Nutikad energiahalduse strateegiad kaasaegsetele BESS-keskustele

Kiire vastus

Kaasaegne akuenergia salvestamise (BESS) laadimiskeskus sõltub oma energiahaldusstrateegiast, mitte riistvarast. Nutikas energiahaldus kasutab kohapealset energiahaldussüsteemi (EMS), et pidevalt otsustada, millal akut laadida, kuidas jaotada energiat laadijate vahel ja millal tühjendada tippkoormuse vähendamiseks, koormuse nihutamiseks või nõudlusele reageerimiseks. Kolm strateegiat, millel on suurim mõõdetav mõju, on tippkoormuse vähendamise dispetšer, dünaamiline laadija võimsuse piiramine OCPP 2.0.1 kaudu ja hinnapõhine ajastamine, mis kasutab ära tariifivahesid. Koos rakendatuna vähendavad need kohapealset energiakulu 20–40%, kaitsevad laadijaid võrgu piirangute eest ja loovad uut tulu kommunaalteenuste programmidest. See artikkel selgitab EMS-i hierarhiat, põhistrateegiaid ja protokolle, mis muudavad automatiseerimise usaldusväärseks keskuse skaalal.

Peamised järeldused

• Elektroonikasüsteem (EMS) on juhtaju, mis seob aku, laadijad, päikesepaneelid ja võrgutariifid üheks optimeerimisülesandeks.
• Tippnõudluse kärpimine on kõige väärtuslikum strateegia: 15-minutilise nõudlusakna piiramine vähendab suurimat tariifirea kirjet.
• Dünaamiline koormuse haldamine (DLM) võimaldab väikese võrguühenduse abil teenindada liiga suuri laadimisjaamade parke.
• Hinnapõhine ajastamine ja nõudlusele reageerimine muudavad salvestusruumi tuluallikaks, mitte ainult kulude vältimise vahendiks.
• OCPP 2.0.1, ISO 15118 ja IEC 61851 koostalitlusvõime on automatiseeritud juhtimise vaieldamatu alus.

Mis teeb laadimisjaama tänapäeval nutikaks?

Kümme aastat tagasi oli elektriautode laadimispunkt laadijate kogum, mis oli ühendatud arvestiga. Iga laadija pidas sõidukiga eraldi läbirääkimisi võimsuse üle, laadimispunkt võttis vastu iga tippkoormuse ja operaator arutas kahju kuu lõpus. Nutikas BESS-jaotur on struktuurilt erinev: iga energiavoogu mõõdetakse, iga otsust optimeeritakse ja laadimispunkt käitub ühe juhitava varana.

Nutika keskuse määratlevad võimalused on järgmised:

1. Reaalajas mõõtminekohapealse koormuse, aku laetuse oleku (SoC), laadija võimsuse ja – kui see on kohaldatav – PV-tootmise kohta. 2.Prognoosiminesõidukite nõudlusest, päikeseenergia toodangust ja tariifiakendest. 3.Optimeeriminemis lahendab madalaima hinna või suurima tulu füüsiliste ja lepinguliste piirangute raames. 4.Täitminemis saadab juhtsignaale laadijatele, aku PCS-ile ja võrgu ühenduspunktile. 5.Vastavusvõrguühenduse lepingute, mõõtmiseeskirjade ja küberturvalisuse nõuetega.

Ilma nende võimeteta laadimisjaam on lihtsalt suurem laadimisjaam. Nende abil saab sellest energiavara, mille operaator saab ettevõttele lubada ühtlast koormusprofiili ja seda ka pakkuda.

