Analisi operativa di sistemi di accumulazione dell'energia distribuiti per applicazioni commerciali e industriali dietro il contatore

La tecnologia di accumulo dell'energia, un punto focale nelle energie rinnovabili, memorizza l'elettricità per regolare i picchi e le valli della rete. L'accumulo distribuito dell'energia in contesti commerciali/industriali riduce i costi attraverso la riduzione dei picchi, aumenta la stabilità della rete e attenua gli squilibri tra picchi e valli. Questo documento esplora la sua applicazione per utenti commerciali/industriali da scenari e fattibilità.

1 Analisi dello Scenario di Applicazione
1.1 Analisi della Domanda

I costi dell'elettricità dominano le spese energetiche commerciali/industriali, specialmente per i produttori—il 10% - 20% dei costi totali per le imprese generali, fino al 40% - 50% per le fonderie. L'accumulo distribuito consente la riduzione dei picchi, l'autofornitura e la risposta dal lato della domanda, ottimizzando le strutture energetiche, riducendo il consumo e migliorando la competitività.

1.1.1 Riduzione dei Picchi e Riempiemento delle Valli

In base ai modelli di consumo degli utenti e alle tariffe locali, si distribuisce un accumulo di dimensioni appropriate. Si carica durante i periodi a basso costo di valli o piatti, si scarica durante i picchi a alto costo per ridurre i carichi di picco, evitare acquisti di energia a prezzi elevati e ridurre i costi dell'elettricità.

1.1.2 Autofornitura

La crescita economica stimola la domanda di elettricità urbana, creando carenze stagionali/periodiche. Per garantire la stabilità della rete durante crisi di fornitura o emergenze, le utility utilizzano schemi di fornitura ordinata, incentivando le aziende a ridurre la domanda di picco o aumentare il consumo nei periodi di valle.

1.1.3 Risposta dal Lato della Domanda (DSR)

La DSR, una soluzione chiave per le tensioni tra offerta e domanda di energia, descrive come gli utenti adattano proattivamente i carichi elettrici in risposta agli incentivi. Permette la riduzione dei picchi e il riempimento delle valli. Con l'avanzamento dell'accumulo distribuito, i piloti DSR si stanno espandendo. Le utility provinciali ora emettono schemi di incentivo, consolidando lo status di mercato dell'accumulo dell'energia.

1.2 Analisi del Carico

L'accumulo distribuito commerciale/industriale si adatta a diversi scenari e tipi di carico: turni giornalieri, produzione a tre turni e carichi con fluttuazioni casuali.

1.2.1 Carico a Turno Giornaliero

La curva di carico è regolare: sale a un picco stabile dopo l'inizio del lavoro, poi scende a una valle dopo il lavoro. Ad esempio, un centro commerciale aumenta alle 8:00, raggiunge il picco dalle 9:00 alle 18:00 (stabile, con basse fluttuazioni), cala dopo le 18:00 e tocca la valle dalle 22:00 alle 8:00.
Utenti tipici: complessi commerciali, uffici, produttori a turno diurno. I picchi coincidono con le tariffe alte diurne, le valli con le tariffe notturne basse—ideali per la riduzione dei picchi.

1.2.2 Carico di Produzione a Tre Turni

Un carico continuo 24/7 con minime fluttuazioni (ad esempio, durante le operazioni di attrezzatura/cambiamenti di materiale). Comune nella mineria/metallurgia, utilizzando attrezzature 24h (ventilatori, compressori). Le aziende orientate alla produzione affrontano costi elevati e bisogni di affidabilità rigorosi, adatti all'accumulo per la riduzione dei picchi, l'autofornitura, ecc.
Fatturazione: industriale a due parti (base + carico energetico). La progettazione dell'accumulo deve tenere conto degli impatti della carica-scarica sulle tariffe di base.

2.1.1 Connessione a Basso Voltaggio (Continua)

Il metodo di connessione a basso voltaggio presenta vantaggi come uno schema di connessione semplice, costi di retrofit bassi e procedure straightforward. Tuttavia, impone requisiti relativamente elevati sul tasso di carico del trasformatore e sulla capacità di assorbimento del carico. Inoltre, funziona solo per il carico del trasformatore specifico e non può fornire energia ai carichi di altri trasformatori.

2.1.2 Connessione ad Alto Voltaggio

La connessione ad alto voltaggio significa che il sistema di accumulo di energia, tramite il suo sistema di elevazione integrato, si collega alla linea di bus 10kV dell'utente al livello di tensione di 10kV. Si adatta a scenari in cui il trasformatore esistente dell'utente non ha capacità aggiuntiva per la carica dell'accumulo di energia, o quando ci sono più trasformatori utente con una distribuzione del carico diseguale. Il metodo di cablaggio specifico è mostrato nella Figura 2.

Questo metodo presenta i seguenti vantaggi: la carica dell'accumulo di energia non è influenzata dal tasso di carico del trasformatore, potenza di carica illimitata, assorbimento simultaneo del carico per più trasformatori e tasso di assorbimento elevato. Svantaggi: costi più elevati del sistema di accumulo di energia; necessità di retrofittamenti ad alto voltaggio dei sistemi di alimentazione degli utenti (aggiungendo costi di retrofit); e processo più lungo e stringente per l'espansione/aumento della capacità presso le società di rete.

2.2 Strategie di Carica e Scarica

I metodi di connessione determinano i costi iniziali di costruzione dell'accumulo di energia; le strategie di carica e scarica dettano i ricavi.Le strategie variano a seconda dello scenario: ad esempio, la modalità di autofornitura scarica durante le limitazioni/disservizi della rete; la risposta dal lato della domanda segue le politiche del dipartimento dell'energia. La riduzione dei picchi e il riempimento delle valli, l'applicazione chiave nel settore commerciale/industriale, richiedono la progettazione di strategie in base ai periodi e ai prezzi delle tariffe orarie.

2.2.1 Tariffe Orarie

Prendiamo come esempio le tariffe industriali a grande scala di 110kV di una provincia; i dettagli sono riportati nella Tabella 1.

2.2.2 Analisi delle Strategie di Carica e Scarica

Analizzando i prezzi orari dell'elettricità, ci sono un periodo di valle, due periodi piatti e due periodi di picco ogni giorno. Per il sistema di accumulo di energia, adottare una strategia di due cariche e due scariche al giorno produce l'efficienza economica migliore, coinvolgendo un ciclo di picco-valle e un ciclo di picco-piatto.

3 Conclusione

L'applicazione della tecnologia di accumulo distribuito di energia nel campo commerciale e industriale contribuisce a migliorare la stabilità e la sicurezza della rete elettrica, può alleviare il problema delle differenze di picco-valla dell'energia e allo stesso tempo può fornire un approvvigionamento elettrico più affidabile agli utenti. Il lato utente commerciale e industriale è uno scenario di applicazione tipico per l'accumulo distribuito di energia. Basandosi sul risparmio dei costi elettrici e portando benefici agli utenti, può anche migliorare efficacemente il tasso di consumo di energia pulita, ridurre significativamente le perdite di trasmissione dell'energia e contribuire alla realizzazione degli obiettivi "doppio carbonio".

Il sistema di accumulo di energia può regolare il carico tramite strategie di carica e scarica delle batterie, risparmiare sulle tariffe elettriche sfruttando la differenza di prezzo tra picchi e valli, e può ulteriormente ampliare i benefici collaborando con la risposta dal lato della domanda, la gestione della capacità, ecc.