Analiza operacyjna rozproszonych systemów magazynowania energii dla komercyjnych i przemysłowych zastosowań za licznikiem
Technologia przechowywania energii, będąca punktem centralnym w nowych źródłach energii, przechowuje elektryczność do regulacji szczytowo - dolinowej w sieci. Rozproszone systemy przechowywania energii w kontekście komercyjnym i przemysłowym obniżają koszty poprzez redukcję popytu w godzinach szczytowych, zwiększają stabilność sieci i zmniejszają niezrównoważoność między godzinami szczytowymi a dolinowymi. Niniejszy artykuł bada jej zastosowanie dla użytkowników komercyjnych i przemysłowych pod kątem scenariuszy i wykonalności.
1 Analiza scenariuszy zastosowania
1.1 Analiza potrzeb
Koszty energii elektrycznej dominują w kosztach energetycznych sektora komercyjnego i przemysłowego, szczególnie dla producentów — stanowią one 10% - 20% całkowitych kosztów dla typowych firm, a nawet 40% - 50% dla huculców. Rozproszone systemy przechowywania energii umożliwiają redukcję popytu w godzinach szczytowych, samodzielne zaopatrzenie i reakcję po stronie popytu, optymalizując struktury energetyczne, obniżając zużycie i zwiększając konkurencyjność.
1.1.1 Redukcja popytu w godzinach szczytowych i wypełnianie dolin
Na podstawie wzorców zużycia przez użytkownika i lokalnych stawek, wdraża się odpowiednio rozmiarowe systemy przechowywania. Ładowanie odbywa się w okresach tanich tarifów dolinowych lub płaskich, a rozładowanie w godzinach szczytowych, aby obniżyć obciążenia szczytowe, uniknąć zakupu drogiej energii i obniżyć koszty energii elektrycznej.
1.1.2 Samodzielne zaopatrzenie
Wzrost gospodarczy prowadzi do wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną w miastach, co powoduje sezonowe i okresowe niedobory. Aby zapewnić stabilność sieci w czasie braku dostaw lub nagłych sytuacji, przedsiębiorstwa energetyczne stosują uporządkowane schematy dostaw, zachęcając firmy do obniżenia popytu w godzinach szczytowych lub zwiększenia zużycia w godzinach dolinowych.
1.1.3 Reakcja po stronie popytu (DSR)
DSR, kluczowe rozwiązanie dla napięć między podażą a popytem energii, opisuje, jak użytkownicy proaktywnie dostosowują swoje obciążenia energetyczne pod wpływem zachęt. Umożliwia to redukcję popytu w godzinach szczytowych i wypełnianie dolin. Wraz z postępami w technologii rozproszonych systemów przechowywania, próby DSR są coraz liczniejsze. Prowincjonalne przedsiębiorstwa energetyczne wprowadzają teraz systemy zachęt, umacniając pozycję rynkową systemów przechowywania energii.
1.2 Analiza obciążeń
Rozproszone systemy przechowywania energii w sektorze komercyjnym i przemysłowym są odpowiednie dla różnorodnych scenariuszy i typów obciążeń: pracy w jednej zmianie, trójzmianowej produkcji oraz losowych fluktuacji obciążeń.
1.2.1 Obciążenie w jednej zmianie
Krzywa obciążenia jest płynna: wzrasta do stabilnego szczytu po rozpoczęciu pracy, a następnie spada do doliny po zakończeniu pracy. Na przykład, centrum handlowe zaczyna działać o 8:00, osiąga szczyt między 9:00 a 18:00 (stabilny, niskie fluktuacje), spada po 18:00, a dolina występuje między 22:00 a 8:00.
Typowi użytkownicy: kompleksy handlowe, biura, producenci pracujący w jednej zmianie. Szczyty pokrywają się z wysokimi tarifami dziennymi, a doliny z niskimi nocnymi tarifami — idealne do redukcji popytu w godzinach szczytowych.
1.2.2 Obciążenie trójzmianowej produkcji
Obciążenie ciągłe 24/7 z niewielkimi fluktuacjami (np. podczas operacji maszyn lub zmiany materiałów). Wspólne w górnictwie i metalurgii, gdzie używane są urządzenia działające 24h (wentylatory, kompresory). Firmy skoncentrowane na produkcji mają wysokie koszty i ścisłe wymagania dotyczące niezawodności, co sprawia, że systemy przechowywania są odpowiednie do redukcji popytu w godzinach szczytowych, samodzielnego zaopatrywania itp.