EMS-i hierarhia: kohapealne kontroller, laadimisvõrk, võrguserv

Nutikas energiahaldus toimib kolmel omavahel ühendatud kihil ja parimad rakendused hoiavad kõik kolm koordineerituna:

1. kiht – saidikontroller (EMS).Energiateenuste osakond (EMS) on otsuste langetaja. See sisestab tariifiandmed, aku seisukorra parameetrid, laadija olekud ja prognoositavad sisendid ning avaldab seejärel jaotusplaani: aku laadimise/tühjendamise sättepunktid, laadija võimsuspiirangud ja võrgu impordi eesmärgid. Kommerts-EMS-platvormid värskendavad seda plaani iga 1–15 minuti järel, olenevalt turu volatiilsusest.

2. kiht – laadimisvõrk.Laadijad viivad plaani ellu OCPP kaudu. OCPP 2.0.1 versioonis saab EMS igale laadimisseansile reaalajas dünaamilisi võimsuspiiranguid määrata, piirates üksikute seansside arvu, et hoida laadimisjaama võimsus oma piirides. See mehhanism muudab 500 kVA ühenduse 960 kW võimsusega jaotuskeskuseks: laadijad töötavad täisvõimsusel, kui aku tühjeneb, ja vähendavad võimsust, kui see tühjeneb.

3. kiht — ruudustiku serv.Ühenduspunkt edastab mõõteandmeid ja nutivõrgu programmide puhul võtab vastu väliseid signaale – nõudlusele reageerimise sündmusi, võimsusoksjoneid või kasutusaja hinnaimpulsse. Energiajaotussüsteem käsitleb neid optimeerimisel piirangute või hinnasisenditena.

Välditav rike on eraldatud juhtimine: kui akut haldab üks tarnija, laadijaid teine ​​ja päikesepaneele kolmas, siis pole olemas ühtset optimeerijat. Seetõttu annavad integreeritud [BESS-i laadimisjaamade](https://www.midapower.com/bess-charging-station/) platvormid – kus EMS tarnitakse koos aku ja laadijatega – järjepidevalt paremaid tulemusi kui kohapeal poltidega kokku pandud parimad virnad.

Koormuse haldamine: tippkoormuse vähendamine ja koormuse nihutamine

BESS-i energiahalduse kaks peamist strateegiat on tippkoormuse vähendamine ja koormuse nihutamine. Neid aetakse sageli segi, kuid need on suunatud erinevatele tariifikomponentidele.

Tipptasemel raseeriminepiirab laadimisjaama maksimaalset 15-minutilist võrgunõudlust. EMS jälgib jooksvat nõudluse akent; kui prognoositav tippvõimsus läheneb piirväärtusele, tühjendab see aku vajaliku võimsusega. Selle eeliseks on nõudluse ja laadimise vahelise seose vältimine – tavaliselt on see laadimisjaama arvel suurim kontrollitav kulu. 1,2 MW tippvõimsuse ja 15 dollari/kW tariifiga laadimisjaamas säästab 300 kW vähendamine 54 000 dollarit aastas.

Koormuse nihutaminenihutab energiatarbimist ajas. Aku laeb väljaspool tipptundi (kui energia hind on 0,03–0,06 dollarit kWh kohta) ja annab laadijatele energiat tipptundidel (kui energia hind on 0,15–0,30 dollarit kWh kohta). Selle eeliseks on energiakulude vähenemine ja mõnel turul ka arbitraažitulu.

Allolev tabel võrdleb strateegiaid eesmärgi, kontrolli käivitaja ja tüüpilise säästmise järgi:

Hästi häälestatud energiavarude haldamise süsteem (EMS) käitab mitut neist samaaegselt: vähendab tippkoormust, nihutab koormust tariifiakende vahel ja reageerib DR-sündmustele, kui hind on õige.

Nõudlusele reageerimine ja V2G: salvestus kui võrguvara

Lisaks arvestile saab nõudlusele reageerimise (BESS) keskus osaleda võrguteenustes, mis maksavad paindlikkuse eest. Nõudlusele reageerimise (DR) programmid maksavad võrkudele tarbimise vähendamise või energia ekspordi eest, kui võrk on koormatud. 240 kW võimsusega BESS, mis suudab nelja tunni jooksul koormust vähendada, esindab peaaegu 1 MWh juhitavat paindlikkust, mille väärtus aktiivsetel nõudlusele reageerimise turgudel on 12 000–36 000 dollarit aastas.

