Nõudlusele reageerimise optimeerimine nutikates BESS-i laadimisjaamades

Kiire vastus:Nõudlusele reageerimine [nutikates BESS-i laadimisjaamades](https://www.midapower.com/energy-storage-charging-station) tähendab kohapealse akutoitelise energia salvestamise ja intelligentse energiahalduse kasutamist energia nihutamiseks, piiramiseks või eksportimiseks vastavalt võrgu hinnasignaalidele, kommunaalteenuste DR-sündmustele või sageduse reguleerimise kõnedele. Õige suurusega akuga integreeritud elektriautode laadimispunkt suudab vähendada nõudlusele reageerimise tasusid 20–40%, avada sageduse reguleerimise ja tippkoormuse vähendamise tulu ning vähendada võrguühenduse võimsuse nõudeid 30–50% – säilitades samal ajal elektriautode juhtide kogemuse. Edukas valem ühendab neli juhtimisseadet: tippkoormuse vähendamine, koormuse nihutamine, dünaamiline koormuse haldamine ja kahesuunaline V2G tühjendamine, mida kõiki korraldab OCPP ja ISO 15118 standarditele vastav energiahaldussüsteem. Operaatorid, kes rakendavad kõiki nelja kihti, saavad BESS-i lisatasu tavaliselt tagasi 3–6 aasta jooksul, kasutades ära välditud nõudlusele reageerimise tasusid, DR-stiimuleid ja energiaarbitraaži.

Peamised järeldused:

• Äriklientide elektriautode laadimisarvetel domineerivad nõudlustasud, mitte energiakulud; 30-minutiline tipptund võib kustutada terve kuu kasumimarginaali.
• BESS-iga varustatud nutikad laadimisjaamad on ainus kohapealne arhitektuur, mis suudab nii sõidukeid laadida kui ka paindlikkust võrku tagasi müüa.
• Tippkoormuse vähendamine, koormuse nihutamine, dünaamiline koormuse haldamine ja V2G tühjenemine moodustavad neljakihilise optimeerimispinu, mida tuleks rakendada järjestikku.
• Juhtimisprotokolli kiht (OCPP 1.6J/2.0.1, ISO 15118, Modbus/DNP3) määrab, kas jaam saab tegelikult utiliidi DR-programmides osaleda.
• 200–500 kWh akupank, mille laadimisvõimsus on 0,5–1 korda suurem, tagab tüüpiliste 120–480 kW äriobjektide puhul parima nõudlusele reageerimise investeeringutasuvuse.

Nõudlusreageerimise võimalus peitub teie laadimispunktis

Euroopa laadimisjaama operaator haldab maantee puhkepeatuses kaheksat 120 kW alalisvoolu kiirlaadijat. Igakuine energiatarbimine on tagasihoidlik, kuid kommunaalkulude arved näitavad nõudlustasu rida, mis moodustab peaaegu 60% elektrienergia maksumusest. Põhjuseks on üks 15-minutiline hüpe veebruaris, kui külmalaine ajal saabusid samaaegselt kaheksa elektriautot ja tarbisid 800 kW võimsusega võrguühendusest 900 kW.

See stsenaarium pole erandlik. Ärielektritariifid Põhja-Ameerikas, Euroopas ja Austraalias on tavaliselt 5–20 USA dollarit kW tippnõudluse kohta, mõõdetuna 15- või 30-minutiliste intervallide jooksul. Elektriautode laadimispunktis tekitab mitme sõiduki – kell 17.00 naasva kaubapargi või bussijaama öise laadimise – tippkoormuse kokkulangevus täpselt selliseid lühikesi ja vägivaldseid koormuspiike, mis nõuavad laadimist. Nutikas BESS-laadimisjaam on loodud just nende piikide absorbeerimiseks. Aku laeb madala hinna ja väikese nõudlusega perioodidel ning tühjeneb suure nõudlusega perioodil, tasandades laadimispunkti koormusprofiili arvesti juures.

