Operativna analiza distribuiranih sistemov za shranjevanje energije za komercialne in industrijske uporabe za metrski sistem

Tehnologija shranjevanja energije, ki je osrednji vidik novih virov energije, shranjuje električno energijo za prilagoditev vrhov in dolin v omrežju. Distribuirano shranjevanje energije v komercialnih/industrijskih kontekstih zniža stroške s pomočjo odrezovanja vrhov, izboljša stabilnost omrežja in zmanjša neravnotežja med vrhi in dolinami. Ta članek raziskuje njeno uporabo za komercialne/industrijske uporabnike glede na scenarije in možnosti.

1 Analiza uporabnih scenarijev
1.1 Analiza povpraševanja

Stroški električne energije so glavni del stroškov energije v komercialnem/industrijskem sektorju, zlasti za proizvajalce – predstavljajo 10% - 20% skupnih stroškov za splošne podjetja, do 40% - 50% za talomelnice. Distribuirano shranjevanje omogoča odrezovanje vrhov, samozadostnost in odziv strani povpraševanja, optimizira strukture energije, zniža porabo in izboljša konkurenčnost.

1.1.1 Odrezovanje vrhov in izpolnjevanje dolin

Na podlagi vzorcev porabe uporabnikov in lokalnih tarif je treba namestiti ustrezno veliko shranjevanje. Nalaganje se izvaja v obdobjih nizkih stroškov (dolinsko/ravno), odlaganje pa v obdobjih visokih stroškov (vrh) za zmanjšanje vrhunskih obremenitev, izogibanje nakupu dragih energij in znižanje stroškov električne energije.

1.1.2 Samozadostnost

Gospodarski rast povečuje povpraševanje po električni energiji v mestih, kar povzroča sezonske/periodične pomanjkljivosti. Za zagotavljanje stabilnosti omrežja med pomanjkljivostmi ali nujnostmi upravitelji omrežja uporabljajo urejeni sistemi za oskrbo s strmi, spodbujajo podjetja, da zmanjšajo povpraševanje za vrhunske obremenitve ali povečajo porabo v obdobjih dolin.

1.1.3 Odpoved strani povpraševanja (DSR)

DSR, ključna rešitev za napetosti med ponudbo in povpraševanjem, opisuje, kako uporabniki aktivno prilagajajo obremenitve električne energije pod spodbudami. Omogoča odrezovanje vrhov in izpolnjevanje dolin. S napredkom distribuiranega shranjevanja se razširjajo pilotne projekte DSR. Provincijski upravitelji omrežij zdaj izdajajo spodbudne sheme, ki utrjujejo tržno stanje shranjevanja energije.

1.2 Analiza obremenitev

Distribuirano shranjevanje v komercialnem/industrijskem sektorju je primeren za različne scenarije in tipe obremenitev: dnevni delovni nalog, tri smene proizvodnje in naključne fluktuacije obremenitev.

1.2.1 Dnevni delovni nalog

Krivulja obremenitve je gladka: narašča do stabilnega vrha po začetku dela, nato pada v dolino po koncu dela. Na primer, trgovina se poveča ob 8:00, doseže vrh med 9:00-18:00 (stabilno, nizke fluktuacije), pada po 18:00 in doseže dolino med 22:00-8:00.
Tipični uporabniki: komercialni kompleksi, pisarnice, dnevni delovni nalog proizvajalcev. Vrhi so usklajeni z dnevnimi visokimi tarifami, doline s nočnimi nizkimi tarifami – idealno za odrezovanje vrhov.

1.2.2 Tri smene proizvodnje

Neprekinjen nalog 24/7 z manjšimi fluktuacijami (na primer, med operacijami opreme/spremembami materiala). Pogosto v rudarstvu/metallurgiji, z uporabo 24-urne opreme (ventilatorji, stlačevalniki). Proizvodnja usmerjenih podjetij obsega visoke stroške in stroge zahteve po zanesljivosti, zato je shranjevanje primeren za odrezovanje vrhov, samozadostnost itd.
Obračunavanje: dvodelni industrijski (osnovni + stroški energije). Projektiranje shranjevanja mora upoštevati vpliv nalaganja in odlaganja na osnovne stroške.

