Operationele analyse van gedistribueerde energieopslagsystemen voor commerciële en industriële toepassingen achter de meter

Opslagtechnologie voor energie, een focusgebied in hernieuwbare energie, slaat elektriciteit op voor het aanpassen van de piek/dal-aanbod van het netwerk. Gedistribueerde energieopslag in commerciële/industriële contexten vermindert kosten via piekafvlakking, verhoogt de stabiliteit van het netwerk en verminderd onbalansen tussen piek- en dalperioden. Dit artikel verkent haar toepassing voor commerciële/industriële gebruikers vanuit scenario's en haalbaarheid.

1 Toepassingscenario-analyse
1.1 Vraaganalyse

Elektriciteitskosten domineren de energiekosten in de commerciële/industriële sector, vooral voor fabrikanten—10% - 20% van de totale kosten voor algemene bedrijven, tot 40% - 50% voor smeltovens. Gedistribueerde opslag maakt piekafvlakking, zelfvoorziening en respons aan de vraagzijde mogelijk, waardoor energiestructuren geoptimaliseerd worden, consumptie wordt verminderd en concurrentievermogen wordt versterkt.

1.1.1 Piekafvlakking & Dalvulling

Op basis van consumptiepatronen van gebruikers en lokale tarieven, wordt een passend geschaalde opslag ingezet. Opladen tijdens lage kostendal/vlakke periodes, ontladen tijdens hoge kostentoppen om piekbelastingen te verminderen, dure stroomaankopen te voorkomen en elektriciteitskosten te verlagen.

1.1.2 Zelfvoorziening

Economische groei drijft de stedelijke elektriciteitsvraag, wat leidt tot seizoensgebonden/periodieke tekorten. Om de netstabiliteit tijdens leveringstekorten of noodgevallen te waarborgen, gebruiken nutsbedrijven geordende stroomschema's, waarbij bedrijven worden aangemoedigd om de pieklast te verminderen of het dalconsumptie te verhogen.

1.1.3 Respons aan de vraagzijde (DSR)

DSR, een belangrijke oplossing voor spanningen tussen aanbod en vraag van elektriciteit, beschrijft hoe gebruikers onder stimulansen proactief hun elektriciteitslast aanpassen. Het maakt piekafvlakking en dalvulling mogelijk. Met de voortgang in gedistribueerde opslag worden DSR-pilotprojecten uitgebreid. Provinciale nutsbedrijven geven nu stimuleringsregelingen uit, waardoor de marktpositie van energieopslag wordt bevestigd.

1.2 Lastanalyse

Gedistribueerde opslag in de commerciële/industriële sector is geschikt voor diverse scenario's en lasttypes: dagdienst, driedienstenproductie en willekeurige fluctuerende lasten.

1.2.1 Dagdienstlast

De belastingscurve is glad: stijgt na het begin van de werkdag naar een stabiel maximum, daalt dan na het werk naar een dal. Bijvoorbeeld, een winkelcentrum begint om 8:00 uur, bereikt een piek van 9:00 uur tot 18:00 uur (stabiel, weinig fluctuaties), daalt na 18:00 uur en bereikt een dal van 22:00 uur tot 8:00 uur.
Typische gebruikers: commerciële complexen, kantoren, dagdienstfabrikanten. Pieken komen overeen met hoge dagtarieven, dalen met lage nachttarieven—ideaal voor piekafvlakking.

1.2.2 Driedienstenproductielast

Een 24/7 continue belasting met geringe fluctuaties (bijvoorbeeld tijdens apparatuur-operaties/materiaalwissels). Vaak voorkomend in mijnbouw/metallurgie, gebruikmakend van 24-uursapparatuur (ventilatoren, compressoren). Productiegerichte bedrijven staan voor hoge kosten en strikte betrouwbaarheidsvereisten, waardoor opslag geschikt is voor piekafvlakking, zelfvoorziening, enz.
Facturering: tweeledige industriële (basis + energiekosten). Opslagontwerp moet rekening houden met de invloed van opladen/ontladen op basiskosten.

