Operativ analys av distribuerade energilagringsystem för kommersiella och industriella behind-the-meter-tillämpningar

Energilagrings-teknik, en fokuspunkt inom ny energi, lagrar el för justering av nätets topp- och dal-tillförsel. Fördelad energilagring i kommersiella/industriella sammanhang minskar kostnader genom toppklippning, ökar nätstabilitet och mildrar ojämnheter mellan toppar och dalar. Detta dokument undersöker dess tillämpning för kommersiella/industriella användare utifrån scenarier och genomförbarhet.

1 Scenarieanalys
1.1 Behovsanalys

Elkostnader dominerar energikostnader för kommersiella/industriella verksamheter, särskilt för tillverkare—10% - 20% av totala kostnader för allmänna företag, upp till 40% - 50% för smältverk. Fördelad lagring möjliggör toppklippning, egenförsörjning och efterfrågesvar, optimerar energistrukturer, minskar konsumtion och förbättrar konkurrenskraft.

1.1.1 Toppklippning & Dalutfyllnad

Baserat på användarnas konsumtionsmönster och lokala tariffer, distribuera lämpligt storlek på lagring. Ladda under lågkostnadsperioder (dalar eller flatta perioder), avladda under högkostnadsperioder (toppar) för att minska toppbelastningar, undvika köp av dyrt el och sänka elektricitetskostnader.

1.1.2 Egenförsörjning

Ekonomisk tillväxt driver städers elförbrukning, vilket skapar säsongsmässiga/periodiska brist situationer. För att säkerställa nätstabilitet under brist eller nödsituationer använder energiföretag ordnade elförsörjningsprogram, vilket uppmuntrar företag att minska efterfrågan vid toppar eller öka konsumtionen under dalar.

1.1.3 Efterfrågesvar (DSR)

DSR, en viktig lösning för spänningen mellan elproduktion och efterfrågan, beskriver användares proaktiva justeringar av elförbrukning under incitament. Det möjliggör toppklippning och dalutfyllnad. Med framsteg inom fördelad lagring expanderar DSR-pilotprojekt. Provinciella energiföretag utfärdar nu incitamentsprogram, vilket fastslår energilagrings marknadsstatus.

1.2 Belastningsanalys

Fördelad lagring för kommersiella/industriella verksamheter passar olika scenarier och belastningstyper: dagarbeten, tre-shifts produktion och slumpmässiga svängningar.

1.2.1 Dagbelastning

Belastningskurvan är jämn: den stiger till ett stabilt toppvärde efter arbetsstart, och sjunker sedan till en dal efter arbetstid. Till exempel ökar belastningen i en köpcentrum klockan 8:00, når topp vid 9:00-18:00 (stabilt, med låga svängningar), sjunker efter 18:00 och når sin dal klockan 22:00-8:00.
Typiska användare: handelskomplex, kontor, dagarbetande tillverkare. Toppar sammanfaller med dagtidens höga tariffer, dalar med nattens låga tariffer—idealiskt för toppklippning.

1.2.2 Tre-shifts produktionsbelastning

En 24/7 kontinuerlig belastning med små svängningar (t.ex. under maskinoperationer/materialbyte). Vanligt inom gruvdrift/metallurgi, med 24-timmarsutrustning (ventilatorer, kompressorer). Produktionsfokuserade företag står inför höga kostnader och strikta tillförlitlighetskrav, vilket passar lagring för toppklippning, egenförsörjning, etc.
Fakturering: tvådelad industri (grundavgift + energiavgift). Lagringsdesign måste ta hänsyn till laddning/avladdningens effekter på grundavgifter.

2.1.1 Lågspänningsanslutning (fortsättning)

Lågspänningsanslutningsmetoden har fördelar som en enkel anslutningsstruktur, låga ombyggnads-kostnader och enkla procedurer. Den ställer dock relativt höga krav på transformatorernas belastningsgrad och lastabsorption. Dessutom fungerar den endast för lasten av den specifika transformatorn och kan inte leverera ström till laster från andra transformatorer.

2.1.2 Högspänningsanslutning

Högspänningsanslutning innebär att energilagringsystemet, via sitt inbyggda spänningsstegarande system, ansluts till användarens 10kV bus vid 10kV spänning. Det passar scenarier där den existerande transformatorn saknar extra kapacitet för energilagringsladdning, eller där det finns flera användartransformatorer med ojämnt lastfördelning. Den specifika kablingsmetoden visas i figur 2.

Denna metods fördelar: energilagringsladdning påverkas inte av transformatorernas belastningsgrad, obegränsad laddningskraft, samtidig lastabsorption för flera transformatorer, och hög absorptionsgrad. Nackdelar: högre kostnader för energilagringsystem; behov av högspänningsombyggnader av användarnas elkraftsystem (som adderar ombyggnads-kostnader); och längre, mer stränga processer för affärsutvidgning/kapacitetsökning hos nätbolag.

2.2 Laddnings- och avladdningsstrategier

Anslutningsmetoder bestämmer initiala energilagringskonstruktionkostnader; laddnings/avladdningsstrategier bestämmer intäkter.Strategier varierar beroende på scenario: t.ex. egenförsörjningsläge avladdar under nätrestriktioner/försörjningsbrist; efterfrågesvar följer energidepartementets policyer. Toppklippning/dalutfyllnad, den viktigaste kommersiella/industriella användningsfallet, kräver strategidesign baserad på tidsspecifik tariffer och priser.

2.2.1 Tidsberoende tariffer

Ta ett provins 110kV storföretags-tariff som exempel; detaljer i tabell 1.

2.2.2 Analys av laddnings- och avladdningsstrategier

Genom analys av tidsberoende elförbrukningspriser finns det en dalperiod, två flata perioder och två toppperioder per dag. För energilagringsystemet ger en strategi med två laddningar och två avladdningar per dag bästa ekonomiska effektivitet, inklusive en topp-dal-cykel och en topp-flat-cykel.

3 Slutsats

Tillämpningen av fördelad energilagringsteknik i kommersiella och industriella områden bidrar till att förbättra stabiliteten och säkerheten i elkraftnätet, kan lindra problem med eltopp- och dal-skillnader, och samtidigt erbjuda användarna en mer tillförlitlig elförsörjning. Komersiella och industriella användare är ett typiskt tillämpningsscenario för fördelad energilagring. Baserat på besparingar i elektricitetskostnader och fördelar för användarna, kan det också effektivt förbättra konsumtionen av ren energi, effektivt minska elförluster under transmission, och bidra till uppfyllandet av "dubbla koldioxid"-mål.

Energilagringsystemet kan reglera lasten genom batteriladdnings- och avladdningsstrategier, spara elförbrukningskostnader genom att arbitrage mellan topp- och dal-pris, och kan ytterligare expandera fördelar genom samarbete med efterfrågesvar, kapacitetsledning, etc.