Падрабязны аналіз выдаткаў і выгод зарадных станцый BESS

Хуткі адказ

Фінансавую каштоўнасць зараднай станцыі з сістэмай акумулявання энергіі акумулятараў (BESS) забяспечвае чатыры механізмы: зніжэнне платы за попыт, адтэрміноўка мадэрнізацыі сеткі, больш высокае выкарыстанне зараднай прылады і даход ад арбітражу і рэагавання на попыт. На працягу дзесяці гадоў добра развітая BESS звычайна павялічвае чыстую прыведзеную вартасць (NPV) хутказараднай станцыі на 15–35% у параўнанні з устаноўкай толькі для сеткі, з акупнасцю ад трох да шасці гадоў пры тарыфных рэжымах з штрафнымі плацяжамі за попыт. Вырашальнымі ўваходнымі дадзенымі з'яўляюцца штомесячны пікавы попыт на станцыю, тарыф камунальнай службы, кошт цыклу зарадкі акумулятара і пазбегнутая мадэрнізацыя трансфарматара. Гэты аналіз разглядае кожную лінію выдаткаў і выгод, а затым мадэлюе поўны 10-гадовы сцэнар, каб аператары маглі ацаніць інвестыцыі ў BESS па ўласных лічбах.

Асноўныя высновы

• Плата за пакупкі — гэта найбольшыя выдаткі, якіх можна пазбегнуць на хуткасных зарадных станцыях, і часта перавышае 30–50% ад штомесячнага рахунку.
• Адтэрміноўка або адмова ад мадэрнізацыі трансфарматара часта пакрывае ўсе капітальныя выдаткі на BESS.
• BESS павялічвае выкарыстанне зарадных прылад, здымаючы абмежаванні магутнасці сеткі, што дазваляе павялічыць прапускную здольнасць на адну ўсталяваную зарадную прыладу.
• Энергетычны арбітраж і рэагаванне на попыт дадаюць 5–15% дадатковага даходу на лібералізаваных рынках.
• Сапраўдны эксплуатацыйны кошт на назапашаную кілават-гадзіну вызначаецца цыклам працы батарэі, а не каляндарным тэрмінам службы.

Тры пасткі выдаткаў традыцыйных хуткасных зарадных станцый

Большасць фінансавых мадэляў зарадных станцый няўдалыя, бо яны разглядаюць электрычнасць як тавар, які вымяраецца ў кілават-гадзінах. Насамрэч, станцыя аплачвае электраэнергію трыма асобнымі спосабамі, і BESS атакуе два найбольш шкодныя з іх.

Пастка 1: Плата за попыт.Камунальныя службы выстаўляюць рахункі за найбольшы 15-хвілінны расход электраэнергіі ў месяц, звычайна 8–30 долараў за кВт. Пункт з шасцю зараднымі прыладамі магутнасцю 150 кВт, якія часта дасягаюць пікавай магутнасці 800–900 кВт, можа плаціць 7000–27 000 долараў у месяц толькі за плату за попыт, перш чым спажываць хоць адзін кілават-гадзіну энергіі. У крайніх выпадках плата за попыт складае больш за палову агульнага кошту электраэнергіі для пункта.

Пастка 2: Выдаткі на інфраструктуру сеткі.Мадэрнізацыя трансфарматара магутнасцю 500 кВА да 1,5 МВА звычайна каштуе ад 100 000 да 500 000 долараў ЗША плюс 12–24 месяцы інжынерных работ. Гэты капітал выдаткоўваецца да першай зарадкі транспартнага сродку і не прыносіць ніякай эксплуатацыйнай карысці.

Пастка 3: Недастаткова выкарыстаныя зарадныя прылады.Аб'ект, падключаны толькі да сеткі і мае падключэнне 500 кВА, ніколі не зможа адначасова запускаць свае зарадныя прылады на заяўленай магутнасці. Зарадныя прылады скароцяцца, сеансы працы падаўжаюцца, і даход ад адной зараднай прылады падае.

BESS пераасэнсоўвае ўсе тры: ён згладжвае 15-хвілінны пік, замяняе мадэрнізаваны трансфарматар і дазваляе зарадным прыладам працаваць на поўнай магутнасці ад назапашанай энергіі.

CAPEX супраць OPEX: стварэнне поўнай карціны

У табліцы ніжэй паказана структура выдаткаў тыповага аб'екта магутнасцю 240 кВт з 418 кВтг акумулявання ў параўнанні з эквівалентным аб'ектам, які будуецца выключна пад сеткай:

Галоўны вынік: пазбегнутыя выдаткі на трансфарматар звычайна роўныя або перавышаюць дадатковы капітал BESS. У выніку аб'ект плаціць падобную агульную першапачатковую суму, але версія BESS штомесяц прыносіць дадатковы прыбытак і эканомію на тарыфах.

Плата за зарадку: схаваны падатак на пляцоўках для зарадкі

Эканомія за кошт тарыфаў на спажыванне з'яўляецца наймацнейшым фінансавым рухавіком для зараднай станцыі BESS. Механізм з'яўляецца дэтэрмінаваным, а не спекулятыўным: EMS вымярае нагрузку на станцыю ў рэжыме рэальнага часу і разраджае акумулятар кожны раз, калі 15-хвіліннае акно ў іншым выпадку ўстанаўлівае новы пік.

