Älykkäät energianhallintastrategiat nykyaikaisille BESS-keskuksille

Nopea vastaus

Moderni akkuenergian varastointiin (BESS) perustuva latauskeskus onnistuu tai epäonnistuu energianhallintastrategiansa, ei laitteistonsa, perusteella. Älykäs energianhallinta käyttää kohdekohtaista energianhallintajärjestelmää (EMS), joka jatkuvasti päättää, milloin akku ladataan, miten teho jaetaan latureiden kesken ja milloin puretaan huippukuormituksen vähentämiseksi, kuorman siirtämiseksi tai kysyntäjouston yhteydessä. Kolme strategiaa, joilla on suurin mitattavissa oleva vaikutus, ovat huippukuormituksen vähentäminen, dynaaminen lataustehon rajoitus OCPP 2.0.1:n kautta ja hintaperusteinen aikataulutus, joka hyödyntää tariffihaaroja. Yhdessä toteutettuina ne vähentävät kohteen energiakustannuksia 20–40 %, suojaavat latureita verkon rajoituksilta ja luovat uusia tuloja sähkö- ja sähköohjelmista. Tässä artikkelissa selitetään EMS-hierarkia, ydinstrategiat ja protokollat, jotka tekevät automaatiosta luotettavaa latauskeskuksen mittakaavassa.

Keskeiset tiedot

• EMS on ohjausaivot, joka yhdistää akun, laturit, aurinkosähkön ja verkkotariffit yhdeksi optimointiongelmaksi.
• Huippukysynnän leikkaaminen on arvokkain strategia: 15 minuutin kysyntäikkunan rajoittaminen leikkaa suurinta tariffierää.
• Dynaaminen kuormanhallinta (DLM) mahdollistaa alimitoitettujen verkkoyhteyksien palvelemisen ylisuurten latausasemien kanssa.
• Hintaperusteinen aikataulutus ja kysyntäjousto muuttavat varastoinnin tulonlähteeksi pelkän kustannusten välttämiskeinon sijaan.
• OCPP 2.0.1:n, ISO 15118:n ja IEC 61851:n yhteentoimivuus on automatisoidun ohjauksen ehdoton perusta.

Mikä tekee latauskeskuksesta "älykkään" tänä päivänä

Kymmenen vuotta sitten sähköautojen latausasema oli kokoelma mittariin kytkettyjä latureita. Jokainen laturi neuvotteli virrasta ajoneuvon kanssa itsenäisesti, asema otti vastaan ​​​​kaikki sen aiheuttamat piikit ja operaattori selvitti vahingot kuukauden lopussa. Älykäs BESS-keskus on rakenteellisesti erilainen: jokainen tehonkulutus mitataan, jokainen päätös optimoidaan ja asema toimii kuin yksi hallittava resurssi.

Älykeskuksen määrittävät ominaisuudet ovat:

1. Reaaliaikainen mittauskohteen kuormituksesta, akun varaustilasta (SoC), laturin tehosta ja – soveltuvin osin – aurinkosähkön tuotannosta. 2.Ennustaminenajoneuvojen kysynnästä, aurinkoenergian tuotosta ja tariffi-ikkunoista. 3.Optimointijoka ratkaisee alhaisimmat kustannukset tai korkeimmat tuotot fyysisten ja sopimusrajoitusten puitteissa. 4.Suoritusjoka lähettää ohjaussignaaleja latureille, akun PCS:lle ja verkon liitäntäpisteelle. 5.Vaatimustenmukaisuusverkkoonliittymissopimusten, mittaussääntöjen ja kyberturvallisuusvaatimusten kanssa.

Ilman näitä ominaisuuksia oleva latausasema on yksinkertaisesti suurempi latausasema. Niiden avulla siitä tulee energiaresurssi, jonka operaattori voi luvata sähköyhtiölle tasaisen kuormitusprofiilin ja toimittaa sen.

EMS-hierarkia: Kohteen valvoja, Latausverkosto, Verkkoreuna

Älykäs energianhallinta toimii kolmella sisäkkäisellä tasolla, ja parhaat toteutukset pitävät kaikki kolme koordinoituna:

Kerros 1 — Sivuston ohjain (EMS).Sähkönjakelujärjestelmä on päätöksentekijä. Se vastaanottaa tariffitiedot, akun kuntoparametrit, laturin tilat ja ennusteet ja julkaisee sitten lähetyssuunnitelman: akun latauksen/purkauksen asetusarvot, laturin tehorajat ja verkkoon tuonnin tavoitteet. Kaupalliset sähkönjakelujärjestelmät päivittävät tämän suunnitelman 1–15 minuutin välein markkinoiden volatiliteetista riippuen.

