Snjallar orkustjórnunaraðferðir fyrir nútíma BESS-miðstöðvar

Fljótlegt svar

Nútímaleg hleðslumiðstöð fyrir rafhlöðuorkugeymslu (BESS) tekst eða mistekst hvað varðar orkustjórnunarstefnu sína, ekki vélbúnað sinn. Snjöll orkustjórnun notar orkustjórnunarkerfi (EMS) á staðnum til að ákveða stöðugt hvenær á að hlaða rafhlöðuna, hvernig á að úthluta orku milli hleðslutækja og hvenær á að tæma vegna hámarksafgreiðslu, álagsbreytinga eða eftirspurnarsvörunar. Þrjár aðferðirnar sem hafa mest mælanleg áhrif eru afgreiðslu hámarksafgreiðslu, kraftmikil aflstakmörkun hleðslutækja í gegnum OCPP 2.0.1 og verðmiðuð áætlanagerð sem nýtir sér verðbil. Þegar þær eru innleiddar saman lækka þær orkukostnað staðarins um 20–40%, vernda hleðslutæki fyrir takmörkunum á raforkukerfinu og skapa nýjar tekjur af veitukerfum. Þessi grein útskýrir EMS stigveldið, kjarnaáætlanirnar og samskiptareglurnar sem gera sjálfvirkni áreiðanlega á miðstöðvarstærð.

Lykilatriði

• EMS er stjórnheilinn sem tengir rafhlöður, hleðslutæki, sólarorku og gjaldskrár raforkukerfisins í eitt hagræðingarvandamál.
• Að minnka hámarksútgjöld er sú stefna sem skilar mestum árangri: að setja hámark á 15 mínútna eftirspurnargluggann sker niður stærsta tollliðinn.
• Kvik álagsstjórnun (DLM) gerir kleift að nota of litla tengingu við raforkukerfið og þjóna stórum hleðslustöðvum.
• Verðbundin áætlanagerð og eftirspurnarsvörun breyta geymsluplássi í tekjulind, ekki bara tæki til að forðast kostnað.
• Samvirkni OCPP 2.0.1, ISO 15118 og IEC 61851 eru óumdeildur grunnur sjálfvirkrar stýringar.

Hvað gerir hleðslustöð „snjalla“ í dag

Fyrir tíu árum var hleðslustöð fyrir rafbíla safn hleðslutækja sem tengd voru við mæli. Hver hleðslustöð samdi um aflgjafann sjálfstætt við ökutækið, stöðin tók þann hámark sem hún náði og rekstraraðilinn greiddi út tjónið í lok mánaðarins. Snjall BESS-miðstöð er uppbyggð öðruvísi: hvert aflflæði er mælt, hver ákvörðun er fínstillt og stöðin hegðar sér eins og ein stjórnanleg eign.

Skilgreinandi eiginleikar snjallmiðstöðvar eru:

1. Mælingar í rauntímaaf álagi á staðnum, hleðslustöðu rafhlöðunnar (SoC), afli hleðslutækisins og — þar sem við á — sólarorkuframleiðslu. 2.Spáeftirspurnar eftir ökutækjum, sólarorkuframleiðslu og gjaldskrárglugga. 3.Hagræðingsem leysir lægsta kostnað eða hæstu tekjur innan efnislegra og samningsbundinna marka. 4.Framkvæmdsem sendir stjórnmerki til hleðslutækja, rafhlöðueiningarinnar (PCS) og tengipunkts raforkukerfisins. 5.Fylgnimeð samningum um tengingu við raforkunet, mælingarreglum og kröfum um netöryggi.

Hleðslustöð án þessara eiginleika er einfaldlega stærra hleðslustöðva. Með þeim verður hún orkuauðlind þar sem rekstraraðilinn getur lofað veitunni flatri álagsuppsetningu og afhent hana.

