Λειτουργική Ανάλυση Συστημάτων Κατανεμημένης Αποθήκευσης Ενέργειας για Εμπορικές & Βιομηχανικές Εφαρμογές Πίσω από το Μέτρητρο

Η τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας, ένας κύριος πυρήνας της νέας ενέργειας, αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια για την προσαρμογή της παροχής στο δίκτυο κατά τη διάρκεια χρόνων κορυφής/λεκάνης. Η διανεμημένη αποθήκευση ενέργειας σε εμπορικό/βιομηχανικό περιβάλλον μειώνει τους κόστους μέσω της μείωσης της κορυφής, ενισχύει τη σταθερότητα του δικτύου και αμβλύνει τις ανισορροπίες κορυφής-λεκάνης. Αυτό το έγγραφο εξετάζει την εφαρμογή της για εμπορικούς/βιομηχανικούς χρήστες από την άποψη των σεναρίων και της εφαρμοσιμότητας.

1 Ανάλυση Σεναρίων Εφαρμογής
1.1 Ανάλυση Ανάγκης

Τα έξοδα ηλεκτρικής ενέργειας κυριαρχούν στα ενεργειακά έξοδα εμπορικών/βιομηχανικών επιχειρήσεων, ειδικά για τους κατασκευαστές—10% - 20% του συνολικού κόστους για γενικές επιχειρήσεις, έως 40% - 50% για εξαντλητήρια. Η διανεμημένη αποθήκευση επιτρέπει τη μείωση της κορυφής, την αυτοπαροχή και την ανταπόκριση από την πλευρά της ζήτησης, βελτιώνοντας τις ενεργειακές δομές, μειώνοντας την κατανάλωση και ενισχύοντας την ανταγωνιστικότητα.

1.1.1 Μείωση της Κορυφής & Πληρωμή της Λεκάνης

Βάσει των μοτίβων κατανάλωσης των χρηστών και των τοπικών τιμολογίων, αναπτύσσεται ανάλογη σε μέγεθος αποθήκευση. Φορτίζεται κατά τη διάρκεια περιόδων λεκάνης/επιπέδων με χαμηλό κόστος, αποφορτίζεται κατά τη διάρκεια περιόδων κορυφής με υψηλό κόστος για τη μείωση των φορτίων κορυφής, την αποφυγή αγοράς προνομιακής ενέργειας και τη μείωση του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας.

1.1.2 Αυτοπαροχή

Η οικονομική ανάπτυξη συνεπάγεται αύξηση της ηλεκτρικής ζήτησης στις πόλεις, δημιουργώντας σεζονιέρες/περιοδικές έλλειψεις. Για την εγγύηση της σταθερότητας του δικτύου κατά τη διάρκεια περιόδων έλλειψης ή επισφαλείας, οι εταιρείες ενέργειας χρησιμοποιούν σχέδια ηλεκτρικής ενέργειας, ενθαρρύνοντας τις επιχειρήσεις να μειώσουν τη ζήτηση κατά την κορυφή ή να αυξήσουν την κατανάλωση κατά την περίοδο λεκάνης.

1.1.3 Ανταπόκριση από την Πλευρά της Ζήτησης (DSR)

Η DSR, μια βασική λύση για τις τάσεις προσφοράς-ζήτησης, περιγράφει τους χρήστες που προσαρμόζουν ενεργά την ηλεκτρική τους ζήτηση υπό κίνητρα. Επιτρέπει τη μείωση της κορυφής/την πληρωμή της λεκάνης. Με την πρόοδο της διανεμημένης αποθήκευσης, οι δοκιμές DSR επεκτείνονται. Οι εταιρείες ενέργειας σε επίπεδο επαρχίας έχουν ήδη εκδώσει σχέδια κινήτρων, εδραιώνοντας τη θέση της αποθήκευσης ενέργειας στην αγορά.