Sõidukilt võrku (V2G) laiendab sama loogikat veoauto- või bussipargile endale. Kahesuunaliste laadijate ja ISO 15118 standardile vastavate sõidukite abil saab depoo koondada pargitud sõidukite akusid virtuaalseks elektrijaamaks. Selle käitamine on keerulisem – tuleb arvestada laevastiku kättesaadavuse piirangutega –, kuid see teisendab suurima alakasutatud vara (pargitud laevastiku akud) tuluks. Enamik operaatoreid rakendab V2G-d järk-järgult pärast tippkoormuse vähendamist ja DR-i (elektrijaamade vahelise koormuse vähendamist) toimimist, kuna need ei nõua sõidukipoolset koostööd.

Tehisintellektil põhinev ajastamine ja ennustav juhtimine

Staatiline reeglipõhine EMS – „tühjendamine kella 16.00–21.00” – jätab raha lauale, kuna tegelikud koormused ja hinnad varieeruvad päevast päeva. Ennustav juhtimine lisab prognoosimise: EMS ennustab homset laadimisvajadust autopargi telemaatika abil, päikeseenergia toodangut ilmaandmete põhjal ja hinda tariifikalendrite põhjal ning optimeerib seejärel akuplaani kogu horisondi ulatuses.

Masinõppe täiustused lähevad veelgi kaugemale, õppides tundma saidi iganädalasi mustreid ja kohandades automaatselt lähetuspoliitikat. Mõõdetavad tulemused tegevuskeskustes on järgmised:

• 10–20% täiendav kulude väheneminereeglipõhise lähetamise asemel, aku tsüklite parema ajastamisega;
• Vähem aku tsükleid kilovatt-tunni kohta, pikendades tsükli eluiga, sobitades tühjendusvõimsuse tegeliku koormusega;
• Täiustatud vastavus tipptaseme ülempiirileebanormaalsetel päevadel (pühad, kuumalained, sündmused), mis reeglid eiravad.

[2 MWh 960 kW megavatise BESS-laadimisjaama](https://www.midapower.com/2mwh-960kw-bess-charging-station-megawatt-ev-charger-solar-battery-storage-system-product/) puhul, kus üks halvasti ajastatud tsükkel võib halvenemise ja nõudluse ületamisega maksta sadu dollareid, pole ennustav juhtimine luksus – see on tööstandard.

Protokolli koostalitlusvõime: OCPP 2.0.1 ja ISO 15118

Iga eespool kirjeldatud nutikas strateegia eeldab, et kiirabiteenistus räägib laadijate ja sõidukitega ühist keelt. Seda keelt määratlevad kolm protokolli:

• OCPP 2.0.1— laadija ja serveri vaheline standard. Selle nutika laadimise funktsioon võimaldab EMS-il seada seansi kohta energiatarbimise piiranguid, tehingute juhtimist ja seadmehaldust eemalt. See asendab uute jaoturite puhul OCPP 1.6J tänu paremale turvalisusele (TLS), paremale veakäsitlusele ja loomulikule nutikale laadimisele.
• ISO 15118— sõiduki ja laadija vaheline standard. Ühenda ja laadi protokoll autentib sõiduki ning protokoll edastab sõiduki aku oleku ja laadimispiirangud EMS-ile, võimaldades fikseeritud hinnaga laadimise asemel tõeliselt optimeeritud seansse.
• IEC 61851— EVSE signaalimise baasstandard, mida iga tänapäevane laadija rakendab ning mida laiendavad OCPP ja ISO 15118.