Разгледзім аб'ект з пікавай магутнасцю 1200 кВт і тарыфам $15/кВт. BESS магутнасцю 418 кВт, якая разраджае 240 кВт у перыяды пікавай нагрузкі, можа абмежаваць аб'ект прыкладна да 960 кВт. Штомесячная эканомія складае прыкладна 240 кВт × $15 = $3600, або $43 200 у год. На працягу дзесяці гадоў гэтая адзіная выгада перавышае $430 000 — больш, чым агульны кошт устаноўкі BESS на большасці рынкаў.

Маштаб эканоміі ў залежнасці ад тарыфу. Аб'екты ў Каліфорніі, Нью-Ёрку, Германіі ці Аўстраліі, дзе плата за спажыванне дасягае 20–40 долараў ЗША/кВт, акупляюцца прапарцыйна хутчэй. Карыснае правіла планавання: калі гадавая эканомія за кошт плацяжу за спажыванне перавышае 12–15% ад капітальных выдаткаў на BESS, інвестыцыі заслугоўваюць сур'ёзнага аналізу.

Энергетычны арбітраж і сонечная энергетыка як прыбытак

Акрамя таго, што BESS можа пазбегнуць выдаткаў, яна можа атрымліваць прыбытак там, дзе гэта дазваляюць правілы рынку:

• Энергетычны арбітражЗараджаць акумулятар па тарыфах па-за пікам ($0,03–$0,06/кВт·г) і разраджаць у пікавыя гадзіны ($0,15–$0,30/кВт·г). Пры адным поўным цыкле зарадкі ў дзень з 418 кВт·г валавы прыбытак складае $5000–$10 000 у год.
• Рэагаванне на попытКамунальныя службы плацяць ад 50 да 150 долараў за кВт/год дыспетчарскай нагрузкі. Экспартная магутнасць у 240 кВт можа дадаць ад 12 000 да 36 000 долараў штогод, калі даступная агрэгацыя.
• Сонечная муфтаСпалучэнне BESS з лакальнымі фотаэлектрычнымі сістэмамі павялічвае ўласнае спажыванне і дазваляе манетызаваць дзённую выпрацоўку энергіі пасля заходу сонца, як паказана ў эталонным разгортванні [сонечнай зараднай станцыі BESS для электрамабіляў магутнасцю 200 кВтг] (https://www.midapower.com/news/200kwh-solar-bess-ev-charging-station-for-zero-emission-sites/).

Гэтыя патокі даходу другасныя ў параўнанні з эканоміяй за кошт платы за попыт, але яны скарачаюць акупнасць на 12-24 месяцы ў спрыяльных рынках. Аператарам варта мадэляваць іх кансерватыўна, паколькі арбітражныя спрэды і праграмы DR адрозніваюцца ў залежнасці ад энергакампаніі і сезону.

Праграмы адтэрміноўкі і стымулявання мадэрнізацыі электрасеткі

Аргументы аб суадносінах выдаткаў і выгод часта завяршаюцца толькі на падставе адтэрміноўкі падачы заявак на электраэнергію. [Сістэма зарадкі BESS магутнасцю 215 кВт·г](https://www.midapower.com/215kwh-bess-charging/), усталяваная для таго, каб пазбегнуць мадэрнізацыі трансфарматара коштам 180 000 долараў, эфектыўна «эканоміць» у першы год усю розніцу ў капітале, плюс працэнты, плюс даход, страчаны за 18 месяцаў чакання ад электраэнергіі.

Стымулы ўзмацняюць эфект. Многія юрысдыкцыі прапануюць:

• Падатковыя льготы на інвестыцыі (напрыклад, 30%+ для асобных сховішчаў у ЗША ў адпаведнасці з Законам аб скарачэнні інфляцыі);
• Зніжкі на камунальныя паслугі па захоўванні энергіі ў памеры 200–400 долараў за кВт·г;
• Паскораныя графікі амартызацыі для складскіх актываў;
• Праграмы для зон з абмежаванай сеткай, якія фінансуюць захоўванне энергіі, каб пазбегнуць падмацавання сеткі — менавіта такі выпадак выкарыстання абслугоўваецца [кантэйнернай зараднай станцыяй BESS магутнасцю 500 кВт·г] (https://www.midapower.com/news/500kwh-containerized-bess-charging-station-for-grid-constrained-areas/).

Падатковая льгота ў памеры 30% на BESS коштам 120 000 долараў ЗША складае 36 000 долараў ЗША прамога вяртання капіталу, што павялічвае тыповы тэрмін акупнасці з 5,5 гадоў да 3,8 гадоў у мадэляваным ніжэй сцэнарыі.

