Betriebsanalyse verteilter Energiespeichersysteme für kommerzielle und industrielle Anwendungen hinter dem Zähler

Energiespeichertechnologie, ein Schwerpunkt im Bereich erneuerbare Energien, speichert Elektrizität zur Anpassung des Stromnetzversorgungsbedarfs während Spitzen- und Talfaz. Verteilte Energiespeicher in kommerziellen/industriellen Kontexten reduzieren Kosten durch Spitzenabschneidung, erhöhen die Netzstabilität und mindern Ungleichgewichte zwischen Spitze und Tal. Dieser Artikel untersucht ihre Anwendung für kommerzielle/industrielle Nutzer aus Sicht von Szenarien und Machbarkeit.

1 Anwendungsszenarioanalyse
1.1 Bedarfsanalyse

Stromkosten dominieren die Energieausgaben von Handel und Industrie, insbesondere bei Herstellern—10% - 20% der Gesamtkosten für allgemeine Unternehmen, bis zu 40% - 50% für Schmelzwerke. Verteilte Speicher ermöglichen Spitzenabschneidung, Selbstversorgung und Lastmanagement auf der Verbraucherseite, optimieren Energiestrukturen, senken den Verbrauch und verbessern die Wettbewerbsfähigkeit.

1.1.1 Spitzenabschneidung & Talbefüllung

Basierend auf den Verbrauchsmustern der Nutzer und den lokalen Tarifen wird ein passend dimensionierter Speicher eingesetzt. Er wird während günstiger Talfahrten oder Flachphasen geladen und während teurer Spitzen entladen, um Spitzenlasten zu reduzieren, Premium-Stromkäufe zu vermeiden und die Stromkosten zu senken.

1.1.2 Selbstversorgung

Wirtschaftliches Wachstum treibt den städtischen Strombedarf an, was saisonale/periodische Engpässe schafft. Um die Netzstabilität während Versorgungsengpässe oder Notfallsituationen sicherzustellen, setzen Netzbetreiber geordnete Stromschemata ein, die Unternehmen dazu anregen, ihren Spitzenlastbedarf zu reduzieren oder den Verbrauch während Talfahrten zu steigern.

1.1.3 Lastmanagement auf der Verbraucherseite (DSR)

DSR, eine Schlüssellösung für Spannungen zwischen Stromangebot und -nachfrage, beschreibt, wie Nutzer unter Anreizen aktiv ihre Stromlasten anpassen. Es ermöglicht Spitzenabschneidung und Talbefüllung. Mit dem Fortschritt verteilter Speicher erweitern sich DSR-Pilotprojekte. Provinziale Netzbetreiber veröffentlichen nun Anreizprogramme, die den Marktplatz der Energiespeicher festigen.

1.2 Lastanalyse

Verteilte Energiespeicher in Handel und Industrie passen sich vielfältigen Szenarien und Lasttypen an: Tagdienst, Dreischichtbetrieb und zufällige Lastfluktuationen.

1.2.1 Tagdienst-Last

Die Lastkurve ist glatt: Sie steigt nach Arbeitsbeginn auf einen stabilen Spitzenwert an, fällt dann nach Feierabend in ein Tal. Zum Beispiel beginnt ein Einkaufszentrum um 8:00 Uhr, erreicht zwischen 9:00 und 18:00 Uhr einen stabilen Spitzenwert (mit geringen Schwankungen), fällt nach 18:00 Uhr ab und erreicht um 22:00 bis 8:00 Uhr ein Tal.
Typische Nutzer: Handelskomplexe, Büros, Hersteller mit Tagdienst. Die Spitzen fallen mit den hohen Tagespreisen zusammen, die Täler mit den niedrigen Nachtstundenpreisen—ideal für Spitzenabschneidung.

1.2.2 Dreischichtproduktionslast

Eine 24/7-kontinuierliche Last mit geringen Schwankungen (z.B. während Betriebs- oder Materialwechsel). Häufig in Bergbau und Metallurgie, wo 24h-Betriebsgeräte (Lüfter, Kompressoren) verwendet werden. Fokussierte Produktionsfirmen haben hohe Kosten und strenge Zuverlässigkeitsanforderungen, die Speicher für Spitzenabschneidung, Selbstversorgung usw. geeignet machen.
Abrechnung: Zwei-Komponenten-Industrietarif (Grundgebühr + Energiegebühr). Das Speicherdesign muss die Auswirkungen von Lade- und Entladevorgängen auf die Grundgebühr berücksichtigen.