1.2 Ανάλυση Φορτίου

Η διανεμημένη αποθήκευση ενέργειας σε εμπορικό/βιομηχανικό περιβάλλον είναι κατάλληλη για διάφορα σενάρια και τύπους φορτίου: ημερήσια βάρος, τριών βδομάδων παραγωγή, και τυχαία-κυματικά φορτία.

1.2.1 Ημερήσια Βάρος

Η καμπύλη φορτίου είναι ομαλή: αυξάνεται σε σταθερή κορυφή μετά την έναρξη εργασίας, μετά οποία μειώνεται σε λεκάνη μετά την ολοκλήρωση. Για παράδειγμα, ένα εμπορικό κέντρο αυξάνει στις 8:00, πετυχαίνει κορυφή από 9:00 - 18:00 (σταθερή, χαμηλές κυματικές), μειώνεται μετά τις 18:00 και φτάνει σε λεκάνη 22:00 - 8:00.
Τυπικοί χρήστες: εμπορικά συμπλέγματα, γραφεία, ημερήσια βάρη κατασκευαστών. Οι κορυφές συμπίπτουν με τις ημερήσιες υψηλές τιμές, οι λεκάνες με τις νυκτερινές χαμηλές τιμές—τέλειο για μείωση της κορυφής.

1.2.2 Τριών Βδομάδων Παραγωγής Φορτίου

Μια 24/7 συνεχής φορτία με μικρές κυματικές (π.χ., κατά τη διάρκεια λειτουργίας εξοπλισμού/αλλαγών υλικών). Συνηθιζόμενη σε εξόρυξη/μεταλλουργία, χρησιμοποιώντας 24h εξοπλισμό (ανεμιστές, συμπιεστές). Οι επιχειρήσεις που εστιάζουν στην παραγωγή αντιμετωπίζουν υψηλά κόστη και αυστηρές απαιτήσεις αξιοπιστίας, καταλληλοποιώντας την αποθήκευση για μείωση της κορυφής, αυτοπαροχή, κλπ.
Συντελεστής: διπλός βιομηχανικός (βασικός + ενεργειακός συντελεστής). Η σχεδίαση αποθήκευσης πρέπει να λαμβάνει υπόψη την επίδραση της φόρτωσης-απόφορτωσης στους βασικούς συντελεστές.

2.1.1 Σύνδεση Χαμηλής Τάσης (Συνέχεια)

Η μέθοδος σύνδεσης χαμηλής τάσης παρουσιάζει πλεονεκτήματα όπως απλή σχεδία σύνδεσης, χαμηλό κόστος μετατροπής και απλές διαδικασίες. Ωστόσο, έχει υψηλές απαιτήσεις στο ποσοστό φορτίου του μετατροπέα και την ικανότητα απορρόφησης. Επιπλέον, λειτουργεί μόνο για το φορτίο του συγκεκριμένου μετατροπέα και δεν μπορεί να παρέχει ενέργεια σε φορτία άλλων μετατροπέων.

2.1.2 Σύνδεση Υψηλής Τάσης

Η σύνδεση υψηλής τάσης σημαίνει ότι το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, μέσω του ενσωματωμένου συστήματος αύξησης, συνδέεται στο 10kV bus του χρήστη στο επίπεδο 10kV. Είναι κατάλληλη για σενάρια όπου ο υπάρχων μετατροπέας του χρήστη δεν έχει επιπλέον δυνατότητα για φόρτιση αποθήκευσης, ή όπου υπάρχουν πολλοί μετατροπείς χρήστη με ανομαλή κατανομή φορτίου. Η συγκεκριμένη μέθοδος σύνδεσης είναι δείκνυται στο Σχήμα 2.

