Intelligens energiagazdálkodási stratégiák modern BESS központokhoz

Gyors válasz

Egy modern akkumulátoros energiatároló (BESS) töltőközpont az energiagazdálkodási stratégiájától, nem pedig a hardverétől függ. Az intelligens energiagazdálkodás egy telephelyi szintű energiagazdálkodási rendszert (EMS) használ, amely folyamatosan eldönti, hogy mikor kell tölteni az akkumulátort, hogyan kell elosztani az energiát a töltők között, és mikor kell lemeríteni a terhelést csúcsidőszaki leválasztás, terheléselosztás vagy keresletoldali válasz esetén. A három legnagyobb mérhető hatással bíró stratégia a csúcsidőszaki leválasztás, a dinamikus töltőteljesítmény-korlátozás az OCPP 2.0.1-en keresztül, valamint az áralapú ütemezés, amely kihasználja a tarifakülönbségeket. Együttesen megvalósítva ezek 20–40%-kal csökkentik a telephely energiaköltségeit, megvédik a töltőket a hálózati korlátozásoktól, és új bevételeket generálnak a közműprogramokból. Ez a cikk ismerteti az EMS hierarchiát, az alapvető stratégiákat és azokat a protokollokat, amelyek megbízhatóvá teszik az automatizálást a központ szintjén.

Főbb tanulságok

• Az EMS az a vezérlő agy, amely egyetlen optimalizálási problémává kapcsolja össze az akkumulátort, a töltőket, a fotovoltaikus rendszereket és a hálózati tarifákat.
• A csúcsidőszaki kereslet csökkentésének stratégiája a legértékesebb: a 15 perces keresleti ablak korlátozása a legnagyobb tarifatételt csökkenti.
• A dinamikus terheléskezelés (DLM) lehetővé teszi, hogy egy alulméretezett hálózati csatlakozás túlméretezett töltőflottákat szolgáljon ki.
• Az áralapú ütemezés és a keresletoldali válasz a tárolást bevételi eszközzé, nem pedig csupán költségelkerülő eszközzé alakítja.
• Az OCPP 2.0.1, az ISO 15118 és az IEC 61851 szabványok közötti interoperabilitás az automatizált vezérlés megkérdőjelezhetetlen alapja.

Mitől „okos” egy töltőállomás napjainkban?

Tíz évvel ezelőtt az elektromosjármű-töltőállomás egy mérőórához csatlakoztatott töltők összessége volt. Minden töltő függetlenül egyeztetett a járművel az áramról, a töltőállomás a csúcsidőszakot vette alapul, az üzemeltető pedig a hónap végén elszámolta a károkat. Egy intelligens BESS központ szerkezetileg más: minden energiaáramlást mér, minden döntést optimalizál, és a töltőállomás egyetlen vezérelhető eszközként viselkedik.

Az intelligens központ meghatározó képességei a következők:

1. Valós idejű mérésa helyszíni terhelés, az akkumulátor töltöttségi állapota (SoC), a töltő teljesítménye és – ahol alkalmazható – a fotovoltaikus energiatermelés. 2.Előrejelzésa járművek keresletétől, a napelemes teljesítménytől és a tarifaablakoktól. 3.Optimalizálásamely a fizikai és szerződéses korlátokon belül a legalacsonyabb költséget vagy a legmagasabb bevételt biztosítja. 4.Végrehajtásamely vezérlőjeleket küld a töltőknek, az akkumulátor PCS-nek és a hálózati csatlakozási pontnak. 5.Megfelelőséga hálózati csatlakozási megállapodásokkal, a mérési szabályokkal és a kiberbiztonsági követelményekkel.

Egy ilyen képességek nélküli központ egyszerűen egy nagyobb töltőparkká válik. Velük együtt energiaeszközzé válik, amelynek üzemeltetője egyenletes terhelési profilt ígérhet a szolgáltatónak, és azt ki is tudja szolgáltatni.

