Аптымізацыя рэагавання на попыт у разумных зарадных станцыях BESS

Хуткі адказ:Рэагаванне на попыт у [разумных зарадных станцыях BESS](https://www.midapower.com/energy-storage-charging-station) азначае выкарыстанне лакальнага акумулятара энергіі плюс інтэлектуальнае кіраванне энергіяй для пераключэння, скарачэння або экспарту энергіі ў адказ на сігналы цэн сеткі, падзеі DR ад камунальных службаў або патрабаванні да рэгулявання частаты. Правільна павялічаная зарадная станцыя для электрамабіляў з інтэграванымі акумулятарамі можа знізіць плату за попыт на 20-40%, разблакаваць рэгуляванне частаты і скарачэнне пікавых нагрузак, а таксама знізіць патрабаванні да магутнасці падключэння да сеткі на 30-50% — пры гэтым уражанні кіроўцаў электрамабіляў захоўваюцца нязменнымі. Формула поспеху спалучае чатыры элементы кіравання: скарачэнне пікавых нагрузак, пераключэнне нагрузкі, дынамічнае кіраванне нагрузкай і двухнакіраваны разрад V2G, усё гэта арганізавана сістэмай кіравання энергаспажываннем, якая адпавядае стандартам OCPP і ISO 15118. Аператары, якія ўкараняюць усе чатыры ўзроўні, звычайна акупляюць прэмію BESS на працягу 3-6 гадоў за кошт пазбягання платы за попыт, стымулаў DR і энергетычнага арбітражу.

Асноўныя высновы:

• Плата за попыт, а не выдаткі на энергію, пераважна ўплываюць на рахункі за зарадку камерцыйных электрамабіляў; 30-хвілінны пік можа знішчыць месячную прыбытковасць.
• Разумныя зарадныя станцыі, абсталяваныя сістэмай BESS, — гэта адзіная архітэктура пляцоўкі, якая можа як зараджаць транспартныя сродкі, так і прадаваць гнуткасць у сетку.
• Зніжэнне пікаў, зрушэнне нагрузкі, дынамічнае кіраванне нагрузкай і разрад V2G утвараюць чатырохслаёвы аптымізаваны стэк, які павінен быць рэалізаваны паслядоўна.
• Узровень пратаколу кіравання (OCPP 1.6J/2.0.1, ISO 15118, Modbus/DNP3) вызначае, ці можа станцыя сапраўды ўдзельнічаць у праграмах DR камунальных службаў.
• Акумулятарная ўстаноўка ёмістасцю 200–500 кВт·г памерам у 0,5–1 раз большая зараднай магутнасці забяспечвае найлепшую рэнтабельнасць інвестыцый у залежнасці ад попыту для тыповых камерцыйных аб'ектаў магутнасцю 120–480 кВт.

Магчымасць рэагавання на попыт, якая хаваецца ў вашай зараднай пляцоўцы

Еўрапейскі аператар пляцоўкі выкарыстоўвае восем хуткіх зарадных станцый пастаяннага току магутнасцю 120 кВт на прыпынку на аўтамагістралі. Штомесячнае спажыванне энергіі невялікае, але рахункі за камунальныя паслугі паказваюць, што плата за попыт складае амаль 60% ад кошту электраэнергіі. Прычынай з'яўляецца адзіны 15-хвілінны пік у лютым, калі восем электрамабіляў адначасова прыбылі падчас рэзкага пахаладання і спажылі 900 кВт з сеткі магутнасцю 800 кВт.

Гэты сцэнар не з'яўляецца выключэннем. Камерцыйныя тарыфы на электраэнергію ў Паўночнай Амерыцы, Еўропе і Аўстраліі звычайна складаюць 5–20 долараў ЗША за кВт пікавага попыту, які вымяраецца на працягу 15- або 30-хвілінных інтэрвалаў. Для зараднай станцыі для электрамабіляў супадзенне пікавай нагрузкі некалькіх транспартных сродкаў — аўтапарк дастаўкі вяртаецца а 17:00 або аўтобусны парк зараджаецца ўначы — стварае менавіта тыя кароткія, рэзкія скокі нагрузкі, якія караюць тарыфы на зарадку. Разумная зарадная станцыя BESS існуе менавіта для таго, каб паглынаць гэтыя скокі. Акумулятар зараджаецца падчас перыядаў нізкай цаны і нізкага попыту і разраджаецца падчас перыяду высокага попыту, выраўноўваючы профіль нагрузкі станцыі на лічыльніку.

