Оптимизиране на реакцията на търсенето в интелигентни зарядни станции BESS

Бърз отговор:Реагирането на търсенето в [интелигентни BESS зарядни станции](https://www.midapower.com/energy-storage-charging-station) означава използване на място за съхранение на енергия от батерии плюс интелигентно управление на енергията за пренасочване, ограничаване или експортиране на енергия в отговор на ценови сигнали от мрежата, събития за намаляване на натоварването от комуналните услуги или сигнали за регулиране на честотата. Правилно оразмерена зарядна станция за електрически превозни средства, интегрирана с батерии, може да намали таксите за търсене с 20–40%, да отключи регулиране на честотата и приходи от намаляване на пиковите натоварвания, както и да намали изискванията за капацитет на мрежовата връзка с 30–50% — като същевременно запазва непроменено преживяването на водачите на електрически превозни средства. Печелившата формула комбинира четири контрола: намаляване на пиковите натоварвания, пренасочване на натоварването, динамично управление на натоварването и двупосочно V2G разреждане, всички оркестрирани от EMS, която отговаря на OCPP и ISO 15118. Операторите, които внедряват и четирите слоя, обикновено възстановяват премията за BESS в рамките на 3–6 години чрез избягване на такси за търсене, стимули за намаляване на натоварването и енергиен арбитраж.

Ключови изводи:

• Таксите за търсене, а не разходите за енергия, доминират в сметките за зареждане на търговски електромобили; 30-минутен пиков скок може да заличи цял месец печалба.
• Интелигентните зарядни станции, оборудвани с BESS, са единствената архитектура на обекта, която може едновременно да зарежда превозни средства и да продава гъвкавост обратно на мрежата.
• Намаляването на пиковете, изместването на натоварването, динамичното управление на натоварването и V2G разрядът формират четирислоен оптимизационен стек, който трябва да се внедрява последователно.
• Слоят на протокола за управление (OCPP 1.6J/2.0.1, ISO 15118, Modbus/DNP3) определя дали дадена станция може действително да участва в програми за DR на комуналните услуги.
• Батерийна банка с капацитет 200–500 kWh с размер 0,5–1× зарядната мощност осигурява най-добра възвръщаемост на инвестициите в зависимост от търсенето за типични търговски обекти с мощност 120–480 kW.

Възможността за реагиране при търсене, скрита във вашата зарядна станция

Европейски оператор на обекти използва осем бързи зарядни устройства с постоянен ток с мощност 120 kW на спирка за почивка на магистрала. Месечната консумация на енергия е скромна, но сметките за комунални услуги показват, че таксата за търсене представлява близо 60% от разходите за електроенергия. Причината е един-единствен 15-минутен пик през февруари, когато осем електрически камиона пристигнаха едновременно по време на студено време и изтеглиха 900 kW от мрежова връзка с капацитет 800 kW.

Този сценарий не е изключение. Търговските тарифи за електроенергия в Северна Америка, Европа и Австралия обикновено варират от 5 до 20 щатски долара на kW пиково търсене, измерено през интервали от 15 или 30 минути. За зарядна станция за електрически превозни средства, съвпадението на пиковите натоварвания на множество превозни средства – автопарк за доставки, връщащ се в 17:00 часа, или автобусно депо, зареждащо се през нощта – създава точно онези кратки, силни пикове на натоварване, които таксите за търсене „наказват“. Интелигентната зарядна станция BESS съществува именно за да абсорбира тези пикове. Батерията се зарежда по време на прозорци с ниски цени и ниско търсене и се разрежда по време на интервала с високо търсене, изравнявайки профила на натоварване на обекта при измервателния уред.

Отговорът на търсенето разширява тази логика от един обект към цялата мрежа. Комуналните предприятия и операторите на преносни системи (TSO) плащат за активи, които могат да намалят потреблението или да инжектират енергия по команда - обикновено 50–300 щатски долара на kW-годишно за ангажименти за капацитет, плюс плащания за енергия за MWh, действително доставен по време на събития. Зарядна станция с батерии може да реагира на събитие DR за по-малко от една секунда и да поддържа разреждането за 1–4 часа, което я прави един от най-адаптивните разпределени активи, с които една комунална компания може да сключи договор. Същият хардуер, който обслужва шофьорите, носи на обекта втори поток от приходи.

Как зарядната станция BESS участва в отговора на търсенето

Зарядната станция за електрически превозни средства, интегрирана с батерии, е по същество тритерминален енергиен актив: вход към мрежата, съхранение на батерията и изход от превозното средство. Системата за управление на енергията (EMS) е разположена по средата и решава в реално време къде се насочва всеки киловат. Архитектурата следва проста йерархия.