Kõigi kolme täpsustamine hanke ajal on kõige odavam kindlustuspoliis, mida sõlmpunkti omanik osta saab. See garanteerib, et [elektrisõidukite taristu BESS-i](https://www.midapower.com/news/bess-for-ev-infrastructure-fast-flexible-and-grid-friendly-ultra-fast-charging-solutions/) saab käitada iga kaasaegse elektriautode teenindusega, liituda tulevaste laadimisprogrammidega ja vastu võtta mis tahes originaalvaruosade tootja sõidukeid ilma adapteriteta.

Kokkuvõte

Nutikas energiahaldus eristab BESS-jaoturit akude hunnikust. EMS – mis on varustatud tippkoormuse vähendamise loogika, dünaamilise koormuse haldamise, tariifitundliku ajastamise ja avatud protokollidega – muudab salvestusruumi kulude vähendamise ja tulude masinaks, hoides samal ajal iga laadija toitega. Operaatorid peaksid seadma integreeritud platvormi esikohale komponentide ostmise ees, standardiseerima OCPP 2.0.1 ja ISO 15118 standardite järgi ning alustama tippkoormuse vähendamisega enne arbitraaži, DR-i ja lõpuks V2G lisamist. Strateegiate pakett on tõestatud, mõõdetav ja üha enam see eristab laadimispunkti, mis oma tariifikeskkonnas ellu jääb, ja laadimispunkti, mis selles õitseb.

KKK

1. Mida EMS BESS-i laadimiskeskuses tegelikult teeb?Elektroonikasüsteem (EMS) otsustab pidevalt, millal akut laadida, kui palju energiat iga laadija tarbida võib ja millal tühjendada – optimeerides seda tariifiakende, võrgupiirangute ja sõidukite nõudluse järgi. See on keskuse tarkvaraaju.

2. Kui palju saab nutikas energiahaldus laadimisplatsil kokku hoida?Tüüpilised tulemused on 20–40% madalamad energia kogukulud, nõudluspõhiste arvete vähenemine 30–50% ja energiakulude vähenemine 10–25% koormuse nihutamise tõttu. Säästuskaala agressiivsete tariifidega.

3. Mis vahe on tippkoormuse vähendamisel ja koormuse nihutamisel?Tippkoormuse vähendamine katab 15-minutilise võrgu suurima koormuse, et vähendada tarbimistasusid; koormuse nihutamine suunab energiatarbimise odavamatesse tariifiakendesse, et vähendada energiakulusid. Mõlemad kasutavad akut, kuid lahendavad erinevaid arvekomponente.

4. Kas mul on vaja OCPP 2.0.1 või piisab 1,6J-st?Uute jaoturite jaoks on tungivalt soovitatav OCPP 2.0.1: see lisab TLS-turvalisuse, natiivse nutika laadimise ja parema seadmehalduse. OCPP 1.6J sobib hästi moderniseerimiseks, kuid piirab tulevast automatiseerimist ja DR-is osalemist.

5. Kuidas dünaamiline koormuse haldamine võimaldab mul laadijaid üle dimensioneerida?EMS piirab saidi koguvõimsust võrguühenduse piirini ja seab seansid tähtsuse järjekorda, seega saab 500 kVA ühendus majutada 960 kW laadijaid – igaüks töötab täisvõimsusel seni, kuni koguvõimsus jääb piirväärtuse alla.

6. Kas BESS-i keskus saab nõudlusele reageerimise pealt raha teenida?Jah, kui agregeerimine on võimalik. 240 kW aku võib neljatunnise ürituse jooksul kulutada ~1 MWh energiat, teenides aktiivsetel DR-turgudel 50–150 dollarit kWh aastas.

7. Kas sõidukilt elektrivõrku üleminek on tänapäeval autopargi depoodes otstarbekas?Üha enam kahesuunaliste laadijate ja ISO 15118 sõidukite abil, kuid see lisab töökorralduslikku keerukust. Enamik operaatoreid võtab V2G kasutusele pärast tippkoormuse vähendamist ja DR-i loomist, käsitledes pargitud akusid saidi BESS-i laiendusena.