Рэагаванне на попыт распаўсюджвае гэтую логіку з аднаго аб'екта на ўсю сетку. Камунальныя службы і аператары сістэм перадачы (TSO) аплачваюць актывы, якія могуць знізіць спажыванне або ўводзіць магутнасць па камандзе — звычайна 50–300 долараў ЗША за кВт/год за абавязацельствы па магутнасці, плюс плата за энергію за МВт·г, фактычна пастаўленую падчас падзей. Зарадная станцыя з акумулятарным харчаваннем можа рэагаваць на падзею DR менш чым за адну секунду і падтрымліваць разрад на працягу 1–4 гадзін, што робіць яе адным з самых хутка рэагуючых размеркаваных актываў, з якімі можа заключыць кантракт камунальная служба. Тое ж абсталяванне, якое абслугоўвае кіроўцаў, прыносіць аб'екту другую крыніцу даходу.

Як зарадная станцыя BESS удзельнічае ў рэагаванні на попыт

Зарадная станцыя для электрамабіляў з інтэграванымі акумулятарамі — гэта, па сутнасці, трохтэрмінальны энергетычны рэсурс: уваходная энергія ад сеткі, назапашвальнік энергіі ад акумулятара і выхадная энергія ад аўтамабіля. Сістэма кіравання энергіяй (EMS) знаходзіцца пасярэдзіне і ў рэжыме рэальнага часу вырашае, куды накіроўваецца кожны кілават. Архітэктура адпавядае простай іерархіі.

Theвымяральнік сеткі— гэта кропка ісціны. Уся аптымізацыя рэагавання на попыт накіравана на вымяраны імпарт: мэта не ў максімізацыі тарыфаў, а ў мінімізацыі кошту сукупнага профілю.Інвертар BESS(звычайна 100–250 кВт на шафу, у выглядзе двухнакіраваных пераўтваральнікаў пераменнага току ў пастаянны ток або пастаяннага току ў пастаянны ток) пераўтварае ток паміж сеткай пераменнага току і акумулятарам пастаяннага току.зарадная прылада— для MIDA, модульная падлогавая станцыя магутнасцю 60–480 кВт [падлогавая станцыя](https://www.midapower.com/dc-fast-charger-station) або спліт-сістэма магутнасцю 360–1680 кВт — атрымлівае энергію ад шыны пастаяннага току. У канструкцыях з падключэннем да пастаяннага току акумулятар сілкуе зарадную прыладу непасрэдна без падвойнага пераўтварэння, што павышае эфектыўнасць паўторнага зараду прыкладна да 92–95%.

СЭМ выконвае стратэгію DR, выкарыстоўваючы чатырохузроўневы стэк кіравання:

1. Прагназаванне лакальнай нагрузкіСлужба экстранай медыцынскай дапамогі вывучае схемы зарадкі па гадзінах сутак, днях тыдня і сезонах, прагназуючы нагрузку на наступныя 24–48 гадзін. 2.Кошт і прыём сігналаўтарыфныя графікі, паведамленні аб падзеях, звязаных з аднаўленнем камунальных службаў, і рынкавыя цэны ў рэжыме рэальнага часу паступаюць праз такія пратаколы, як OpenADR, Modbus або DNP3. 3.Рухавік аптымізацыі: працэдура аптымізацыі са змешанымі цэлымі лікамі вырашае графік зарадкі/разрадкі акумулятара, які мінімізуе агульны кошт, улічваючы пры гэтым прыярытэт зараднай прылады, абмежаванні ўзроўню зараду акумулятара і абмежаванні падключэння да сеткі. 4.ВыкананнеГрафік адпраўляецца на інвертар BESS і перадаецца на зарадныя прылады праз OCPP, пры неабходнасці рэгуляванне або павелічэнне магутнасці для кожнага сеансу.

Добра настроеная сістэма кіравання электраэнергіяй (СЭМ) будзе заўсёды ўтрымліваць вымераны попыт у межах мяккага пэўнага ўзроўню (напрыклад, 80% ад прапускной здольнасці падключэння), пакідаючы запас для выпадкаў аварыйнага скарачэння, калі энергакампанія просіць аб жорсткім абмежаванні.

Асноўныя стратэгіі аптымізацыі, якія забяспечваюць вымерную эканомію

Чатыры стратэгіі складаюць сістэму рэагавання на попыт для разумных зарадных станцый BESS. Яны дапаўняюць адна адну, і развітыя аператары выкарыстоўваюць усе чатыры адначасова.

Скарачэнне пікавай нагрузкі — гэта адпраўная кропка, бо яно не патрабуе знешніх кантрактаў і забяспечвае эканомію з першага дня. Дынамічнае кіраванне нагрузкай — гэта найбольш эфектыўнае абнаўленне: [разумныя зарадныя прылады пастаяннага току для электрамабіляў] ад MIDA (https://www.midapower.com/smart-ev-dc-charger-150kw-180kw-200kw-240kw-300kw-360kw-420kw-fast-charging-station-floor-standing-dc-pile-product/) у дыяпазоне 150–420 кВт рэгулююць магутнасць за сеанс праз OCPP, таму аператар можа ўсталяваць дзве зарадныя прылады на кожныя 120 кВт магутнасці сеткі замест адной. Рэгуляванне частаты — гэта прэміяльная паслуга; яна манетызуе хуткасць акумулятара, але патрабуе заключэння кантракту з аператарам перавозчыка або агрэгатарам.