Rozliczenia: dwuczęściowe przemysłowe (podstawowe + opłaty za energię). Projekt systemu przechowywania musi uwzględniać wpływ ładowania i rozładowywania na podstawowe opłaty.
2.1.1 Połączenie niskiego napięcia (ciąg dalszy)
Metoda połączenia niskiego napięcia ma zalety, takie jak prosta struktura połączeń, niskie koszty modernizacji i proste procedury. Jednak stawia dość wysokie wymagania co do obciążenia transformatora i zdolności absorpcji obciążenia. Ponadto działa tylko dla obciążenia konkretnego transformatora i nie może dostarczać energii do obciążeń innych transformatorów.
2.1.2 Połączenie wysokiego napięcia
Połączenie wysokiego napięcia oznacza, że system przechowywania energii, za pomocą wbudowanego systemu podwyższenia napięcia, łączy się z magistralą 10kV użytkownika na poziomie napięcia 10kV. Jest to odpowiednie w przypadkach, gdy istniejący transformator użytkownika nie ma dodatkowej pojemności do ładowania systemu przechowywania energii, lub gdy istnieje wiele transformatorów użytkownika z nierównomiernym rozłożeniem obciążeń. Konkretna metoda połączenia przedstawiona jest na Rysunku 2.
Zalety tej metody: ładowanie systemu przechowywania energii nie jest ograniczone przez obciążenie transformatora, nieograniczona moc ładowania, jednoczesna absorpcja obciążeń wielu transformatorów, wysoka szybkość absorpcji. Wady: wyższe koszty systemu przechowywania energii, konieczność modernizacji systemów energetycznych użytkownika na wysokie napięcie (co wiąże się z dodatkowymi kosztami modernizacji) i dłuższy, bardziej rygorystyczny proces rozszerzania działalności/zwiększenia mocy w przedsiębiorstwach energetycznych.
2.2 Strategie ładowania i rozładowywania
Metody połączenia decydują o początkowych kosztach budowy systemu przechowywania energii, strategie ładowania i rozładowywania decydują o dochodach.Strategie różnią się w zależności od scenariusza: np. tryb samodzielnego zaopatrywania rozładowuje w czasie ograniczeń lub niedoborów w sieci, reakcja po stronie popytu następuje zgodnie z polityką departamentu energetycznego. Redukcja popytu w godzinach szczytowych i wypełnianie dolin, kluczowy scenariusz komercyjny i przemysłowy, wymaga projektowania strategii na podstawie okresów i cen taryf godzinowych.
2.2.1 Taryfy godzinowe
Przykładem mogą być taryfy dla dużych przemysłowych odbiorców 110kV w danej prowincji; szczegóły w Tabeli 1.
2.2.2 Analiza strategii ładowania i rozładowywania
Analiza cen energii elektrycznej godzinowej pokazuje, że każdego dnia występuje jeden okres dolinowy, dwa okresy płaskie i dwa okresy szczytowe. Dla systemu przechowywania energii, strategia polegająca na dwóch ładowaniach i dwóch rozładowaniach dziennie daje najlepszą efektywność ekonomiczną, obejmując jeden cykl szczytowy - dolinowy i jeden cykl szczytowy - płaski.
3 Podsumowanie
Zastosowanie rozproszonej technologii przechowywania energii w sektorze komercyjnym i przemysłowym pomaga zwiększyć stabilność i bezpieczeństwo sieci energetycznej, może złagodzić problem różnic między szczytami a dolinami w dostawie energii, a jednocześnie może zapewnić użytkownikom bardziej niezawodne zaopatrzenie w energię. Strona użytkownika komercyjnego i przemysłowego jest typowym scenariuszem zastosowania rozproszonych systemów przechowywania energii. Oprócz oszczędności w kosztach energii elektrycznej i przynoszenia korzyści użytkownikom, może również efektywnie zwiększyć wskaźnik zużycia czystej energii, efektywnie obniżyć straty w transmisji energii elektrycznej i przyczynić się do realizacji celów „dwóch węgli”.
System przechowywania energii może realizować regulację obciążenia po stronie użytkownika poprzez strategie ładowania i rozładowywania baterii, oszczędzać opłaty za energię, arbitrażując różnicę ceny między godzinami szczytowymi a dolinowymi, a ponadto może dalej rozszerzać korzyści poprzez współpracę z reakcją po stronie popytu, zarządzaniem pojemnością itp.
