Стратэгіі разумнага кіравання энергіяй для сучасных цэнтраў BESS

Хуткі адказ

Сучасны зарадны цэнтр назапашвання энергіі ў акумулятарах (BESS) паспяхова або не паспяхова спраўляецца са сваёй стратэгіяй кіравання энергіяй, а не з яе абсталяваннем. Інтэлектуальнае кіраванне энергіяй выкарыстоўвае сістэму кіравання энергіяй (EMS) на ўзроўні аб'екта, каб пастаянна вырашаць, калі зараджаць акумулятар, як размеркаваць магутнасць паміж зараднымі прыладамі і калі разраджаць для скарачэння пікавай нагрузкі, пераключэння нагрузкі або рэагавання на попыт. Тры стратэгіі з найбольшым вымерным уздзеяннем - гэта дыспетчарства па скарачэнні пікавай нагрузкі, дынамічнае абмежаванне магутнасці зарадных прылад праз OCPP 2.0.1 і планаванне на аснове цэн, якое выкарыстоўвае тарыфныя спрэды. Рэалізаваныя разам, яны зніжаюць выдаткі на энергію на аб'екце на 20-40%, абараняюць зарадныя прылады ад абмежаванняў сеткі і ствараюць новыя даходы ад камунальных праграм. У гэтым артыкуле тлумачыцца іерархія EMS, асноўныя стратэгіі і пратаколы, якія робяць аўтаматызацыю надзейнай у маштабе цэнтра.

Асноўныя высновы

• СЭМ — гэта кіруючы мозг, які аб'ядноўвае акумулятары, зарадныя прылады, фотаэлектрычныя элементы і сеткавыя тарыфы ў адну задачу аптымізацыі.
• Найбольш выгаднай стратэгіяй з'яўляецца скарачэнне пікавых нагрузак: абмежаванне 15-хвіліннага акна попыту скарачае найбольшую тарыфную пазіцыю.
• Дынамічнае кіраванне нагрузкай (DLM) дазваляе невялікаму падключэнню да сеткі абслугоўваць занадта вялікія паркі зарадных прылад.
• Планаванне на аснове цэн і рэагаванне на попыт ператвараюць захоўванне дадзеных у актыў, які прыносіць прыбытак, а не проста ў інструмент пазбягання выдаткаў.
• Сумяшчальнасць OCPP 2.0.1, ISO 15118 і IEC 61851 з'яўляецца неад'емнай асновай аўтаматызаванага кіравання.

Што робіць зарадны цэнтр «разумным» сёння

Дзесяць гадоў таму зарадная станцыя для электрамабіляў уяўляла сабой набор зарадных прылад, падлучаных да лічыльніка. Кожная зарадная прылада самастойна ўзгадняла магутнасць з аўтамабілем, станцыя прымала любы пік, а аператар улічваў пашкоджанні ў канцы месяца. Інтэлектуальны цэнтр зарадкі электрамабіляў BESS структурна адрозніваецца: кожны паток магутнасці вымяраецца, кожнае рашэнне аптымізуецца, і станцыя паводзіць сябе як адзіны кіраваны аб'ект.

Вызначальнымі магчымасцямі разумнага цэнтра з'яўляюцца:

1. Вымярэнне ў рэжыме рэальнага часунагрузкі аб'екта, стану зарада акумулятара (SoC), магутнасці зараднай прылады і, дзе гэта дастасавальна, генерацыі фотаэлектрычных батарэй. 2.Прагназаваннепопыту на транспартныя сродкі, выпрацоўкі сонечнай энергіі і тарыфных вокнаў. 3.Аптымізацыяякі вырашае пытанне найменшых выдаткаў або найбольшага прыбытку ў межах фізічных і кантрактных абмежаванняў. 4.Выкананнеякі пасылае кіруючыя сігналы на зарадныя прылады, сістэму кіравання акумулятарам (PCS) і кропку падключэння да сеткі. 5.Адпаведнасцьз пагадненнямі аб падключэнні да сеткі, правіламі ўліку і патрабаваннямі кібербяспекі.

Хаб без гэтых магчымасцей — гэта проста большая зарадная ферма. З імі ён становіцца энергетычным актывам, аператар якога можа абяцаць камунальнай кампаніі раўнамерны профіль нагрузкі і забяспечыць яго.