Αυτή η μέθοδος παρουσιάζει πλεονεκτήματα: η φόρτιση της αποθήκευσης ενέργειας δεν επηρεάζεται από το ποσοστό φορτίου του μετατροπέα, ανεπιδίωκτη δύναμη φόρτισης, ταυτόχρονη απορρόφηση φορτίου για πολλούς μετατροπείς, και υψηλό ποσοστό απορρόφησης. Αντιθέτως, έχει μειονεκτήματα: υψηλότερο κόστος συστήματος αποθήκευσης ενέργειας, ανάγκη για μετατροπή υψηλής τάσης των συστημάτων ενέργειας των χρηστών (προσθήκη κόστους μετατροπής) και μακρύτερη, πιο αυστηρή διαδικασία για την επέκταση/αύξηση της ικανότητας στις εταιρείες δικτύου.

2.2 Στρατηγικές Φόρτισης & Απόφορτωσης

Οι μέθοδοι σύνδεσης καθορίζουν το αρχικό κόστος κατασκευής της αποθήκευσης ενέργειας, ενώ οι στρατηγικές φόρτισης/απόφορτωσης καθορίζουν τα έσοδα.Οι στρατηγικές διαφέρουν ανάλογα με το σενάριο: για παράδειγμα, η λειτουργία αυτοπαροχής αποφορτίζει κατά τη διάρκεια περιορισμών/έλλειψης στο δίκτυο, η ανταπόκριση από την πλευρά της ζήτησης ακολουθεί τις πολιτικές των τμημάτων ενέργειας. Η μείωση της κορυφής/πληρωμή της λεκάνης, το βασικό σενάριο εμπορικής/βιομηχανικής χρήσης, απαιτεί σχεδιασμό στρατηγικής με βάση τις περίοδους και τις τιμές του τιμολογίου ωροφανίας.

2.2.1 Τιμολόγια Ωροφανίας

Παραδείγματος χάρη, το 110kV τιμολόγιο μεγάλης βιομηχανίας ενός νομού, λεπτομέρειες στο Πίνακα 1.

2.2.2 Ανάλυση των Στρατηγικών Φόρτισης και Απόφορτωσης

Αναλύοντας τις τιμές ωροφανίας, υπάρχει μία περίοδος λεκάνης, δύο περίοδοι επίπεδου και δύο περίοδοι κορυφής κάθε ημέρα. Για το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, η στρατηγική φόρτισης δύο φορές και απόφορτωσης δύο φορές την ημέρα παρέχει την καλύτερη οικονομική αποδοτικότητα, περιλαμβάνοντας έναν κύκλο κορυφής-λεκάνης και έναν κύκλο κορυφής-επίπεδου.

3 Συμπέρασμα

Η εφαρμογή της τεχνολογίας διανεμημένης αποθήκευσης ενέργειας στο εμπορικό και βιομηχανικό τομέα βοηθά στη βελτίωση της σταθερότητας και ασφάλειας του δικτύου ενέργειας, μπορεί να αμβλύνει το πρόβλημα των διαφορών κορυφής-λεκάνης και ταυτόχρονα να παρέχει πιο αξιόπιστη παροχή ενέργειας στους χρήστες. Οι εμπορικοί και βιομηχανικοί χρήστες είναι ένα τυπικό σενάριο εφαρμογής της διανεμημένης αποθήκευσης ενέργειας. Σε βάση της εξοικονόμησης του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας και των οφελών για τους χρήστες, μπορεί επίσης να βελτιώσει αποτελεσματικά την αποδοτικότητα κατανάλωσης καθαρών ενεργειών, να μειώσει αποτελεσματικά τις απώλειες μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας και να συμβάλει στην επίτευξη των στόχων "διπλού άνθρακα".

Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να ρυθμίσει την ενέργεια στην πλευρά του φορτίου μέσω στρατηγικών φόρτισης και απόφορτωσης, να εξοικονομήσει το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας μέσω της αρβίτρατης διαφοράς κορυφής-λεκάνης, και μπορεί να επεκτείνει περαιτέρω τα οφέλη μέσω της συνεργασίας με την ανταπόκριση από την πλευρά της ζήτησης, τη διαχείριση της ικανότητας κλπ.