Nõudlusele reageerimine laiendab seda loogikat ühelt saidilt kogu võrgule. Kommunaalettevõtted ja põhivõrguettevõtjad maksavad varade eest, mis suudavad tarbimist vähendada või käsu peale energiat sisestada – tavaliselt 50–300 USA dollarit kWh kohta võimsuskohustuste eest, millele lisanduvad energiamaksed sündmuste ajal tegelikult tarnitud MWh kohta. Akutoitel laadimisjaam suudab nõudlusele reageerida vähem kui ühe sekundiga ja säilitada tühjenemist 1–4 tundi, muutes selle üheks reageerimisvõimelisemaks hajutatud varaks, millega kommunaalettevõte saab lepinguid sõlmida. Sama riistvara, mis teenindab juhte, teenib saidile teise tuluallika.

Kuidas BESS-i laadimisjaam osaleb nõudlusele reageerimises

Akuga integreeritud elektriautode laadimisjaam on põhimõtteliselt kolme otsaga energiaressurss: võrgu sisend, aku salvestamine ja sõiduki väljund. Energiahaldussüsteem (EMS) asub keskel, otsustades reaalajas, kuhu iga kilovatt liigub. Arhitektuur järgib lihtsat hierarhiat.

Seevõrgumõõturon tõe iva. Kogu nõudlusele reageerimise optimeerimine on suunatud mõõdetud impordile: eesmärk ei ole kunagi tasu maksimeerimine, vaid koondprofiili kulude minimeerimine.BESS-inverter(tavaliselt 100–250 kW kapi kohta, kahesuunaliste vahelduvvoolu-alalisvoolu või alalisvoolu-alalisvoolu muundurite kujul) teisendab vahelduvvooluvõrgu ja alalisvoolu aku vahel.laadija toiteplokk— MIDA puhul saab mooduljaam 60–480 kW [põrandalaegaja] (https://www.midapower.com/dc-fast-charger-station) või 360–1680 kW jagatud süsteem toidet alalisvoolusiinist. Alalisvooluühendusega konstruktsioonides toidab aku laadijat otse ilma topeltmuundamiseta, mis suurendab edasi-tagasi efektiivsust umbes 92–95%-ni.

EMS rakendab DR-strateegiat neljakihilise juhtimispinu abil:

1. Kohaliku koormuse prognoosimineEMS õpib laadimismustreid tunni, nädalapäeva ja aastaaja järgi, prognoosides järgmise 24–48 tunni koormust. 2.Hinna ja signaali vastuvõtmineTariifigraafikud, kommunaalteenuste DR-sündmuste teated ja reaalajas turuhinnad saabuvad selliste protokollide kaudu nagu OpenADR, Modbus või DNP3. 3.OptimeerimismootorSegatud täisarvudega optimeerimisrutiin lahendab aku laadimise/tühjendamise ajakava, mis minimeerib kogukulu, austades samal ajal laadija prioriteeti, aku SOC-i piiranguid ja võrguühenduse piiranguid. 4.TäitmineAjakava saadetakse BESS-i inverterile ja edastatakse laadijatele OCPP kaudu, piirates või suurendades võimsust seansi kohta vastavalt vajadusele.

Hästi häälestatud energiavarustussüsteem hoiab mõõdetud nõudluse kogu aeg pehme ülemmäära piires (nt 80% ühendusvõimsusest), jättes ruumi DR-juhtumiteks, mille puhul kommunaalettevõte taotleb järsku piiramist.

Põhilised optimeerimisstrateegiad, mis annavad mõõdetavat kokkuhoidu

Nutikate BESS-i laadimisjaamade nõudlusele reageerimise strateegia koosneb neljast strateegiast. Need täiendavad teineteist ja küpsed operaatorid käitavad kõiki nelja samaaegselt.

Tippkoormuse vähendamine on sisenemispunkt, kuna see ei nõua väliseid lepinguid ja pakub kokkuhoidu esimesest päevast alates. Dünaamiline koormuse haldamine on suurima mõjuga uuendus: MIDA [nutikad elektriautode alalisvoolulaadijad](https://www.midapower.com/smart-ev-dc-charger-150kw-180kw-200kw-240kw-300kw-360kw-420kw-fast-charging-station-floor-standing-dc-pile-product/) võimsusega 150–420 kW piiravad väljundvõimsust seansi kohta OCPP kaudu, nii et operaator saab paigaldada kaks laadijat iga 120 kW võrguvõimsuse kohta ühe asemel. Sageduse reguleerimine on lisateenus; see monetiseerib aku kiirust, kuid see nõuab jaama lepingu sõlmimist põhivõrguettevõtja või agregaatoriga.