Kerros 2 — Latausverkko.Laturit toteuttavat suunnitelman OCPP:n kautta. OCPP 2.0.1:ssä EMS voi asettaa dynaamiset tehorajoitukset jokaiselle latausistunnolle reaaliajassa ja rajoittaa yksittäisten istuntojen tehoa pitääkseen latausaseman tehokaton rajoissa. Tämä mekanismi muuttaa 500 kVA:n liitännän 960 kW:n tehoiseksi keskukseksi: laturit toimivat täydellä teholla, kun akku purkautuu, ja pienentävät tehoa, kun se ei purkaudu.

Kerros 3 — Ruudukon reuna.Yhdysliitäntäpiste raportoi mittaustiedot ja älykkäissä sähköverkoissa vastaanottaa ulkoisia signaaleja – kysyntäjoustotapahtumia, kapasiteettihuutokauppoja tai käyttöaikaisia ​​hintapulsseja. Sähkönmyyntijärjestelmä käsittelee näitä rajoitteina tai hintasyötteinä optimoinnissaan.

Vältettävä vikaantumistila on siiloutunut hallinta: jos akkua hallinnoi yksi toimittaja, latureita toinen ja aurinkosähköä kolmas, ei ole olemassa yhtä optimoijaa. Siksi integroidut [BESS-latausasema-alustat](https://www.midapower.com/bess-charging-station/) – joissa EMS toimitetaan akun ja laturien kanssa – tuottavat jatkuvasti parempia tuloksia kuin parhaat paikan päällä pultatut pinot.

Kuormituksen hallinta: Huippukuormituksen vähentäminen ja kuorman siirtäminen

BESS-keskuksen energianhallinnan kaksi työjuhtastrategiaa ovat huippukuormituksen vähentäminen ja kuormansiirto. Ne sekoitetaan usein, mutta ne kohdistuvat eri tariffikomponentteihin.

Huippuparranajorajoittaa latausaseman 15 minuutin enimmäiskulutusta verkossa. Sähkönsyöttöjärjestelmä tarkkailee kulutusikkunaa; kun ennustettu huippu lähestyy kulutuskattoa, se purkaa akun tarvittavalla teholla. Hyötynä on kulutuslatauksen välttäminen – tyypillisesti suurin hallittavissa oleva kustannus latausaseman laskussa. Latauskeskuksessa, jonka huipputeho on 1,2 MW ja tariffi 15 dollaria/kW, 300 kW:n pudotus säästää 54 000 dollaria vuodessa.

Kuorman siirtyminensiirtää energiankulutusta ajan kuluessa. Akku latautuu ruuhka-aikojen ulkopuolella (kun energia on 0,03–0,06 dollaria/kWh) ja antaa virtaa latureille ruuhka-aikoina (kun energia on 0,15–0,30 dollaria/kWh). Hyötynä on energiakustannusten aleneminen ja joillakin markkinoilla arbitraasituloja.

Alla olevassa taulukossa vertaillaan strategioita tavoitteen, kontrollin laukaisevan tekijän ja tyypillisen säästön mukaan:

Hyvin viritetty energiankulutusjärjestelmä suorittaa useita näistä samanaikaisesti: kompensoi huippukuormitusta, siirtää kuormaa eri tariffi-ikkunoiden välillä ja reagoi DR-tapahtumiin, kun hinta on oikea.

Kysynnänjousto ja V2G: Varastointi verkkoresurssina

Mittarin lisäksi kysyntäjoustokeskus voi osallistua verkkopalveluihin, jotka maksavat joustavuudesta. Kysynnänjousto-ohjelmat maksavat kohteille kulutuksen vähentämisestä – tai sähkön viennistä – verkkokuormituksen aikana. 240 kW:n BESS, joka pystyy irrottamaan kuorman neljäksi tunniksi, edustaa lähes 1 MWh:n ohjattavaa joustavuutta, jonka arvo on aktiivisilla kysyntäjoustomarkkinoilla 12 000–36 000 dollaria vuodessa.