Theмрежов метъре точката на истината. Цялата оптимизация на търсенето и реакцията е насочена към измервания внос: целта никога не е да се максимизира таксуването, а да се минимизира цената на агрегирания профил.BESS инвертор(обикновено 100–250 kW на шкаф, под формата на двупосочни AC-DC или DC-DC конвертори) преобразува между променливотокова мрежа и DC батерия.зарядно устройство— за MIDA, модулна [подова станция] с мощност 60–480 kW (https://www.midapower.com/dc-fast-charger-station) или сплит система с мощност 360–1680 kW — черпи ток от DC шината. При DC-свързаните конструкции батерията захранва зарядното устройство директно без двойно преобразуване, което повишава ефективността при пълно преобразуване до приблизително 92–95%.

EMS изпълнява DR стратегията, използвайки четирислоен контролен стек:

1. Прогнозиране на локалното натоварване: EMS изучава моделите на зареждане по час от деня, ден от седмицата и сезон, като прогнозира следващите 24–48 часа натоварване. 2.Цена и приемане на сигнали: тарифни графици, известия за събития, свързани с децентрализирано потребление на електроенергия, и пазарни цени в реално време пристигат чрез протоколи като OpenADR, Modbus или DNP3. 3.Оптимизационен двигател: рутина за оптимизация със смесени цели числа решава графика за зареждане/разреждане на батерията, който минимизира общите разходи, като същевременно се спазват приоритетът на зарядното устройство, ограниченията за зарядно състояние на батерията и ограниченията за свързване към мрежата. 4.ИзпълнениеГрафикът се изпраща към инвертора BESS и се съобщава на зарядните устройства чрез OCPP, като се регулира или увеличава мощността на сесия, ако е необходимо.

Добре настроената система за управление на енергийната ефективност (EMS) ще поддържа измерваното потребление в рамките на мек таван (например 80% от капацитета на връзката) по всяко време, запазвайки резервен капацитет за събития на DR, при които електроснабдителната компания изисква твърдо ограничаване.

Основни стратегии за оптимизация, които осигуряват измерими спестявания

Четири стратегии съставляват наръчника за реакция на търсенето за интелигентни зарядни станции BESS. Те са допълващи се и зрелите оператори управляват и четирите едновременно.

Намаляването на пиковите натоварвания е началната точка, защото не изисква външни договори и осигурява спестявания от първия ден. Динамичното управление на натоварването е най-ефективното подобрение: [интелигентните зарядни устройства за електрически превозни средства с постоянен ток] (https://www.midapower.com/smart-ev-dc-charger-150kw-180kw-200kw-240kw-300kw-360kw-420kw-fast-charging-station-floor-standing-dc-pile-product/) на MIDA в диапазона 150–420 kW регулират мощността на сесия чрез OCPP, така че операторът може да инсталира две зарядни устройства на 120 kW капацитет на мрежата вместо едно. Регулирането на честотата е първокласната услуга; то монетизира скоростта на батерията, но изисква станцията да бъде договорена с оператор на преносна система или агрегатор.

Контролният стек, който прави възможно реагирането на търсенето

Физическата батерия и зарядните устройства са само половината от системата. Отговорът на търсенето е игра с данни, а стекът от протоколи определя към кои програми може да се присъедини дадена станция.

Операторите трябва да настояват за поддръжка на OCPP 2.0.1 в новото оборудване: той добавя сигурност (TLS, подписани актуализации на фърмуера) и вградени примитиви за интелигентно зареждане, които липсват на OCPP 1.6J. ISO 15118-20 е стандартът от страната на превозното средство, който превръща V2G от лабораторна демонстрация в мрежова услуга; той обработва двупосочен пренос на енергия, удостоверяване, базирано на сертификати, и планиране на захранването в реално време между зарядното устройство и автомобила. За интерфейса на комуналните услуги, OpenADR 2.0b е де факто стандартът за DR събития, докато DNP3/IEC 61850 е от значение за обекти, които искат да продават регулиране на честотата директно на оператор на преносна система (TSO).

Интегрирането на [V2G модул за зареждане](https://www.midapower.com/30kw-40kw-v2g-charging-module-bidirectional-ac-dc-converter-product/) в място превръща самия автомобилен парк в разпределена батерия. Двупосочните модули 30 kW/40 kW и DC-DC V2G модулите 15 kW/20 kW на MIDA позволяват на депото да обедини десетки превозни средства във виртуален пул за съхранение от 1–2 MW — капацитет, който участва в DR без допълнителен хардуер за батерии.

Пътна карта за внедряване: От проблеми с фактурите до приходи от DR

Петстъпкова последователност преминава от пасивно фактуриране към активно участие в мрежата:

1. Одитирайте профила на натоварване.Изтеглете данни от електромера за комунални услуги за 12 месеца с 15-минутни интервали. Определете 10-те най-важни пикови събития, тяхната продължителност и техния двигател (пристигане на автопарк, студено време, събития). 2.Правилно оразмерете батерията.За зарядна станция с мощност 120–480 kW, батерия с мощност 200–500 kWh (приблизително 0,5–1× зарядна мощност в kWh) покрива 90% от нуждите за намаляване на пиковите натоварвания. Модулните BESS станции на MIDA — от конфигурации от 120 kWh/60 kW до [конфигурации от 482 kWh/320 kW](https://www.midapower.com/320kw-482kwh-bess-charger-mobile-ev-charging-station-energy-storage-system-product/) — позволяват добавяне на капацитет в стандартни блокове. 3.Разгръщане на EMS и свързване на зарядни устройства чрез OCPP.Конфигурирайте динамично управление на натоварването, преди да се докоснете до програми за възстановяване на риска; само то може да удвои използването на капацитета на обекта. 4.Присъединете се към програмите за намаляване на риска от спад в капацитета и енергията.Започнете със събития за намаляване на риска от понижаване на мощностите (OpenADR), след което преминете към спомагателни пазари на оператори на преносни системи, ако местните правила позволяват участие в съхранението. 5.Добавете V2G и агрегация.Сключете договор с агрегатор за обединяване на обекта с други активи, отключвайки регулиране на честотата и плащания на пазара на капацитет.

Какво означава това за вашия бизнес случай

Икономиката на оптимизацията на търсенето е разликата между зарядна станция, която едва достига нула, и такава, която генерира възвръщаемост на инфраструктурно ниво. Да разгледаме зарядна станция BESS с мощност 320 kW и 482 kWh съхранение, обслужваща магистрален възел. Таксите за търсене намаляват с приблизително 30%, спестявайки 18 000–30 000 щатски долара годишно при типичните търговски тарифи. Арбитражът на TOU добавя още 8 000–15 000 щатски долара годишно. Договорът за регулиране на капацитета допринася с 6 000–12 000 щатски долара годишно, а регулирането на честотата добавя 10 000–25 000 щатски долара, ако пазарът на оператора на преносна система е отворен. Комбинираните годишни ползи от 40 000–80 000 щатски долара срещу премията за BESS от приблизително 150 000–250 000 щатски долара поставят възвръщаемост на 3–6 години — преди да се отчетат избегнатите разходи за подобрения на мрежовата връзка, които за много магистрални обекти надвишават изцяло цената на батериите.

Местата, които печелят в играта „търсене-отговор“, са тези, които третират батерията като актив на мрежата, а не като аксесоар за зареждане. Всеки киловат съхранение трябва да има график за диспечиране, договор за приходи и измерен резултат. С модулните архитектури и наличните днес контролни системи, базирани на OCPP/ISO 15118, не остава техническа бариера между мястото за зареждане и пазарите за гъвкавост.

ЧЗВ

1. Какво представлява реакцията на търсенето в зарядна станция BESS?Реагирането на търсенето е практиката за намаляване или изместване на потреблението на електроенергия от даден обект – или инжектиране на съхранена енергия – в отговор на ценови сигнали, събития, свързани с намаляване на потреблението от комуналните услуги, или сигнали за регулиране на честотата на мрежата, използвайки батерията на станцията и интелигентните системи за управление.

2. С колко може да намали сметката за електричество на моята зарядна станция системата за управление на потреблението?Операторите обикновено намаляват таксите за потребление с 20–40% и разходите за енергия с 10–30% чрез пренасочване на натоварването, като комбинираните икономии от 40 000–80 000 щатски долара годишно са постижими на обекти с клас 300 kW.

3. Забелязват ли машинистите кога станцията участва в реакцията на търсенето?Не. EMS намалява или усилва зареждането в рамките на договорените лимити на мощност за всяка сесия, а разреждането на батерията покрива празнината. Шофьорите виждат едни и същи скорости на зареждане и времетраене на сесията.

4. Каква е разликата между премахване на пиковете и изместване на натоварването?Пренасочването на пиковите натоварвания ограничава максималното измерено търсене на обекта чрез разреждане на батерията по време на пиковия интервал, докато пренасочването на натоварването премества потреблението на енергия от скъпи пикови часове към евтини извънпикови часове. Пренасочването на пиковите натоварвания е насочено към таксата за търсене; пренасочването на натоварването е насочено към тарифата за енергия.

5. Необходими ли са ми специални протоколи за присъединяване към програми за възстановяване на разходите за комунални услуги?Да. OpenADR 2.0b за събития DR от комуналните услуги, OCPP 2.0.1 за управление на зарядните устройства и ISO 15118 за V2G са стандартите, които имат значение. По-старото оборудване OCPP 1.6J все още може да участва чрез EMS, но с по-малко функции.

6. Могат ли автомобилните батерии да заменят локалната BESS за реагиране при търсене?Частично. Превозните средства, съвместими с V2G, могат да допринесат с 50–150 kW гъвкав капацитет на малък автопарк, но локалната BESS остава от съществено значение за гарантирана и винаги налична реакция — превозните средства са паркирани непредсказуемо, а батериите не.

7. Какъв е периодът на възвръщаемост на инвестицията за BESS (Бюджетна система за зареждане на електрически превозни средства) на зарядна станция с DR оптимизация?При активни и четирите слоя за оптимизация, изплащането обикновено е в диапазона от 3 до 6 години; обекти, които избягват подобрения в мрежовата връзка, могат да постигнат изплащане в рамките на 3 години.