Іерархія EMS: кантролер сайта, сетка зарадных прылад, край сеткі

Інтэлектуальнае кіраванне энергіяй працуе на трох укладзеных узроўнях, і найлепшыя рэалізацыі забяспечваюць каардынацыю ўсіх трох:

Узровень 1 — Кантролер сайта (EMS).Служба энергазабеспячэння (СЭЗ) прымае рашэнні. Яна атрымлівае дадзеныя аб тарыфах, параметры стану акумулятара, стан зараднай прылады і прагнозы, а затым публікуе план дыспетчарскай працы: зададзеныя значэнні зарада/разраду акумулятара, абмежаванні магутнасці для кожнага зараднага прылады і мэты імпарту энергіі ў сетку. Камерцыйныя платформы СЭЗ абнаўляюць гэты план кожныя 1–15 хвілін у залежнасці ад валацільнасці рынку.

Узровень 2 — сетка зарадных прылад.Зарадныя прылады рэалізуюць план праз OCPP. У OCPP 2.0.1 EMS можа ўсталёўваць дынамічныя абмежаванні магутнасці для кожнага сеансу зарадкі ў рэжыме рэальнага часу, абмяжоўваючы асобныя сеансы, каб утрымліваць аб'ект у межах ліміту. Гэта механізм, які ператварае падключэнне магутнасцю 500 кВА ў хаб магутнасцю 960 кВт: зарадныя прылады працуюць на поўную магутнасць, калі акумулятар разраджаецца, і памяншаюць магутнасць, калі яна не разраджаецца.

Слой 3 — край сеткі.Пункт узаемадзеяння перадае дадзеныя лічыльнікаў і, у праграмах разумных сетак, атрымлівае знешнія сігналы — падзеі рэагавання на попыт, аўкцыёны магутнасцей або імпульсы цэн, звязаныя з часам выкарыстання. СЭМ разглядае іх як абмежаванні або ўваходныя цэнавыя дадзеныя пры аптымізацыі.

Варта пазбягаць ізаляванага кіравання: калі акумулятар кіруецца адным пастаўшчыком, зараднымі прыладамі — іншым, а фотаэлектрычнымі сістэмамі — трэцім, то адзінага аптымізатара не існуе. Вось чаму інтэграваныя платформы [зарадная станцыя BESS](https://www.midapower.com/bess-charging-station/], дзе EMS пастаўляецца з акумулятарам і зараднымі прыладамі, паслядоўна даюць лепшыя вынікі, чым лепшыя ў сваім родзе стэкі, сабраныя разам на месцы.

Кіраванне нагрузкай: зніжэнне пікавых нагрузак і пераключэнне нагрузкі

Дзве асноўныя стратэгіі кіравання энергіяй у вузле BESS — гэта скарачэнне пікавых нагрузак і пераключэнне нагрузкі. Іх часта блытаюць, але яны накіраваны на розныя кампаненты тарыфу.

Пікавае галеннеабмяжоўвае максімальны 15-хвілінны попыт на зарадную станцыю. Служба энергазабеспячэння адсочвае перыядычны попыт; калі прагназуемы пік набліжаецца да ліміту, яна разраджае акумулятар да неабходнай магутнасці. Перавагай з'яўляецца пазбяганне платы за попыт — звычайна гэта найбольшыя кантраляваныя выдаткі ў рахунку зараднай станцыі. На вузле з пікавай магутнасцю 1,2 МВт і тарыфам 15 долараў/кВт, скарачэнне 300 кВт дазваляе зэканоміць 54 000 долараў у год.

Перамяшчэнне нагрузкізмяняе спажыванне энергіі ў часе. Акумулятар зараджаецца ў гадзіны па-за пікам (калі энергія каштуе 0,03–0,06 долараў ЗША/кВт·г) і сілкуе зарадныя прылады ў гадзіны пік (калі энергія каштуе 0,15–0,30 долараў ЗША/кВт·г). Перавагай з'яўляецца зніжэнне выдаткаў на энергію, а таксама, на некаторых рынках, даход ад арбітражу.

У табліцы ніжэй параўноўваюцца стратэгіі па мэце, фактару кіравання і тыповай эканоміі:

Добра настроеная сістэма кіравання энергаспажываннем выконвае некалькі гэтых задач адначасова: скарачэнне пікавай нагрузкі, пераразмеркаванне нагрузкі паміж тарыфнымі вокнамі і рэагаванне на падзеі DR, калі цана правільная.

Рэагаванне на попыт і V2G: захоўванне дадзеных як актыў энергасістэмы

Акрамя лічыльніка, хаб BESS можа ўдзельнічаць у сеткавых паслугах, якія аплачваюцца за гнуткасць. Праграмы рэагавання на попыт (DR) плацяць аб'ектам за скарачэнне спажывання — або экспарт электраэнергіі — калі сетка знаходзіцца ў нагрузцы. BESS магутнасцю 240 кВт, якая можа адключыць нагрузку на чатыры гадзіны, прадстаўляе амаль 1 МВт·г дыспетчарскай гнуткасці, што каштуе ад 12 000 да 36 000 долараў у год на актыўных рынках DR.