Стэк кіравання, які робіць магчымым рэагаванне на попыт

Фізічная батарэя і зарадныя прылады — гэта толькі палова сістэмы. Рэагаванне на попыт — гэта гульня дадзеных, і стэк пратаколаў вызначае, да якіх праграм можа далучыцца станцыя.

Аператарам варта настойваць на падтрымцы OCPP 2.0.1 у новым абсталяванні: ён дадае бяспеку (TLS, падпісаныя абнаўленні прашыўкі) і ўбудаваныя прымітывы разумнай зарадкі, якіх няма ў OCPP 1.6J. ISO 15118-20 — гэта стандарт на баку транспартнага сродку, які ператварае V2G з лабараторнай дэманстрацыі ў сеткавую паслугу; ён апрацоўвае двухбаковую перадачу энергіі, аўтэнтыфікацыю на аснове сертыфікатаў і планаванне харчавання ў рэжыме рэальнага часу паміж зараднай прыладай і аўтамабілем. Для інтэрфейсу камунальных службаў OpenADR 2.0b з'яўляецца фактычным стандартам для падзей DR, у той час як DNP3/IEC 61850 мае значэнне для аб'ектаў, якія жадаюць прадаваць рэгуляванне частаты непасрэдна аператару перадатчыка.

Інтэграцыя [Зарадны модуль V2G](https://www.midapower.com/30kw-40kw-v2g-charging-module-bidirectional-ac-dc-converter-product/) ператварае ўвесь аўтапарк у размеркаваную батарэю. Двунакіраваныя модулі MIDA магутнасцю 30 кВт/40 кВт і модулі DC-DC V2G магутнасцю 15 кВт/20 кВт дазваляюць дэпо аб'ядноўваць дзясяткі транспартных сродкаў у віртуальны пул захоўвання магутнасцю 1-2 МВт — ёмістасць, якая ўдзельнічае ў DR без дадатковага акумулятарнага абсталявання.

Дарожная карта ўкаранення: ад праблем з рахункамі-фактурамі да даходу ад DR

Пяціэтапная паслядоўнасць пераводзіць сайт ад пасіўнага выстаўлення рахункаў да актыўнага ўдзелу ў сетцы:

1. Праверце профіль нагрузкі.Атрымайце дадзеныя з лічыльніка камунальных паслуг за 12 месяцаў з 15-хвіліннымі інтэрваламі. Вызначце 10 найбольш частых пікавых падзей, іх працягласць і іх прычыну (прыбыццё аўтапарка, халоднае надвор'е, падзеі). 2.Падбярыце патрэбны памер батарэі.Для зараднай станцыі магутнасцю 120–480 кВт акумулятарная батарэя магутнасцю 200–500 кВтг (прыкладна 0,5–1× магутнасць зарадкі ў кВтг) пакрывае 90% патрэб у скарачэнні пікавай нагрузкі. Модульныя станцыі BESS ад MIDA — ад канфігурацый 120 кВтг/60 кВт да [482 кВтг/320 кВт](https://www.midapower.com/320kw-482kwh-bess-charger-mobile-ev-charging-station-energy-storage-system-product/) — дазваляюць дадаваць магутнасць стандартнымі блокамі. 3.Разгарніце EMS і падключыце зарадныя прылады праз OCPP.Наладзьце дынамічнае кіраванне нагрузкай, перш чым дакранацца да праграм аварыйнага аднаўлення; гэта само па сабе можа падвоіць выкарыстанне магутнасцей сайта. 4.Далучайцеся да праграм па зніжэнні магутнасці і энергіі.Пачніце з мерапрыемстваў па аварыйнасці камунальных службаў (OpenADR), затым перайдзіце да дапаможных рынкаў АСП, калі мясцовыя правілы дазваляюць удзел у захоўванні энергіі. 5.Дадайце V2G і агрэгацыю.Заключыце кантракт з агрэгатарам, каб аб'яднаць сайт з іншымі актывамі, што дазволіць рэгуляванне частаты і плацяжы на рынку магутнасці.

