Toiminnallinen analyysi hajautetuista energiasäilytysjärjestelmistä kaupallisissa ja teollisissa verkkopisteen takaisissa sovelluksissa

Energian varastointitekniikka, joka on keskeinen osa uutta energiaa, varastoaa sähköä verkon huippu- ja lahtojen tarjonnan säätämiseksi. Jakautunut energianvarasto teollisuuden ja kaupan ympäristöissä vähentää kustannuksia huipputukien kautta, parantaa verkostojen vakautta ja lievittää huipu- ja lahtoepäkohtia. Tässä artikkelissa tutkitaan sen soveltamista teollisille ja kaupallisille käyttäjille skenaarioiden ja toteutettavuuden kautta.

1 Skenaarion analyysi
1.1 Kysyntäanalyysi

Sähköyhteiskustannukset dominoivat kaupallisia ja teollisia energiakustannuksia, erityisesti valmistajilla—yleisten yritysten kokonaismenoista 10–20 %, metallitehtailla jopa 40–50 %. Jakautunut varasto mahdollistaa huipputukin, omavaraisuuden ja kysyntäpuolen vastauksen, optimoi energiarakenteet, vähentää kulutusta ja parantaa kilpailukykyä.

1.1.1 Huipputukki ja lahtotäyttö

Käyttäjän kulutusmalleihin ja paikallisiin hinnoitteluun perustuen asennetaan sopivasti kokoisen varaston. Lataus tapahtuu matalahintaisina lahto- tai tasaperioisinä, purku korkeahintaisina huippuina vähentääkseen huippulastuja, välttääkseen korkeahintaisen sähkön ostoa ja alentamaan sähkökustannuksia.

1.1.2 Omavaraisuus

Talouskasvu lisää kaupunkien sähkökysyntää, mikä aiheuttaa vuodenaikaisia ja ajoittaisia pula-aikoja. Verkon vakauden takaamiseksi pula-ajoissa tai hätätilanteissa sähköverkkoyhtiöt käyttävät järjestettyjä sähkötoimintasuunnitelmia, kannustamalla yrityksiä vähentämään huippulastua tai lisäämään lahtoperiodin kulutusta.

1.1.3 Kysyntäpuolen vastaus (DSR)

DSR, avainratkaisu sähkötarjonnan ja -kysynnän väliselle jännitteelle, kuvailee käyttäjien aktiivista sähkölaskujen mukauttamista kannustimien avulla. Se mahdollistaa huipputukin ja lahtotäytteen. Jakautuneiden varastojen edistymisen myötä DSR-pilotit laajenevat. Maakuntien sähköverkkoyhtiöt nyt julkaisevat kannustussuunnitelmia, vahvistaen energiavaraston markkinasijaa.

1.2 Lastianalyysi

Kaupalliset ja teolliset jakautuneet varastot sopivat moniin tilanteisiin ja lastityyppeihin: päivävuoroon, kolmeen vuoroon tuotantoon ja satunnaiseen vaihteluun.

1.2.1 Päivävuorojen lasti

Lastikäyrä on sujuva: se nousee vakautumaan huipulle työpäivän jälkeen, laskemassa alas lahtoon työpäivän jälkeen. Esimerkiksi ostoskeskus kiihtyy kello 8:00, huippu on kello 9:00–18:00 (vakaa, pieni vaihtelu), laskee klo 18:00 jälkeen ja saavuttaa lahton kello 22:00–8:00.
Tyypilliset käyttäjät: kauppakeskukset, toimistot, päivävuorovalmistajat. Huippujen aika on päivällä, kun hinnat ovat korkeat, lahtojen aika yöllä, kun hinnat ovat matalat—ideaalinen huipputukin varten.

1.2.2 Kolmen vuoron tuotannon lasti

24/7 jatkuva lasti pienellä vaihtelulla (esim. laitteiston käytön tai materiaalin vaihtuessa). Yleistä louhinnassa ja metallitehtaissa, käyttäen 24h-laitteita (ilmanvaihto, kompressori). Tuotanto-keskittyvillä yrityksillä on korkeat kustannukset ja tiukat luotettavuusvaatimukset, sopivat varastolle huipputukin, omavaraisuuden, jne. varten.
Laskutus: kaksiosainen teollisuushinta (perus + energiamaksu). Varaston suunnittelussa on otettava huomioon ladattaminen ja purkaminen perusmaksun vaikutuksella.