2.1.1 Niederspannungskopplung (Fortsetzung)

Die Niederspannungskopplung bietet Vorteile wie ein einfaches Kopplungsschema, niedrige Umbaukosten und einfache Verfahren. Allerdings stellt sie relativ hohe Anforderungen an die Transformatorlastquote und die Lastabsorptionskapazität. Darüber hinaus gilt sie nur für die Last des spezifischen Transformators und kann nicht zur Versorgung von Lasten anderer Transformator angelegt werden.

2.1.2 Hochspannungskopplung

Hochspannungskopplung bedeutet, dass das Energiespeichersystem über sein integriertes Aufsteigesystem an den 10kV-Bus des Nutzers auf 10kV-Spannungsniveau angeschlossen wird. Es eignet sich für Szenarien, in denen der vorhandene Transformator des Nutzers keine zusätzliche Kapazität für die Ladespeicher hat, oder wenn es mehrere Nutzertransformator mit ungleichmäßiger Lastverteilung gibt. Die spezifische Verkabelungsmethode ist in Abbildung 2 dargestellt.

Diese Methode bietet Vorteile: Die Ladespeicher sind unabhängig von der Transformatorlastquote, die Ladeleistung ist unbegrenzt, sie können gleichzeitig die Last von mehreren Transformator absorbieren und haben eine hohe Absorptionsrate. Nachteile: höhere Systemkosten für Energiespeicher; Notwendigkeit von Hochspannungs-Umbauten der Nutzerstromsysteme (was zusätzliche Umbaukosten verursacht); und längere, strengere Prozesse für Geschäftserweiterungen/Kapazitätssteigerungen bei Netzbetreibern.

2.2 Lade- und Entlade-Strategien

Kopplungsmethoden bestimmen die anfänglichen Baukosten für Energiespeicher; Lade- und Entlade-Strategien bestimmen die Einnahmen.Strategien variieren je nach Szenario: z.B. im Selbstversorgungsmodus entlädt das System während Netzabschaltungen/Engpässen; Lastmanagement auf der Verbraucherseite folgt den Richtlinien des Energieministeriums. Spitzenabschneidung und Talbefüllung, das Hauptanwendungsszenario in Handel und Industrie, erfordert Strategien, die auf den Zeit-of-Use-Tarifperioden und -preisen basieren.

2.2.1 Zeit-of-Use-Tarife

Nehmen wir als Beispiel die 110kV-Großindustrietarife einer Provinz; Details in Tabelle 1.

2.2.2 Analyse der Lade- und Entlade-Strategien

Durch die Analyse der zeitabhängigen Strompreise gibt es täglich eine Talperiode, zwei Flachperioden und zwei Spitzenperioden. Für das Energiespeichersystem ergibt sich die beste wirtschaftliche Effizienz, wenn es zweimal am Tag geladen und zweimal entladen wird, einschließlich eines Spitzen-Tal-Zyklus und eines Spitzen-Flach-Zyklus.

3 Schlussfolgerung

Die Anwendung verteilter Energiespeichertechnologien im Handels- und Industriebereich hilft, die Stabilität und Sicherheit des Stromnetzes zu verbessern, kann das Problem der Spitzen-Tal-Differenz mildern und gleichzeitig den Nutzern eine zuverlässigere Stromversorgung bieten. Der Handels- und Industriebereich ist ein typisches Anwendungsszenario für verteilte Energiespeicher. Neben der Einsparung von Stromkosten und dem Nutzen für die Nutzer kann es auch die Nutzung von sauberer Energie effektiv verbessern, die Verluste bei der Stromübertragung verringern und zur Realisierung der „doppelten Kohlenstoff“-Ziele beitragen.

Das Energiespeichersystem kann durch Batterielade- und -entlade-Strategien eine Lastregulierung auf der Lastseite realisieren, Stromkosten durch die Arbitrage von Spitzen-Tal-Preisdifferenzen sparen und weitere Vorteile durch die Zusammenarbeit mit Lastmanagement auf der Verbraucherseite, Kapazitätsmanagement usw. erzielen.