Тэхналогія «ад транспартнага сродку да сеткі» (V2G) распаўсюджвае тую ж логіку на сам аўтапарк грузавікоў або аўтобусаў. З дапамогай двухнакіраваных зарадных прылад і транспартных сродкаў, якія адпавядаюць стандарту ISO 15118, дэпо можа аб'ядноўваць акумулятары прыпаркаваных транспартных сродкаў у віртуальную электрастанцыю. Гэта больш складана ў эксплуатацыі — неабходна выконваць абмежаванні даступнасці аўтапарка, — але гэта пераўтварае найбуйнейшы недастаткова выкарыстаны актыў (акумулятары прыпаркаванага аўтапарка) у прыбытак. Большасць аператараў укараняюць V2G пасля таго, як скарачаюць пікавыя нагрузкі, і DR даказалі сваю эфектыўнасць, паколькі яны не патрабуюць супрацоўніцтва з боку транспартных сродкаў.

Планаванне і прагнастычнае кіраванне на аснове штучнага інтэлекту

Статычная сістэма кіравання акумулятарамі (САМ) на аснове правілаў — «разрад з 16:00 да 21:00» — не дазваляе выдаткаваць грошы, бо рэальныя нагрузкі і цэны змяняюцца штодня. Прагназуемае кіраванне дадае прагназаванне: САМ прагназуе попыт на зарадку заўтрашняга дня з дапамогай тэлематыкі аўтапарка, выпрацоўку сонечнай энергіі з дапамогай метэаралагічных дадзеных і цэны з дапамогай тарыфных календароў, а затым аптымізуе план выкарыстання акумулятараў на працягу ўсяго перыяду.

Паляпшэнні машыннага навучання ідуць далей, вывучаючы штотыднёвыя заканамернасці сайта і аўтаматычна адаптуючы палітыку дыспетчарскай працы. Вымерныя вынікі ў аперацыйных цэнтрах ўключаюць:

• Дадатковае зніжэнне выдаткаў на 10–20%замест дыспетчарскай працы на аснове правілаў, дзякуючы лепшаму часу цыклаў батарэі;
• Меншая колькасць цыклаў зарадкі/разрадкі акумулятара на адпрацаваную кілават-гадзіну, падаўжэнне тэрміну службы шляхам супастаўлення магутнасці разраду з фактычнай нагрузкай;
• Палепшанае выкананне патрабаванняў пікавай мяжыпадчас анамальных дзён (святы, спёкі, падзеі), якія правілы прапускаюць.

Для [зараднай станцыі BESS магутнасцю 2 МВт·г і 960 кВт](https://www.midapower.com/2mwh-960kw-bess-charging-station-megawatt-ev-charger-solar-battery-storage-system-product/), дзе адзін дрэнна спланаваны цыкл можа каштаваць соцень долараў з-за дэградацыі і перавышэння попыту, прагназуемае кіраванне — гэта не раскоша, а эксплуатацыйны стандарт.

Узаемадзеянне пратаколаў: OCPP 2.0.1 і ISO 15118

Кожная разумная стратэгія, апісаная вышэй, залежыць ад таго, ці размаўляе служба хуткай медыцынскай дапамогі з зараднымі прыладамі і транспартнымі сродкамі на агульнай мове. Гэтую мову вызначаюць тры пратаколы:

• OCPP 2.0.1— стандарт «зарадная прылада-бэкенд». Функцыя SmartCharging дазваляе EMS дыстанцыйна ўсталёўваць абмежаванні магутнасці для кожнага сеансу, кантроль транзакцый і кіраванне прыладамі. Для новых хабаў ён замяняе OCPP 1.6J дзякуючы лепшай бяспецы (TLS), лепшай апрацоўцы памылак і ўбудаванай разумнай зарадцы.
• ІСО 15118— стандарт падключэння аўтамабіля да зараднай прылады. Функцыя «Plug & Charge» аўтэнтыфікуе аўтамабіль, а пратакол перадае стан акумулятара аўтамабіля і абмежаванні зарадкі ў сістэму кіравання электраэнергіяй, што дазваляе сапраўды аптымізаваць сеансы зарадкі, а не зараджаць па фіксаванай стаўцы.
• МЭК 61851— базавы стандарт сігналізацыі EVSE, які рэалізуе кожная сучасная зарадная прылада, і які пашыраюць OCPP і ISO 15118.