Juhtimisvirn, mis võimaldab nõudlusele reageerimist

Füüsiline aku ja laadijad on ainult pool süsteemist. Nõudlusele reageerimine on andmemäng ja protokollipakk määrab, milliste programmidega jaam liituda saab.

Operaatorid peaksid uute seadmete puhul nõudma OCPP 2.0.1 tuge: see lisab turvalisust (TLS, allkirjastatud püsivara värskendused) ja natiivseid nutika laadimise primitiive, mis OCPP 1.6J-l puuduvad. ISO 15118-20 on sõidukipoolne standard, mis muudab V2G laboridemost võrguteenuseks; see tegeleb kahesuunalise energiaülekande, sertifikaadipõhise autentimise ja reaalajas energiatarbimise ajastamise laadija ja auto vahel. Kommunaalteenuse liidese jaoks on OpenADR 2.0b DR-sündmuste de facto standard, samas kui DNP3/IEC 61850 on oluline saitidele, mis soovivad sageduse reguleerimist otse põhivõrguettevõtjale müüa.

Integreerimine [V2G laadimismoodul](https://www.midapower.com/30kw-40kw-v2g-charging-module-bidirectional-ac-dc-converter-product/) asukohaks muutmine muudab sõidukipargi hajutatud akuks. MIDA 30 kW/40 kW kahesuunalised moodulid ja 15 kW/20 kW alalisvoolu-alalisvoolu V2G moodulid võimaldavad depoos koondada kümneid sõidukeid 1–2 MW virtuaalseks salvestusbasseiniks – see on võimsus, mis osaleb hajutatud akutoitel ilma täiendava akuriistvarata.

Rakendamise tegevuskava: arvete valust DR-tulu teenimiseni

Viieastmeline järjestus viib saidi passiivsest arveldusest aktiivsele võrgus osalemisele:

1. Auditeeri koormusprofiili.Võtke arvestist 12 kuu ja 15-minutiliste intervallidega andmeid. Tehke kindlaks 10 kõige sagedasemat sündmust, nende kestus ja nende põhjustaja (sõidukipargi saabumine, külm ilm, sündmused). 2.Õige suurusega aku.120–480 kW laadimispunkti puhul katab 200–500 kWh akupank (umbes 0,5–1× laadimisvõimsus kWh-des) 90% tippkoormuse vajadusest. MIDA modulaarsed BESS-jaamad – alates 120 kWh/60 kW kuni [482 kWh/320 kW konfiguratsioonideni](https://www.midapower.com/320kw-482kwh-bess-charger-mobile-ev-charging-station-energy-storage-system-product/) – võimaldavad võimsust lisada standardsete plokkidena. 3.Käivitage EMS ja ühendage laadijad OCPP kaudu.Enne DR-programmidega alustamist seadistage dünaamiline koormuse haldamine; see üksi võib saidi võimsuse kasutamist kahekordistada. 4.Liitu võimsuse ja energia DR-programmidega.Alustage kommunaalteenuste DR-üritustega (OpenADR) ja seejärel liikuge edasi põhivõrguettevõtja abiturgudele, kui kohalikud eeskirjad lubavad salvestusseadmetes osalemist. 5.Lisa V2G ja agregeerimine.Sõlmige agregaatoriga leping saidi ühendamiseks teiste varadega, vabastades sageduse reguleerimise ja võimsusturu maksed.