2.1.1 Alavolttiliitos (jatkuu)

Alavolttiliitosmenetelmällä on etuja, kuten yksinkertainen liitosjärjestelmä, alhaiset modernisointikustannukset ja suoraviivaiset menettelyt. Se asettaa kuitenkin suhteellisen korkeat vaatimukset muuntajan lastiasiaan ja lastin ottamiskykyyn. Lisäksi se toimii vain tietylle muuntajalle eikä voi tarjota sähköä muiden muuntajien lasteille.

2.1.2 Korkeavolttiliitos

Korkeavolttiliitos tarkoittaa, että energiavarastosysteemi kytketään käyttäjän 10kV-bussia 10kV-jännitteellä sisäisen muuntajajärjestelmän kautta. Se sopii tilanteisiin, joissa käyttäjän olemassa olevalla muuntajalla ei ole lisäkapasiteettia energiavaraston lataamiseen, tai jos on useita käyttäjän muuntimia epätasaisella lastijakaumalla. Tarkka kytkentämenetelmä näkyy kuvassa 2.

Tämän menetelmän edut: energiavaraston lataus ei riipu muuntajan lastitasosta, rajoittamaton latausteho, usean muuntajan lastin ottaminen samanaikaisesti, ja korkea ottamisyys. Haitat: korkeammat energiavarastosysteemikustannukset; tarve korkeavolttille käyttäjän sähköjärjestelmän modernisoinnille (lisää kustannuksia); ja pidempi, tiukempi prosessi liiketoiminnan laajentamiselle/kapasiteetin lisäämiselle sähköverkkoyhtiöissä.

2.2 Lataus- ja purkustrategiat

Yhteydenottomenetelmät määrittävät alkuperäiset energiavaraston rakennuskustannukset; lataus- ja purkustrategiat määrittävät tulot.Strategiat vaihtelevat skenaarioittain: esim. omavaraisuudessa purku tapahtuu sähköverkon leikkauksissa/pula-ajoissa; kysyntäpuolen vastaus seuraa sähköviraston ohjeita. Huipputukki ja lahtotäyttö, avainsovellus kaupalliseen ja teolliseen käyttöön, vaativat strategian suunnittelua aikahintojen ja hintojen perusteella.

2.2.1 Aikahintojen hinnat

Otetaan esimerkkinä maan 110kV suuri-teollisuushinnat; yksityiskohdat taulukossa 1.

2.2.2 Lataus- ja purkustrategioiden analyysi

Aikahintojen sähköhintojen analysoinnissa on yksi lahtokausi, kaksi tasakautta ja kaksi huippukausiä päivässä. Energiavarastosysteemille päivässä kahdesti ladata ja purkaa on paras taloudellinen tehokkuus, joka sisältää yhden huipputukki-lahtokierroksen ja yhden huipputukki-tasakierroksen.

3 Johtopäätös

Jakautuneen energiavaraston tekniikan soveltaminen kauppa- ja teollisuuden alalla auttaa parantamaan sähköverkon vakautta ja turvallisuutta, lievittää sähkön huippu- ja lahtoeroja, ja samalla tarjotaan käyttäjille luotettavampaa sähköntarjontaa. Kauppa- ja teollisuuden käyttäjäpuoli on typinen sovellusskenaario jakautuneelle energiavarastolle. Sähkönkulutuksen säästämisen ja käyttäjille tuomat hyödyt perustana, se voi myös tehokkaasti parantaa puhtaan energian kulutusasteen, vähentää sähkönsiirron häviöitä ja edistää "kaksikarbongoalien" tavoitteiden saavuttamista.

Energiavarastosysteemi voi toteuttaa lastipuolen sähköregulaation akkujen lataus- ja purkustrategioiden kautta, säästää sähkömaksuja huipputukki-lahtohintajen arbitraasin avulla, ja voi edelleen laajentaa hyötyjä yhteistyössä kysyntäpuolen vastauksen, kapasiteettien hallinnan, jne. kanssa.