Ajoneuvosta verkkoon (V2G) laajentaa saman logiikan itse kuorma-auto- tai linja-autokalustoon. Kaksisuuntaisten laturien ja ISO 15118 -standardin mukaisten ajoneuvojen avulla varikko voi yhdistää pysäköityjen ajoneuvojen akut virtuaaliseksi voimalaitokseksi. Tämä on monimutkaisempaa käyttää – kaluston saatavuusrajoitukset on otettava huomioon – mutta se muuntaa suurimman vajaakäytössä olevan resurssin (pysäköidyn kaluston akut) tuloiksi. Useimmat operaattorit ottavat V2G:n käyttöön vaiheittain huippukuormituksen vähentämisen ja dynaamisen purkamisen jälkeen, koska ne eivät vaadi ajoneuvopuolen yhteistyötä.

Tekoälypohjainen aikataulutus ja ennakoiva ohjaus

Staattisiin sääntöihin perustuva sähkönjakelujärjestelmä – ”purku klo 16–21” – säästää rahaa, koska todelliset kuormat ja hinnat vaihtelevat päivittäin. Ennakoiva ohjaus lisää ennustamisen mahdollisuuksia: sähkönjakelujärjestelmä ennustaa huomisen latauskysynnän kalustotelematiikan avulla, aurinkoenergian tuotannon säätietojen perusteella ja hinnan tariffikalentereiden perusteella ja optimoi sitten akkusuunnitelman koko aikavälille.

Koneoppimisen parannukset menevät pidemmälle, sillä ne oppivat toimipaikan viikoittaiset mallit ja mukauttavat lähetyskäytäntöä automaattisesti. Mitattavia tuloksia toimintakeskuksissa ovat:

• 10–20 % lisäkustannusten alennuksetsääntöpohjaisen lähetyksen sijaan, akun kestojaksojen paremman ajoituksen ansiosta;
• Vähemmän akkukäyttökertoja kilowattituntia kohden, pidentäen syklin käyttöikää sovittamalla purkaustehon todelliseen kuormaan;
• Parannettu huippukattovaatimusten noudattaminenepätavallisten päivien aikana (pyhäpäivät, helleaallot, tapahtumat), jotka eivät päde.

[2 MWh:n ja 960 kW:n megawatin BESS-latausasemalle](https://www.midapower.com/2mwh-960kw-bess-charging-station-megawatt-ev-charger-solar-battery-storage-system-product/), jossa yksi huonosti ajoitettu latausjakso voi maksaa satoja dollareita virran heikkenemisen ja kysynnän ylityksen vuoksi, ennakoiva ohjaus ei ole luksusta – se on toiminnan standardi.

Protokollien yhteentoimivuus: OCPP 2.0.1 ja ISO 15118

Jokainen edellä kuvattu älykäs strategia perustuu siihen, että ensihoitopalvelu puhuu yhteistä kieltä laturien ja ajoneuvojen kanssa. Kolme protokollaa määrittelee tämän kielen:

• OCPP 2.0.1— laturista taustajärjestelmään -standardi. Sen SmartCharging-toiminto antaa EMS:lle mahdollisuuden asettaa istuntokohtaisia ​​tehorajoituksia, tapahtumien hallintaa ja laitteiden hallintaa etänä. Se korvaa OCPP 1.6J:n uusissa keskittimissä paremman tietoturvan (TLS), paremman vikasietoisuuden ja natiivin älykkään latauksen ansiosta.
• ISO 15118— ajoneuvosta latausasemaan -standardi. Plug & Charge -protokolla todentaa ajoneuvon, ja protokolla välittää ajoneuvon akun tilan ja latausrajoitukset EMS:lle, mikä mahdollistaa todella optimoidut latauskerrat kiinteähintaisen latauksen sijaan.
• IEC 61851— EVSE:n perussignalointistandardi, jonka jokainen nykyaikainen laturi toteuttaa ja jota OCPP ja ISO 15118 laajentavat.

