatzematge d'energia, o on hi ha múltiples transformadors d'usuari amb una distribució de càrrega desigual. El mètode de cablejat específic es mostra a la Figura 2.

Aquest mètode té avantatges: la càrrega de l'emmagatzematge d'energia no està afectada per la taxa de càrrega del transformador, potència de càrrega sense restriccions, absorció simultània de càrrega per a múltiples transformadors i una taxa d'absorció alta. Desavantatges: costos més alts del sistema d'emmagatzematge d'energia; necessitat de remodelacions a alta tensió dels sistemes d'energia dels usuaris (afegint costos de remodelació); i un procés més llarg i més estrict per a l'expansió/capacitat incrementada a les companyies de xarxa.

2.2 Estratègies de càrrega i descàrrega

Els mètodes de connexió determinen els costos inicials de construcció de l'emmagatzematge d'energia; les estratègies de càrrega i descàrrega dicten els ingresos.Les estratègies varien segons l'escenari: per exemple, el mode d'auto-subministrament descarrega durant les restriccions/penuries de la xarxa; la resposta al costat de la demanda segueix les polítiques del departament d'energia. La reducció de pics i l'ompliment de valles, l'ús clau comercial/industrial, requereixen el disseny d'estratègies basades en els períodes i preus de les tarifes horàries.

2.2.1 Tarifes horàries

Prenem com a exemple les tarifes industrials grans de 110kV d'una província; detalls a la Taula 1.

2.2.2 Anàlisi de les estratègies de càrrega i descàrrega

Analitzant els preus d'electricitat horaris, hi ha un període de valleig, dos períodes plans i dos períodes de pic cada dia. Per al sistema d'emmagatzematge d'energia, adoptar una estratègia de carregar dues vegades i descarregar dues vegades al dia produeix la major eficiència econòmica, implicant un cicle de pic-valleig i un cicle de pic-plan.

3 Conclusió

L'aplicació de la tecnologia d'emmagatzematge d'energia distribuïda en el camp comercial i industrial ajuda a millorar l'estabilitat i la seguretat de la xarxa d'energia, pot atenuar el problema de les diferències de pico-valleig d'energia, i alhora, pot proporcionar un subministrament d'energia més fiable per als usuaris. El costat de l'usuari comercial i industrial és un escenari d'aplicació típic per a l'emmagatzematge d'energia distribuïda. A més de salvar els costos d'electricitat i portar beneficis als usuaris, també pot millorar efectivament la taxa de consum d'energia neta, reduir efectivament les pèrdues de transmissió d'electricitat i contribuir a la realització dels objectius "doble carboni".

El sistema d'emmagatzematge d'energia pot realitzar la regulació de la potència al costat de la càrrega mitjançant estratègies de càrrega i descàrrega de bateries, economitzar els cobraments d'electricitat arbitrando la diferència de preus de pico-valleig, i pot ampliar encara més els beneficis col·laborant amb la resposta al costat de la demanda, la gestió de la capacitat, etc.