Operační analýza distribuovaných systémů pro ukládání energie pro komerční a průmyslové aplikace za měřičem

Technologie ukládání energie, která je klíčovým bodem v oblasti nových energetických zdrojů, ukládá elektrickou energii pro úpravu vrcholů a údolí v síti. Rozprostřené ukládání energie v komerčním/průmyslovém kontextu snižuje náklady prostřednictvím špičkového snížení, zvyšuje stabilitu sítě a měkčí nerovnováhy mezi špičkami a údolími. Tento článek zkoumá její použití pro komerční/průmyslové uživatele z hlediska scénářů a možnosti.

1 Analýza scénáře aplikace
1.1 Analýza poptávky

Náklady na elektrinu dominují v energetických výdajích komerčních a průmyslových subjektů, zejména pro výrobce – 10% - 20% celkových nákladů pro běžné firmy, až 40% - 50% pro hutnictví. Rozprostřené ukládání umožňuje špičkové snížení, vlastní dodávku a reakci na straně poptávky, optimalizaci energetických struktur, snížení spotřeby a zvýšení konkurenceschopnosti.

1.1.1 Špičkové snížení a vyplňování údolí

Na základě vzorců spotřeby uživatelů a místních tarifů nasazujte vhodně velké ukládací zařízení. Nabíjejte během levných období údolí nebo rovných období, vybíjejte během drahých špiček, abyste snížili špičkové zatížení, vyhli se nákupu drahé energie a snížili náklady na elektrinu.

1.1.2 Vlastní dodávka

Ekonomický růst vedl k růstu poptávky po elektrice v městech, což vytváří sezónní/periodické nedostatečnosti. Aby byla zajištěna stabilita sítě během krizí nebo nouzových situací, distribuční společnosti používají systémy uspořádaného dodávání energie, které motivují firmy ke snížení poptávky během špiček nebo zvýšení spotřeby během období údolí.

1.1.3 Reakce na straně poptávky (DSR)

DSR, klíčové řešení napětí mezi nabídkou a poptávkou elektřiny, popisuje aktivní přizpůsobení spotřeby elektřiny uživateli pod vlivem stimulů. Umožňuje špičkové snížení a vyplňování údolí. S rozvojem rozprostřeného ukládání se pilotní projekty DSR rozšiřují. Provinciální distribuční společnosti nyní vydávají stimulační programy, které pevně zakotvují postavení ukládání energie na trhu.

1.2 Analýza zatížení

Rozprostřené ukládání energie pro komerční a průmyslové potřeby se hodí pro různé scénáře a typy zatížení: denní směny, třísměnné výrobní cykly a náhodné fluktuace zatížení.

1.2.1 Zatížení denní směny

Křivka zatížení je hladká: stoupá na stabilní špičku po začátku práce, pak klesá do údolí po skončení práce. Například obchodní centrum začíná v 8:00, dosahuje špičky od 9:00 do 18:00 (stabilní, malé fluktuace), klesá po 18:00 a dosahuje údolí od 22:00 do 8:00.
Typickými uživateli jsou komerční komplexy, kanceláře, výrobci s denní směnou. Špičky odpovídají denním vysokým tarifům, údolí nočním nízkým tarifům – ideální pro špičkové snížení.

1.2.2 Zatížení třísměnné výroby

24/7 nepřetržité zatížení s malými fluktuacemi (např. během provozu zařízení/nebo změny materiálů). Běžné v těžbě a hutnictví, používající 24h zařízení (ventilátory, kompresory). Firma zaměřená na výrobu má vysoké náklady a přísné požadavky na spolehlivost, což odpovídá ukládání energie pro špičkové snížení, vlastní dodávku atd.
Fakturace: dvoudílná průmyslová (základ + náklady na energii). Návrh ukládacího systému musí zohlednit dopad nabíjení a vybíjení na základní poplatky.

2.1.1 Připojení nízkého napětí (Pokračování)

Připojení nízkého napětí má výhody jako jednoduchý schéma připojení, nízké náklady na modernizaci a jednoduché postupy. Nicméně, klade relativně vysoké požadavky na sazbu zatížení transformátoru a kapacitu absorpce zatížení. Kromě toho funguje pouze pro zatížení konkrétního transformátoru a nemůže poskytovat energii pro zatížení jiných transformátorů.

2.1.2 Připojení vysokého napětí

Připojení vysokého napětí znamená, že systém ukládání energie, prostřednictvím svého vestavěného systému zvýšení, se připojuje k uživatelově sběrnici 10kV na úrovni 10kV. Je vhodné pro scénáře, kdy existující transformátor uživatele nemá dostatečnou kapacitu pro nabíjení ukládacího systému, nebo kdy existuje více uživatelských transformátorů s nerovnoměrným rozložením zatížení. Konkrétní způsob připojení je znázorněn na obrázku 2.

Tento způsob má výhody: nabíjení ukládacího systému není ovlivněno sazbou zatížení transformátoru, neomezená výkonová kapacita nabíjení, současná absorpce zatížení pro více transformátorů a vysoká míra absorpce. Nevýhody: vyšší náklady na systém ukládání energie; potřeba vysokonapěťové modernizace uživatelských elektrických systémů (což znamená zvýšení nákladů na modernizaci); a delší, přísnější proces pro rozšíření/capacity u distribučních společností.

2.2 Strategie nabíjení a vybíjení

Způsoby připojení určují počáteční náklady na stavbu ukládacího systému; strategie nabíjení a vybíjení určují výnosy.Strategie se liší podle scénáře: např. v režimu vlastní dodávky se vybíjí během omezení nebo nedostatku v síti; reakce na straně poptávky sleduje politiky energetických oddělení. Klíčový komerční/průmyslový případ použití, špičkové snížení a vyplňování údolí, vyžaduje navržení strategie na základě období a cen časově diferencovaných tarifů.

2.2.1 Časově diferencované tarify

Uveďme si jako příklad tarify pro velký průmysl 110kV v provincii; detaily v tabulce 1.

2.2.2 Analýza strategií nabíjení a vybíjení

Analýzou časově diferencovaných cen na elektrinu lze zjistit, že každý den existuje jedno údolí, dvě rovná období a dvě špičková období. Pro systém ukládání energie je nejlepší ekonomická efektivita dosažitelná strategií dvojitého nabíjení a dvojitého vybíjení denně, což zahrnuje jeden cyklus špička-údolí a jeden cyklus špička-rovné období.

3 Závěr

Aplikace rozprostřené technologie ukládání energie v komerčním a průmyslovém sektoru pomáhá zlepšit stabilitu a bezpečnost elektrické sítě, může zmírnit problém s rozdíly mezi špičkami a údolími v elektrické síti a zároveň může poskytnout uživatelům spolehlivější dodávku energie. Komerční a průmyslová strana je typickým scénářem použití rozprostřeného ukládání energie. Na základě ušetření nákladů na elektrinu a přinesení uživatelům výhod také efektivně zlepšuje využití čisté energie, efektivně snižuje ztráty při přenosu elektrické energie a přispívá k dosažení “dvojího uhlíku” cílů.

Systém ukládání energie může realizovat regulaci výkonu na straně zatížení prostřednictvím strategií nabíjení a vybíjení baterií, ušetřit poplatky za elektrinu arbitráží rozdílu mezi špičkovými a údolními cenami a dále rozšířit výhody spoluprací s reakcí na straně poptávky, správou kapacity atd.