Análise Operacional de Sistemas de Armazenamento de Energia Distribuída para Aplicações Comerciais e Industriais Atrás do Medidor

A tecnologia de armazenamento de energia, um ponto focal na nova energia, armazena eletricidade para ajuste de pico/vale da rede. O armazenamento de energia distribuído em contextos comerciais/industriais reduz custos através do corte de picos, aumenta a estabilidade da rede e mitiga desequilíbrios de pico-vale. Este artigo explora sua aplicação para usuários comerciais/industriais a partir de cenários e viabilidade.

1 Análise de Cenário de Aplicação
1.1 Análise de Demanda

Os custos de eletricidade dominam as despesas de energia comercial/industrial, especialmente para fabricantes—10% - 20% dos custos totais para empresas gerais, até 40% - 50% para fundições. O armazenamento distribuído permite o corte de picos, auto-abastecimento e resposta do lado da demanda, otimizando estruturas de energia, reduzindo o consumo e aumentando a competitividade.

1.1.1 Corte de Picos & Preenchimento de Vales

Com base nos padrões de consumo do usuário e nas tarifas locais, implementa-se armazenamento de tamanho apropriado. Carrega-se durante períodos de baixo custo (vale/plano) e descarrega-se em picos de alto custo para reduzir cargas de pico, evitar compras de energia premium e reduzir custos de eletricidade.

1.1.2 Auto-Abastecimento

O crescimento econômico impulsiona a demanda por eletricidade urbana, criando escassez sazonal/periódica. Para garantir a estabilidade da rede durante crises de suprimento ou emergências, as concessionárias usam esquemas de energia ordenada, incentivando as empresas a cortar a demanda de pico de carga ou aumentar o consumo no período de vale.

1.1.3 Resposta do Lado da Demanda (DSR)

A DSR, uma solução-chave para tensões de oferta e demanda de energia, descreve os usuários ajustando proativamente as cargas de eletricidade sob incentivos. Permite o corte de picos e preenchimento de vales. Com avanços no armazenamento distribuído, os pilotos de DSR estão se expandindo. As concessionárias provinciais agora emitem esquemas de incentivo, consolidando o status de mercado do armazenamento de energia.

1.2 Análise de Carga

O armazenamento distribuído comercial/industrial é adequado para diversos cenários e tipos de carga: turnos diurnos, produção em três turnos e cargas com flutuações aleatórias.

1.2.1 Carga de Turno Diurno

A curva de carga é suave: subindo para um pico estável após o início do trabalho, então caindo para um vale após o fim do expediente. Por exemplo, um shopping começa a subir às 8:00, atinge o pico entre 9:00 e 18:00 (estável, com baixas flutuações), cai após as 18:00 e atinge o vale entre 22:00 e 8:00.
Usuários típicos: complexos comerciais, escritórios, fabricantes de turno diurno. Os picos coincidem com tarifas altas diurnas, os vales com tarifas baixas noturnas—ideal para corte de picos.

1.2.2 Carga de Produção em Três Turnos

Uma carga contínua 24/7 com pequenas flutuações (por exemplo, durante operações de equipamentos/mudanças de material). Comum em mineração/metallurgia, usando equipamentos 24h (ventiladores, compressores). Empresas focadas em produção enfrentam custos altos e necessidades rigorosas de confiabilidade, adequando-se ao armazenamento para corte de picos, auto-abastecimento, etc.
Faturamento: industrial de duas partes (básico + encargos de energia). O design de armazenamento deve levar em conta o impacto de carregamento/descarregamento sobre as taxas básicas.

2.1.1 Conexão de Baixa Tensão (Continuação)

O método de conexão de baixa tensão apresenta vantagens como um esquema de conexão simples, baixos custos de retrofit e procedimentos diretos. No entanto, exige requisitos relativamente altos para a taxa de carga do transformador e a capacidade de absorção de carga. Além disso, funciona apenas para a carga do transformador específico e não pode fornecer energia para as cargas de outros transformadores.

2.1.2 Conexão de Alta Tensão

A conexão de alta tensão significa que o sistema de armazenamento de energia, através de seu sistema de elevação embutido, se conecta ao barramento de 10kV do usuário no nível de tensão de 10kV. É adequado para cenários em que o transformador existente do usuário não tem capacidade extra para carregamento de armazenamento de energia, ou onde há múltiplos transformadores do usuário com distribuição de carga desigual. O método de fiação específico é mostrado na Figura 2.

As vantagens deste método incluem: carregamento de armazenamento de energia não afetado pela taxa de carga do transformador, potência de carregamento ilimitada, absorção simultânea de carga para múltiplos transformadores e alta taxa de absorção. Desvantagens: custos mais altos do sistema de armazenamento de energia; necessidade de retrofit de alta tensão dos sistemas de energia do usuário (adicionando custos de retrofit); e processo mais longo e rigoroso para expansão/crescimento de capacidade nas empresas de distribuição de energia.

2.2 Estratégias de Carregamento e Descarregamento

Os métodos de conexão determinam os custos iniciais de construção do armazenamento de energia; as estratégias de carregamento e descarregamento ditam a receita.As estratégias variam conforme o cenário: por exemplo, o modo de auto-abastecimento descarrega durante restrições de rede/falta de energia; a resposta do lado da demanda segue as políticas do departamento de energia. O corte de picos e preenchimento de vales, o principal caso de uso comercial/industrial, requer o design de estratégia com base nos períodos e preços de tarifas horárias.

2.2.1 Tarifas Horárias

Tomando como exemplo as tarifas industriais de 110kV de uma província; detalhes na Tabela 1.

2.2.2 Análise das Estratégias de Carregamento e Descarregamento

Ao analisar os preços de eletricidade horários, há um período de vale, dois períodos planos e dois períodos de pico por dia. Para o sistema de armazenamento de energia, adotar uma estratégia de carregar duas vezes e descarregar duas vezes por dia resulta na melhor eficiência econômica, envolvendo um ciclo de pico-vale e um ciclo de pico-plano.

3 Conclusão

A aplicação da tecnologia de armazenamento de energia distribuída no campo comercial e industrial ajuda a melhorar a estabilidade e segurança da rede elétrica, pode aliviar o problema de diferenças de pico-vale de energia e, ao mesmo tempo, pode fornecer um abastecimento de energia mais confiável para os usuários. O lado do usuário comercial e industrial é um cenário de aplicação típico para o armazenamento de energia distribuída. Baseado na economia de custos de eletricidade e trazendo benefícios aos usuários, também pode efetivamente melhorar a taxa de consumo de energia limpa, reduzir efetivamente as perdas de transmissão de eletricidade e contribuir para a realização dos objetivos "duplo carbono".

O sistema de armazenamento de energia pode realizar a regulação de energia no lado da carga através de estratégias de carregamento e descarregamento de baterias, economizar encargos de eletricidade através da arbitragem de diferença de preço de pico-vale e pode expandir ainda mais os benefícios ao cooperar com a resposta do lado da demanda, gestão de capacidade, etc.