2.1.1 Laagspanningsaansluiting (vervolg)

De laagspanningsaansluitmethode heeft voordelen zoals een eenvoudig aansluitingschema, lage retrofitkosten en eenvoudige procedures. Echter, het stelt relatief hoge eisen aan de transformatorbelastingsgraad en de belastingsabsorptiecapaciteit. Bovendien werkt het alleen voor de belasting van de specifieke transformatoren en kan het geen stroom leveren aan de belasting van andere transformatoren.

2.1.2 Hoogspanningsaansluiting

Hoogspanningsaansluiting betekent dat het energieopslagsysteem, via zijn ingebouwde stapsysteem, aansluit op de 10kV bus van de gebruiker op 10kV voltage-niveau. Het is geschikt voor scenario's waarbij de bestaande transformatoren van de gebruiker geen extra capaciteit hebben voor energieopsladooplading, of waar meerdere gebruikerstransformatoren met onevenwichtige belastingverdeling voorkomen. De specifieke bedrading is weergegeven in figuur 2.

Voordelen van deze methode: energieopsladooplading onbeïnvloed door de transformatorsbelastingsgraad, onbeperkte oplaadkracht, gelijktijdige belastingsabsorptie voor meerdere transformatoren, en hoge absorptiegraad. Nadelen: hogere kosten van het energieopslagsysteem; noodzaak voor hoogspanningsretrofits van de stroomsystemen van gebruikers (toevoeging van retrofitkosten); en langere, strengere processen voor bedrijfsuitbreiding/capaciteitsverhoging bij netsbedrijven.

2.2 Strategieën voor opladen en ontladen

Aansluitmethoden bepalen de initiële bouwkosten van energieopslag; opladen/ontladen strategieën dicteren de opbrengst.Strategieën variëren per scenario: bijvoorbeeld, zelfvoorzieningsmodus ontladen tijdens netwerkaftappen/tekorten; respons aan de vraagzijde volgt beleid van energiedepartementen. Piekafvlakking/dalvulling, de belangrijkste commerciële/industriële use case, vereist strategiedesign gebaseerd op tijdsgebonden tarieven en prijzen.

2.2.1 Tijdsgebonden tarieven

Neem als voorbeeld de 110kV grote-industriële tarieven van een provincie; details in tabel 1.

2.2.2 Analyse van opladen en ontladen strategieën

Door de tijdsgebonden elektriciteitsprijzen te analyseren, zijn er één dalperiode, twee vlakke periodes en twee topperiodes per dag. Voor het energieopslagsysteem levert een strategie van twee keer opladen en twee keer ontladen per dag de beste economische efficiëntie op, met één piek-dalcyclus en één piek-vlakcycloop.

3 Conclusie

De toepassing van gedistribueerde energieopslagtechnologie in de commerciële en industriële sector helpt de stabiliteit en veiligheid van het elektriciteitsnetwerk te verbeteren, kan het probleem van piek-dalverschillen in de elektriciteitsvoorziening verlichten, en kan tegelijkertijd een betrouwbaardere stroomvoorziening bieden aan gebruikers. De commerciële en industriële gebruikerszijde is een typisch toepassingsscenario voor gedistribueerde energieopslag. Op basis van besparingen op elektriciteitskosten en voordelen voor gebruikers, kan het ook effectief de consumptiegraad van schone energie verbeteren, de elektriciteitsverlies tijdens transport effectief verminderen, en bijdragen aan de realisatie van de "dubbele koolstofdoelstellingen".

Het energieopslagsysteem kan door middel van batterij-oplaad- en -ontlaadstrategieën regeling van de belasting aan de belastingszijde realiseren, elektriciteitskosten besparen door arbitrage van de piek-dalprijsverschillen, en kan verdere voordelen behalen door samenwerking met respons aan de vraagzijde, capaciteitsbeheer, enz.