Што гэта азначае для вашага бізнес-кейса

Эканамічны аспект рэагавання на попыт — гэта розніца паміж зараднай станцыяй, якая ледзь акупляецца, і той, якая генеруе прыбытак інфраструктурнага ўзроўню. Разгледзім зарадную станцыю BESS магутнасцю 320 кВт з 482 кВт·г акумулятара, якая абслугоўвае вузел аўтамагістралі. Тарыфы на попыт зніжаюцца прыкладна на 30%, што дазваляе зэканоміць 18 000–30 000 долараў ЗША ў год пры тыповых камерцыйных тарыфах. Арбітраж TOU дадае яшчэ 8 000–15 000 долараў ЗША штогод. Кантракт на рэгуляванне магутнасці прыносіць 6 000–12 000 долараў ЗША ў год, а рэгуляванне частаты дадае 10 000–25 000 долараў ЗША, калі рынак TSO адкрыты. Сукупная гадовая выгада ў памеры 40 000–80 000 долараў ЗША ў параўнанні з прэміяй BESS прыкладна ў 150 000–250 000 долараў ЗША акупляецца праз 3–6 гадоў — без уліку пазбегнутых выдаткаў на мадэрнізацыю падключэння да сеткі, якія для многіх аўтамагістралей цалкам перавышаюць кошт акумулятара.

У гульні «рэагаванне на попыт» перамагаюць тыя пляцоўкі, якія разглядаюць акумулятар як актыў сеткі, а не як зарадны аксэсуар. Кожны кілават назапашвання павінен мець графік дыспетчарскай працы, кантракт на прыбытак і вымераны вынік. Дзякуючы модульнай архітэктуры і кіраванню, уласціваму OCPP/ISO 15118, даступным сёння, паміж зараднай пляцоўкай і рынкамі гнуткасці не засталося тэхнічных бар'ераў.

Часта задаваныя пытанні

1. Што такое рэагаванне на попыт у зараднай станцыі BESS?Рэагаванне на попыт — гэта практыка скарачэння або змены спажывання электраэнергіі ў сетцы — або ўвядзення назапашанай энергіі — у адказ на цэнавыя сігналы, падзеі DR з боку камунальных службаў або запыты на рэгуляванне частаты сеткі з выкарыстаннем акумулятара станцыі і інтэлектуальных сістэм кіравання.

2. Наколькі рэагаванне на попыт можа знізіць рахунак за электрычнасць маёй зараднай станцыі?Звычайна аператары зніжаюць плату за электраэнергію на 20–40 % і выдаткі на энергію на 10–30 % за кошт пераразмеркавання нагрузкі, пры гэтым на аб'ектах класа 300 кВт можна зэканоміць у агульнай складанасці 40 000–80 000 долараў ЗША ў год.

3. Ці заўважаюць машыністы, калі станцыя ўдзельнічае ў рэагаванні на попыт?Не. EMS абмяжоўвае або павялічвае зарадку ў межах абмежаванняў магутнасці кожнага сеансу, а разрад акумулятара пакрывае прабел. Кіроўцы бачаць аднолькавую хуткасць зарадкі і час сеансу.

4. У чым розніца паміж зніжэннем пікаў і зрушэннем нагрузкі?Скарачэнне пікавай нагрузкі абмяжоўвае максімальную вымяраную попыт на аб'ект, разраджаючы акумулятар у пікавы перыяд, у той час як пераключэнне нагрузкі перамяшчае спажыванне энергіі з дарагіх гадзін пік на танныя гадзіны па-за пікам. Скарачэнне пікавай нагрузкі накіравана на плату за попыт; пераключэнне нагрузкі накіравана на тарыф на энергію.

5. Ці патрэбныя маёй станцыі BESS спецыяльныя пратаколы для далучэння да праграм па барацьбе з аварыйным пацярпеннем ад камунальных паслуг?Так. OpenADR 2.0b для мерапрыемстваў DR ад камунальных службаў, OCPP 2.0.1 для кіравання зараднымі прыладамі і ISO 15118 для V2G — вось стандарты, якія маюць значэнне. Старое абсталяванне OCPP 1.6J усё яшчэ можа ўдзельнічаць праз EMS, але з меншай колькасцю функцый.

6. Ці могуць акумулятары аўтамабіляў замяніць лакальную сістэму BESS для рэагавання на попыт?Часткова. Транспартныя сродкі з падтрымкай V2G могуць забяспечваць 50–150 кВт гнуткай магутнасці на невялікі аўтапарк, але лакальная сістэма BESS застаецца неабходнай для гарантаванага і пастаянна даступнага рэагавання — транспартныя сродкі паркуюцца непрадказальна, а акумулятары — не.

7. Які тэрмін акупнасці BESS на зараднай пляцоўцы для электрамабіляў з аптымізацыяй DR?Пры наяўнасці ўсіх чатырох узроўняў аптымізацыі акупнасць звычайна складае ад 3 да 6 гадоў; аб'екты, якія пазбягаюць мадэрнізацыі падключэння да сеткі, могуць акупіцца на працягу 3 гадоў.