Az EMS hierarchia: Telephelyvezérlő, Töltőhálózat, Grid Edge

Az intelligens energiagazdálkodás három egymásba ágyazott rétegen működik, és a legjobb megvalósítások mindhármat összehangoltan tartják:

1. réteg – Helyszíni vezérlő (EMS).Az EMS a döntéshozó. Befogadja a tarifaadatokat, az akkumulátor állapotparamétereit, a töltő állapotát és az előrejelzési bemeneteket, majd közzétesz egy diszpécseri tervet: az akkumulátor töltési/kisütési alapértékeit, a töltőnkénti teljesítménykorlátokat és a hálózati importcélokat. A kereskedelmi EMS platformok 1-15 percenként frissítik ezt a tervet, a piaci volatilitástól függően.

2. réteg – Töltőhálózat.A töltők az OCPP-n keresztül hajtják végre a tervet. Az OCPP 2.0.1-ben az EMS valós időben dinamikus teljesítménykorlátokat tud beállítani minden töltési munkamenetre, szabályozva az egyes munkameneteket, hogy a telephely a megadott kapacitáson belül maradjon. Ez a mechanizmus alakítja át az 500 kVA-s csatlakozást egy 960 kW-os csomóponttá: a töltők teljes teljesítménnyel működnek, amikor az akkumulátor lemerül, és fokozatosan csökkentik a teljesítményt, amikor nem.

3. réteg — Rács széle.Az összekapcsolási pont jelenti a mérőadatokat, és az intelligens hálózati programokban külső jeleket fogad – keresletoldali válasz eseményeket, kapacitásaukciókat vagy felhasználási idő szerinti árimpulzusokat. Az EMS ezeket korlátozásként vagy árbemenetként kezeli az optimalizálása során.

Az elkerülendő hiba a szivárgó vezérlés: ha az akkumulátort az egyik szállító, a töltőket a másik, a napelemes rendszereket pedig egy harmadik kezeli, akkor nincs egységes optimalizáló. Ezért az integrált [BESS töltőállomás](https://www.midapower.com/bess-charging-station/) platformok – ahol az EMS az akkumulátorral és a töltőkkel együtt érkezik – következetesen jobb eredményeket hoznak, mint a helyszínen összecsavarozott, legjobb minőségű töltőcsoportok.

Terheléskezelés: Csúcsterhelés csökkentése és terhelésváltás

A BESS központ energiagazdálkodásának két alapvető stratégiája a csúcsidőszakok csökkentése és a terheléseltolódás. Ezeket gyakran összekeverik, pedig különböző tarifakomponenseket céloznak meg.

Csúcsborotváláskorlátozza a telephely maximális 15 perces hálózati igényét. Az EMS figyeli a gördülő igényablakot; amikor a várható csúcs megközelíti a korlátozást, a szükséges teljesítménnyel meríti le az akkumulátort. Ennek előnye a kereslet-töltés elkerülése – ami jellemzően a töltőállomás számlájának legnagyobb szabályozható költsége. Egy 1,2 MW csúcsteljesítményű és 15 dolláros/kW tarifájú elosztóközpontban 300 kW-tal kevesebb energia takarítható meg évente 54 000 dollárral.

TerhelésváltásAz energiafogyasztás időben eltolódik. Az akkumulátor csúcsidőn kívül töltődik (amikor az energia ára 0,03–0,06 USD/kWh), és csúcsidőben működteti a töltőket (amikor az energia ára 0,15–0,30 USD/kWh). Az előny az energiaköltségek csökkenése, valamint egyes piacokon arbitrázsbevétel.

Az alábbi táblázat összehasonlítja a stratégiákat célkitűzés, kontroll kiváltó ok és tipikus megtakarítás szerint:

Egy jól hangolt EMS ezek közül többet is futtat egyszerre: lecsökkenti a csúcsidőszakot, áthelyezi a terhelést a tarifaablakok között, és reagál a DR eseményekre, amikor az ár megfelelő.

Igényválasz és V2G: Tárolás mint hálózati eszköz

A mérőórán túl egy BESS központ részt vehet a rugalmasságért fizető hálózati szolgáltatásokban. A keresletoldali válasz (DR) programok fizetnek a telephelyeknek a fogyasztás csökkentéséért – vagy az energia exportjáért –, amikor a hálózat túlterhelt. Egy 240 kW-os BESS, amely négy órán át képes terhelést lekapcsolni, közel 1 MWh szabályozható rugalmasságot jelent, ami az aktív DR piacokon évi 12 000–36 000 dollárt ér.