Указанне ўсіх трох пунктаў падчас закупкі — гэта самы танны страхавы поліс, які можа набыць уладальнік хаба. Ён гарантуе, што [BESS для інфраструктуры электрамабіляў](https://www.midapower.com/news/bess-for-ev-infrastructure-fast-flexible-and-grid-friendly-ultra-fast-charging-solutions/) можа працаваць з любой сучаснай службай энергазабеспячэння, можа далучацца да будучых праграм DR і можа прымаць транспартныя сродкі ад любога вытворцы арыгінальнага абсталявання без выкарыстання адаптараў.

Выснова

Інтэлектуальнае кіраванне энергіяй — гэта тое, што адрознівае хаб BESS ад кучы акумулятараў. EMS, узброеная логікай скарачэння пікавай нагрузкі, дынамічным кіраваннем нагрузкай, планаваннем з улікам тарыфаў і адкрытымі пратаколамі, ператварае сховішча дадзеных у машыну для скарачэння выдаткаў і атрымання прыбытку, забяспечваючы пры гэтым харчаванне кожнай зараднай прылады. Аператарам варта аддаваць прыярытэт інтэграванай платформе перад выбарам кампанентаў, стандартызаваць OCPP 2.0.1 і ISO 15118 і пачынаць з скарачэння пікавай нагрузкі, перш чым укараняць арбітраж, DR і, у рэшце рэшт, V2G. Стратэгічны стэк правераны, вымерны і ўсё часцей адрознівае зарадную станцыю, якая выжывае ў сваім тарыфным асяроддзі, ад той, якая квітнее ў ім.

Часта задаваныя пытанні

1. Што насамрэч робіць служба хуткай медыцынскай дапамогі ў зарадным цэнтры BESS?СЭМ пастаянна вырашае, калі зараджаць акумулятар, колькі энергіі можа спажываць кожная зарадная прылада і калі разраджаць, аптымізуючы гэта ў залежнасці ад тарыфных вокнаў, абмежаванняў сеткі і попыту транспартных сродкаў. Гэта праграмны мозг цэнтра.

2. Колькі можа зэканоміць разумнае кіраванне энергіяй на зараднай станцыі?Тыповымі вынікамі з'яўляюцца зніжэнне агульных выдаткаў на энергію на 20–40%, са зніжэннем платы за спажыванне на 30–50% і зніжэннем выдаткаў на энергію на 10–25% за кошт пераключэння нагрузкі. Маштаб эканоміі з дапамогай агрэсіўнасці тарыфаў.

3. У чым розніца паміж зніжэннем пікаў і зрушэннем нагрузкі?Скарачэнне пікавых нагрузак абмяжоўвае найбольшы 15-хвілінны спажыванне энергіі, каб знізіць выдаткі на электраэнергію; пераключэнне нагрузкі пераносіць спажыванне энергіі на больш танныя тарыфныя перыяды, каб знізіць выдаткі на электраэнергію. Абодва варыянты выкарыстоўваюць акумулятар, але вырашаюць розныя пытанні па рахунку.

4. Ці патрэбны мне OCPP 2.0.1, ці дастаткова 1.6J?Для новых хабаў настойліва рэкамендуецца OCPP 2.0.1: ён дадае бяспеку TLS, убудаваную разумную зарадку і лепшае кіраванне прыладамі. OCPP 1.6J па-ранейшаму падыходзіць для мадэрнізацыі, але абмяжоўвае будучую аўтаматызацыю і ўдзел у DR.

5. Як дынамічнае кіраванне нагрузкай дазваляе мне павялічыць памер зарадных прылад?Служба кіравання электраэнергіяй абмяжоўвае агульную магутнасць аб'екта да ўзроўню падключэння да сеткі і прыярытэзуе сеансы, таму падключэнне магутнасцю 500 кВА можа змясціць зарадныя прылады магутнасцю 960 кВт, кожная з якіх працуе на поўнай магутнасці, пакуль агульная магутнасць застаецца ў межах ліміту.

6. Ці можа цэнтр BESS зарабляць грошы на рэагаванні на попыт?Так, там, дзе даступная агрэгацыя. Акумулятар магутнасцю 240 кВт можа страціць каля 1 МВт·г за чатыры гадзіны, зарабляючы 50–150 долараў ЗША за кВт·г на актыўных рынках DR.

7. Ці практычная сувязь паміж транспартнымі сродкамі і электрасеткай на складах аўтапарка сёння?Усё часцей з двунакіраванымі зараднымі прыладамі і транспартнымі сродкамі па стандарту ISO 15118, але гэта ўскладняе эксплуатацыю. Большасць аператараў укараняюць V2G пасля таго, як усталяваны перыяд скарачэння пікавай нагрузкі і DR, разглядаючы прыпаркаваныя акумулятары як пашырэнне сістэмы BESS на месцы.