2.1.1 Nizkonapetostno priključevanje (Nadaljevanje)

Metoda nizkonapetostnega priključevanja ima prednosti, kot so preprosta shema priključevanja, nizki stroški prenove in enostavni postopki. Vendar to postavlja relativno visoke zahteve na stopnjo obremenitve transformatorja in sposobnost absorpcije obremenitve. Poleg tega deluje le za obremenitev specifičnega transformatorja in ne more oskrbovati z obremenitvami drugih transformatorjev.

2.1.2 Visokonapetostno priključevanje

Visokonapetostno priključevanje pomeni, da se sistem shranjevanja energije, preko vgrajenega sistema za povišanje, priključi na 10kV bus uporabnika na ravni napetosti 10kV. Ustreza scenarjem, kjer obstoječi transformator uporabnika nima dodatne kapacitete za nalaganje shranjevanja energije, ali kjer je več uporabniških transformatorjev z neravnomernim razporeditvijo obremenitev. Specifična shema priključevanja je prikazana na Sliki 2.

Prednosti te metode: nalaganje shranjevanja energije ni ovirano s stopnjo obremenitve transformatorja, nenavadena moč nalaganja, hkratna absorpcija obremenitev za več transformatorjev, visoka stopnja absorpcije. Nedostatki: višji stroški sistema shranjevanja energije; potrebna so visokonapetostne prenove uporabniških sistemov (dodatni stroški prenove); daljši in strožji postopek za razširitev poslovanja/povečanje kapacitete pri upraviteljih omrežij.

2.2 Strategije nalaganja in odlaganja

Metode priključevanja določajo začetne stroške gradnje shranjevanja energije; strategije nalaganja in odlaganja diktirajo dobiček.Strategije se razlikujejo glede na scenarij: na primer, način samozadostnosti odlaga med omejitvami/ponudbe omrežja; odziv strani povpraševanja sledi politikam oddelkov za energijo. Ključni komercialni/industrijski primer uporabe, odrezovanje vrhov in izpolnjevanje dolin, zahteva načrtovanje strategij na podlagi obdobj in cen tarif glede na čas uporabe.

2.2.1 Tarife glede na čas uporabe

Vzemimo za primer tarife velikih industrijskih podjetij 110kV v provinciji; podrobnosti v Tabeli 1.

2.2.2 Analiza strategij nalaganja in odlaganja

S analizo cen električne energije glede na čas uporabe, je vsak dan eno dolinsko obdobje, dva ravna obdobja in dva vrhunska obdobja. Za sistem shranjevanja energije je najbolj ekonomsko učinkovito, da se nalaga dva krat in odlaga dva krat na dan, kar vključuje en cikel vrh-dolina in en cikel vrh-ravno.

3 Zaključek

Uporaba distribuirane tehnologije shranjevanja energije v komercialnem in industrijskem sektorju pomaga izboljšati stabilnost in varnost elektroenergetskega omrežja, lahko olajša problem razlike med vrhovima in dolinama, hkrati pa lahko uporabnikom zagotavlja bolj zanesljivo oskrbo z energijo. Komercialni in industrijski uporabniki so tipični scenariji uporabe distribuiranega shranjevanja energije. Na podlagi prihranka stroškov električne energije in prinašanja koristi uporabnikom, lahko tudi učinkovito izboljša stopnjo porabe čiste energije, učinkovito zmanjša izgube pri prenosu električne energije in prispeva k dosegu ciljev “dvojne ogljikove”.

Sistem shranjevanja energije lahko preko strategij nalaganja in odlaganja baterij doseže regulacijo obremenitve na strani obremenitve, prihrani stroške električne energije z arbitražo razlike med vrhovima in dolinama, in lahko še bolj razširi koristi s sodelovanjem s strani povpraševanja, upravljanjem kapacitete itd.