Mida see teie ärijuhtumi jaoks tähendab

Nõudlusreageerimise majanduslik külg on erinevus vaevu tasuvuspunktis oleva laadimisjaama ja infrastruktuuri tasemel tulu teeniva laadimisjaama vahel. Kujutage ette 320 kW BESS-i laadimisjaama, millel on 482 kWh salvestusmahtu, mis teenindab maanteesõlme. Nõudlusreageerimise tasud langevad umbes 30%, säästes tüüpiliste kommertstariifide korral 18 000–30 000 USA dollarit aastas. TOU arbitraaž lisab aastas veel 8000–15 000 USA dollarit. Võimsusega DR-leping annab aastas 6000–12 000 USA dollarit ja sageduse reguleerimine 10 000–25 000 USA dollarit, kui põhivõrguettevõtjate turg on avatud. 40 000–80 000 USA dollari suurune aastane kasu võrreldes umbes 150 000–250 000 USA dollari suuruse BESS-i lisatasuga annab tasuvusaja 3–6 aastat – enne võrguühenduse uuendamise säästetud kulude arvestamist, mis paljude maanteejaamade puhul ületab aku maksumuse täielikult.

Nõudlusreageerimise mängus võidavad need laadimisjaamad, mis käsitlevad akut võrguvarana, mitte laadimistarvikuna. Igal kilovatil salvestusvõimsusel peaks olema jaotusgraafik, tululeping ja mõõdetud tulemus. Tänapäeval saadaolevate modulaarsete arhitektuuride ja OCPP/ISO 15118-põhise juhtimisega ei ole laadimisjaama ja paindlikkusturgude vahele jäänud tehnilisi barjääre.

KKK

1. Mis on nõudlusele reageerimine BESS-i laadimisjaamas?Nõudlusele reageerimine on tava, mille kohaselt vähendatakse või nihutatakse saidi võrgutarbimist – või sisestatakse salvestatud energiat – vastusena hinnasignaalidele, kommunaalteenuste DR-sündmustele või võrgu sageduse reguleerimise kõnedele, kasutades jaama akut ja nutikaid juhtimissüsteeme.

2. Kui palju saab nõudlusele reageerimine minu laadimispunkti elektriarvet vähendada?Tavaliselt vähendavad operaatorid koormuse nihutamise abil nõudlustasusid 20–40% ja energiakulusid 10–30%, kusjuures 300 kW klassi objektidel on võimalik kokku hoida 40 000–80 000 USA dollarit aastas.

3. Kas juhid panevad tähele, millal jaam osaleb nõudlusele reageerimises?Ei. EMS piirab või võimendab laadimist iga seansi lepingujärgsete võimsuspiiride piires ja aku tühjenemine katab tühimiku. Juhid näevad samu laadimiskiirusi ja seansiaegu.

4. Mis vahe on tippkoormuse vähendamisel ja koormuse nihutamisel?Tippkoormuse vähendamine piirab saidi maksimaalset mõõdetud nõudlust, tühjendades akut tipptunni ajal, samas kui koormuse nihutamine nihutab energiatarbimist kallitelt tipptundidelt odavatele tipptunnivälistele aegadele. Tippkoormuse vähendamine on suunatud nõudluse tasule; koormuse nihutamine on suunatud energiatariifile.

5. Kas minu BESS-jaam vajab DR-programmidega liitumiseks spetsiaalseid protokolle?Jah. Olulised standardid on OpenADR 2.0b kommunaalteenuste DR-ürituste jaoks, OCPP 2.0.1 laadija juhtimiseks ja ISO 15118 V2G jaoks. Vanemad OCPP 1.6J seadmed saavad endiselt EMS-i kaudu osaleda, kuid vähemate funktsioonidega.

6. Kas sõidukiakud saavad nõudlusele reageerimiseks asendada kohapealset BESS-i?Osaliselt. V2G-võimelised sõidukid saavad väikese autopargi kohta pakkuda 50–150 kW paindlikku võimsust, kuid kohapealne BESS on endiselt hädavajalik garanteeritud ja alati kättesaadava reageerimise tagamiseks – sõidukid pargitakse ettearvamatult, akud mitte.

7. Milline on elektriautode laadimispunktis asuva elektriautode laadimispunktis oleva elektriautode laadimispunkti (BESS) tasuvusaeg DR-optimeerimisega?Kui kõik neli optimeerimiskihti on aktiivsed, jääb tasuvusaeg tavaliselt 3–6 aasta sisse; objektid, mis väldivad võrguühenduse uuendamist, võivad tasuvusaega saavutada 3 aasta jooksul.