A járműből a hálózatba (V2G) rendszer ugyanazt a logikát kiterjeszti magára a teherautó- vagy buszflottára is. Kétirányú töltők és ISO 15118 szabványnak megfelelő járművek segítségével egy telephely virtuális erőművé alakíthatja a parkoló járművek akkumulátorait. Ez bonyolultabb üzemeltetésű – figyelembe kell venni a flotta rendelkezésre állásának korlátait –, de a legnagyobb kihasználatlan eszközt (a parkoló flotta akkumulátorait) bevétellé alakítja. A legtöbb üzemeltető a V2G-t a csúcsidőszak levágása és a DR bizonyítottan sikeres megvalósítása után vezeti be, mivel ezek nem igényelnek járműoldali együttműködést.

MI-alapú ütemezés és prediktív vezérlés

A statikus szabályokon alapuló EMS – „kisütés délután 4 és 9 óra között” – pénzt hagy az asztalon, mivel a valós terhelések és árak napról napra változnak. Az előrejelző vezérlés előrejelzést is biztosít: az EMS a flotta telematikai adatai alapján megjósolja a holnapi töltési igényt, az időjárási adatok alapján a napelemes teljesítményt, a tarifanaptárak alapján pedig az árat, majd optimalizálja az akkumulátor-tervet a teljes horizonton.

A gépi tanulás fejlesztései még ennél is továbbmennek, megtanulják a telephely heti mintáit, és automatikusan adaptálják a diszpécserpolitikát. A működési központokban mérhető eredmények a következők:

• 10–20%-os további költségcsökkentésa szabályalapú diszpécserrendszeren keresztül, az akkumulátor-ciklusok jobb időzítéséből adódóan;
• Kevesebb akkumulátor-ciklus kilowattóránként, a ciklusidő meghosszabbítása a kisülési teljesítmény tényleges terheléshez való illesztésével;
• Javított csúcsérték-megfelelőségrendellenes napokon (ünnepnapok, hőhullámok, események) ez a szabály nem érvényes.

Egy [2 MWh-s 960 kW-os megawattos BESS töltőállomás](https://www.midapower.com/2mwh-960kw-bess-charging-station-megawatt-ev-charger-solar-battery-storage-system-product/) esetében, ahol egyetlen rosszul időzített ciklus több száz dollárba kerülhet a teljesítményromlás és a kereslet túllépése miatt, az előrejelző vezérlés nem luxus – ez a működési szabvány.

Protokoll-interoperabilitás: OCPP 2.0.1 és ISO 15118

Minden fent leírt intelligens stratégia azon múlik, hogy az EMS közös nyelvet beszéljen a töltőkkel és a járművekkel. Három protokoll határozza meg ezt a nyelvet:

• OCPP 2.0.1— a töltőtől a háttérrendszerig terjedő szabvány. SmartCharging funkciója lehetővé teszi az EMS számára, hogy távolról állítsa be a munkamenetenkénti energiafogyasztási korlátokat, a tranzakcióvezérlést és az eszközkezelést. Az új huboknál felülírja az OCPP 1.6J-t a jobb biztonság (TLS), a jobb hibakezelés és a natív intelligens töltés miatt.
• ISO 15118– a járműtől a töltőig terjedő szabvány. A Plug & Charge hitelesíti a járművet, és a protokoll továbbítja a jármű akkumulátorának állapotát és töltési korlátait az EMS-nek, lehetővé téve a valóban optimalizált munkameneteket a fix díjas töltés helyett.
• IEC 61851— az alapvető EVSE jelzőszabvány, amelyet minden modern töltő megvalósít, és amelyet az OCPP és az ISO 15118 kiterjeszt.