Kaikkien kolmen erittely hankintavaiheessa on halvin yksittäinen vakuutus, jonka keskuksen omistaja voi ostaa. Se takaa, että [sähköautoinfrastruktuurin BESS-järjestelmää](https://www.midapower.com/news/bess-for-ev-infrastructure-fast-flexible-and-grid-friendly-ultra-fast-charging-solutions/) voidaan käyttää millä tahansa nykyaikaisella sähköautonkuljetusjärjestelmällä, se voi liittyä tuleviin latausohjelmiin ja hyväksyä ajoneuvoja miltä tahansa alkuperäislaitevalmistajalta ilman adaptereita.

Johtopäätös

Älykäs energianhallinta erottaa BESS-keskuksen akkukasasta. EMS – varustettuna huippukuormituksen hallintalogiikalla, dynaamisella kuormituksen hallinnalla, tariffitietoisella ajoituksella ja avoimilla protokollilla – muuttaa varastoinnin kustannusten alentamis- ja tulonmuodostuskoneeksi ja pitää samalla jokaisen laturin latauksen päällä. Operaattoreiden tulisi priorisoida integroitu alusta komponenttien ostamiseen nähden, standardoida OCPP 2.0.1- ja ISO 15118 -standardien mukaisesti ja aloittaa huippukuormituksen vähentämisellä ennen arbitraasin, DR:n ja lopulta V2G:n lisäämistä. Strategiapino on todistettu, mitattavissa ja yhä enemmän se on ero latausaseman välillä, joka selviytyy tariffiympäristössään, ja sellaisen, joka menestyy siinä.

Usein kysytyt kysymykset

1. Mitä EMS oikeastaan ​​tekee BESS-latauskeskuksessa?EMS päättää jatkuvasti, milloin akku ladataan, kuinka paljon virtaa kukin laturi voi kuluttaa ja milloin se puretaan – optimoiden toimintansa tariffi-ikkunoiden, verkkorajoitusten ja ajoneuvojen kysynnän mukaan. Se on keskuksen ohjelmistoaivot.

2. Kuinka paljon älykäs energianhallinta voi säästää latausasemalla?Tyypillisiä tuloksia ovat 20–40 % alhaisemmat kokonaisenergiakustannukset, 30–50 %:n lasku kysyntäperusteisista maksuista ja 10–25 %:n lasku energiakustannuksissa kuormansiirron ansiosta. Säästöasteikko ja aggressiiviset tariffit.

3. Mitä eroa on kuormituksen huippuajolla ja kuormituksen siirtymisellä?Kuormansiirto kattaa 15 minuutin suurimman sähköverkon kuormituksen, mikä vähentää kulutusmaksuja; kuorman siirto siirtää energiankulutusta halvempiin tariffi-ikkunoihin energiamaksujen leikkaamiseksi. Molemmat käyttävät akkua, mutta ratkaisevat eri laskukomponentteja.

4. Tarvitsenko OCPP 2.0.1:n, vai riittääkö 1,6 J?OCPP 2.0.1:tä suositellaan vahvasti uusille keskittimille: se lisää TLS-suojauksen, natiivin älykkään latauksen ja paremman laitehallinnan. OCPP 1.6J sopii edelleen jälkiasennuksiin, mutta rajoittaa tulevaa automaatiota ja DR-osallistumista.

5. Miten dynaaminen kuormituksen hallinta mahdollistaa latureiden ylimitoituksen?EMS rajoittaa latauspisteen kokonaistehon verkkoyhteysrajaan ja priorisoi latauskertoja, joten 500 kVA:n yhteydellä voi olla 960 kW:n edestä latausasemia – kukin täydellä teholla niin kauan kuin kokonaisteho pysyy rajan alapuolella.

6. Voiko BESS-keskus ansaita rahaa kysyntäjoustolla?Kyllä, jos aggregointi on saatavilla. 240 kW:n akku voi kuluttaa noin 1 MWh neljän tunnin tapahtumassa ja ansaita aktiivisilla suoratoistomarkkinoilla 50–150 dollaria kilowattituntia kohden.

7. Onko ajoneuvosta verkkoon -tekniikka käytännöllinen ajoneuvokaluston varikoilla nykyään?Yhä useammin kaksisuuntaisilla latauslaitteilla ja ISO 15118 -ajoneuvoilla, mutta se lisää toiminnan monimutkaisuutta. Useimmat operaattorit ottavat V2G:n käyttöön huippukuormituksen ja DR:n jälkeen, ja käsittelevät pysäköityjen ajoneuvojen akkuja BESS:n jatkeena.