Мадэльны 10-гадовы сцэнар рэнтабельнасці інвестыцый

Для канкрэтнага аналізу ў табліцы ніжэй мадэлюецца зарадная станцыя BESS магутнасцю 240 кВт / 418 кВт·г з тарыфам попыту $15/кВт, сярэднім росцем энергіі $0,10/кВт·г і інвестыцыйным крэдытам у памеры 30%:

Гэты сцэнар акупляецца прыкладна праз 2,5 гады і назапашвае каля 290 000 долараў чыстага грашовага патоку за дзесяць гадоў, пры ўмове адсутнасці павышэння тарыфаў. Кансерватыўныя аператары, якія выключаюць арбітраж, усё роўна выходзяць на нуль праз 3-4 гады толькі за кошт эканоміі на тарыфах. Кожная пляцоўка павінна выкарыстоўваць гэтую мадэль са сваім уласным тарыфным графікам, але прыведзеная вышэй структура паказвае, чаму зарадныя пляцоўкі BESS усё часцей з'яўляюцца стандартным абсталяваннем, а не эксперыментальнымі дадаткамі.

Выснова

Аргументацыя аб суадносінах выдаткаў і выгод для зарадных станцый BESS грунтуецца на чатырох слупах: ліквідацыя платы за попыт, адтэрміноўка мадэрнізацыі сеткі, павелічэнне выкарыстання і дадатковы даход. Ні адзін з гэтых пунктаў не з'яўляецца спекулятыўным — кожны з іх з'яўляецца вымяраным, кантрактным артыкулам. Калі памер [зараднай станцыі BESS](https://www.midapower.com/bess-charging-station/) падбіраецца ў адпаведнасці з рэальнай крывой нагрузкі пляцоўкі і кіруецца кампетэнтнай службай энергазабеспячэння, актывы захоўвання дадзеных звычайна вяртаюць свой капітал праз тры-шэсць гадоў, адначасова павышаючы надзейнасць абслугоўвання. Для распрацоўшчыкаў і аператараў, якія вырашаюць, ці належыць захоўванне энергіі на наступнай пляцоўцы, пытанне зрушылася з «ці гэта прыбыткова?» на «які тарыф, які памер і якая архітэктура?».

Часта задаваныя пытанні

1. Якая самая вялікая фінансавая выгада зараднай станцыі BESS?Зніжэнне платы за попыт. Зніжэнне штомесячнага пікавага ўзроўню можа зэканоміць ад 30 000 да 100 000 долараў ЗША і больш у год на аб'ектах з высокай загрузкай, што звычайна перавышае ўсе астатнія перавагі разам узятыя.

2. Як акупляецца BESS, калі плата за попыт нізкая?У рэгіёнах з нізкімі тарыфамі эканамічнае абгрунтаванне ссоўваецца на адтэрміноўку мадэрнізацыі сеткі і выкарыстанне зарадных прылад. Калі BESS дазволіць пазбегнуць мадэрнізацыі трансфарматара, якая каштуе шасцізначную суму, або дазволіць зарадным прыладам працаваць на поўнай магутнасці, яна ўсё роўна можа акупіцца за 4-6 гадоў.

3. Які хімічны склад акумулятара найлепш падыходзіць для эканомікі зараднай пляцоўкі?Літый-жалезафасфат (LFP) дамінуе, таму што ён забяспечвае больш за 6000 цыклаў пры глыбіні разраду 80%, мае працяглы тэрмін службы і меншую рызыку ўзгарання — усё гэта зніжае рэальны кошт назапашанай кілават-гадзіны.

4. Як інвестыцыйныя крэдыты змяняюць прыбытковасць інвестыцый?Падатковая льгота на захоўванне ў памеры 30% скарачае тэрмін акупнасці прыкладна на 20–30%. У мадэляваным прыкладзе тэрмін акупнасці знізіўся з 3,5 гадоў да 2,5 гадоў з ужываннем льготы.

5. Якія эксплуатацыйныя выдаткі на кВт⋅г назапашанай энергіі?Для сучаснай сістэмы LFP агульныя эксплуатацыйныя выдаткі (эксплуатацыя і абслугоўванне, астуджэнне, дэградацыя) звычайна складаюць ад 0,02 да 0,04 долараў ЗША за кілават-гадзіну, што значна ніжэй за тыповыя розніцы паміж пікавымі і пазапікавымі нагрузкамі.

6. Ці можа арбітраж сам па сабе апраўдаць інвестыцыі ў BESS?Рэдка сам па сабе. Арбітражная маржа ў памеры 0,05–0,10 долараў ЗША/кВт·г прыносіць сціплы даход; справа закрываецца ў спалучэнні з эканоміяй на плаце за попыт і адтэрміноўкай плацяжоў па сетцы.

7. Як мне атрымаць надзейную фінансавую мадэль для майго сайта?Пачніце з дадзеных аб нагрузцы аб'екта за 12 месяцаў або змадэляванага профілю попыту на электрамабілі, атрымайце попыт і тарыфы на энергію ад энергакампаніі, а затым праверце памеры BESS з крокам 200–500 кВт·г у параўнанні з вашым пікам. Інжынерныя каманды вытворцаў могуць праверыць тую ж мадэль са спецыфікацыямі свайго абсталявання.