Mindhárom feltétel beszerzéskor történő megadása a legolcsóbb biztosítási kötvény, amit egy elosztóközpont tulajdonosa megvásárolhat. Ez garantálja, hogy az [EV-infrastruktúrához használt BESS](https://www.midapower.com/news/bess-for-ev-infrastructure-fast-flexible-and-grid-friendly-ultra-fast-charging-solutions/) bármilyen modern EMS üzemeltethető, csatlakozhat a jövőbeli DR programokhoz, és adapterek nélkül fogadhat járműveket bármely OEM-től.

Következtetés

Az intelligens energiagazdálkodás az, ami megkülönbözteti a BESS elosztót egy akkumulátorhalomtól. Az EMS – csúcsterhelés-leválasztási logikával, dinamikus terheléskezeléssel, tarifatudatos ütemezéssel és nyílt protokollokkal felvértezve – a tárolást költségcsökkentő és bevételt generáló gépezetté alakítja, miközben minden töltőt ellát. Az üzemeltetőknek az integrált platformot kellene előnyben részesíteniük az alkatrész-vásárlással szemben, szabványosítaniuk kellene az OCPP 2.0.1 és az ISO 15118 szabvány szerint, és a csúcsterhelés-leválasztással kellene kezdeniük, mielőtt beépítenék az arbitrázst, a DR-t és végül a V2G-t. A stratégiai rendszer bizonyított, mérhető, és egyre inkább ez a különbség a tarifális környezetében túlélő és a benne virágzó töltőállomás között.

GYIK

1. Mit csinál valójában egy EMS egy BESS töltőközpontban?Az EMS folyamatosan dönti el, hogy mikor kell tölteni az akkumulátort, mennyi energiát fogyaszthatnak az egyes töltők, és mikor kell lemeríteni – optimalizálva a tarifaablakokat, a hálózati korlátozásokat és a járműigényt. Ez a központ szoftveragya.

2. Mennyit takaríthat meg az intelligens energiagazdálkodás egy töltőállomáson?Tipikus eredmények: 20–40%-kal alacsonyabb teljes energiaköltség, 30–50%-os díjcsökkentés és 10–25%-os energiaköltség-csökkenés a terheléselosztásból adódóan. Megtakarítási skála tarifa-agresszivitással.

3. Mi a különbség a csúcsborotválás és a terheléseltolódás között?A csúcsidőszaki leválasztás korlátozza a legmagasabb 15 perces hálózati terhelést a keresleti díjak csökkentése érdekében; a terheléselosztás az energiafogyasztást olcsóbb tarifaablakokba helyezi át az energiadíjak csökkentése érdekében. Mindkettő akkumulátort használ, de más számlakomponenseket oldanak meg.

4. Szükségem van az OCPP 2.0.1-re, vagy elég az 1,6J?Az OCPP 2.0.1-et erősen ajánljuk új hubokhoz: TLS biztonságot, natív intelligens töltést és jobb eszközkezelést biztosít. Az OCPP 1.6J továbbra is megfelelő az utólagos telepítésekhez, de korlátozza a jövőbeli automatizálást és a DR-ben való részvételt.

5. Hogyan teszi lehetővé a dinamikus terheléskezelés a töltők túlméretezését?Az EMS a hálózati csatlakozási korlátnál korlátozza a telephely teljes teljesítményét, és rangsorolja a munkameneteket, így egy 500 kVA-s csatlakozás 960 kW töltőt képes fogadni – mindegyik teljes teljesítményen működik, amíg az összteljesítmény a korlát alatt marad.

6. Bevételt tud-e termelni egy BESS központ a keresletoldali válaszból?Igen, ahol az aggregáció elérhető. Egy 240 kW-os akkumulátor ~1 MWh energiát tud elengedni egy négyórás esemény során, amivel kWh-évenként 50–150 dollár bevételt hoz az aktív DR piacokon.

7. Gyakorlatias-e a járműből a hálózatba kapcsolás napjainkban a flottatelepeken?Egyre inkább kétirányú töltők és ISO 15118 szabványú járművek használatával, de ez növeli a működési bonyolultságot. A legtöbb üzemeltető a csúcsidőszak lejárta és a DR létrehozása után telepít V2G-t, a parkoló flotta akkumulátorait a telephelyi BESS kiterjesztéseként kezelve.