EMS stigveldið: Staðsetningarstjóri, hleðslunet, raforkukerfisbrún

Snjall orkustjórnun starfar á þremur innfelldum lögum og bestu útfærslurnar halda öllum þremur samhæfðum:

Lag 1 — Staðsetningarstjóri (EMS).Umhverfis- og slysakerfið (EMS) tekur ákvarðanirnar. Það tekur við gögnum um gjaldskrár, heilsufarsbreytur rafhlöðunnar, stöðu hleðslutækja og spágögnum og birtir síðan afhendingaráætlun: hleðslu-/afhleðslustillingar rafhlöðunnar, aflmörk fyrir hvern hleðslutæki og innflutningsmarkmið fyrir raforkukerfið. Umhverfis- og slysakerfi fyrir atvinnuhúsnæði uppfæra þessa áætlun á 1–15 mínútna fresti, allt eftir sveiflum á markaði.

Lag 2 — Hleðslunet.Hleðslutæki framkvæma áætlunina í gegnum OCPP. Í OCPP 2.0.1 getur EMS stillt breytileg aflmörk fyrir hverja hleðslulotu í rauntíma og takmarkað einstakar lotur til að halda hleðslustaðnum innan marka sinna. Þetta er sá aðferð sem breytir 500 kVA tengingu í 960 kW hleðslustöð: hleðslutæki ganga á fullum afköstum þegar rafhlaðan tæmist og minnka þegar hún tæmist ekki.

Lag 3 — Ristbrún.Tengipunkturinn sendir mælingargögn og, í snjallnetsforritum, tekur við utanaðkomandi merkjum - eftirspurnarsvörun, uppboðum á afkastagetu eða verðpúlsum á notkunartíma. EMS-kerfið meðhöndlar þetta sem takmarkanir eða verðinntak í hagræðingu sinni.

Bilunaraðferðin sem ber að forðast er einangruð stjórnun: ef rafhlaðan er stjórnað af einum framleiðanda, hleðslutækjum af öðrum og sólarorku af þriðja, þá er enginn ein hagræðingaraðili til staðar. Þess vegna skila samþættar [BESS hleðslustöðvar](https://www.midapower.com/bess-charging-station/) pallar - þar sem rafhlaðan og hleðslutækin fylgja rafhlaðanum og hleðslutækjunum - stöðugt betri árangri en bestu hleðslutækin sem eru boltuð saman á staðnum.

Álagsstjórnun: Hámarksröndun og álagsfærsla

Tvær öflugu aðferðirnar í orkustjórnun BESS-miðstöðvarinnar eru að draga úr álagsnýtingu og að færa álagið til. Þær eru oft ruglaðar saman en þær miða á mismunandi gjaldskrárþætti.

Rakstur á hámarkisetur hámarks 15 mínútna hámarksafköst á raforkukerfinu fyrir hleðslustöðina. EMS-kerfið fylgist með breytilegu afkastagetu eftirspurnar; þegar áætlaður hámark nálgast hámarkið tæmir það rafhlöðuna við nauðsynlega afköst. Ávinningurinn er sá að forðast eftirspurnarhleðslu - yfirleitt stærsti stjórnanlegi kostnaðurinn á reikningi hleðslustaðar. Í hleðslustöð með 1,2 MW hámark og 15 $/kW gjaldskrá sparar það 54.000 $ á ári að skera niður 300 kW.

Álagsfærslafærir orkunotkun yfir tíma. Rafhlaðan hleðst utan háannatíma (þegar orkan er $0,03–$0,06/kWh) og knýr hleðslutæki á háannatíma (þegar orkan er $0,15–$0,30/kWh). Ávinningurinn er lækkun orkukostnaðar auk, á sumum mörkuðum, tekna af arbitrage.

Taflan hér að neðan ber saman aðferðirnar eftir markmiði, stjórnunarkveikjara og dæmigerðum sparnaði:

Vel stillt orkustjórnunarkerfi keyrir nokkur af þessu samtímis: að skera af hámarksspennu, færa álag yfir gjaldskrárglugga og bregðast við DR-atburðum þegar verðið er rétt.

Eftirspurnarsvörun og V2G: Geymsla sem raforkukerfi

Auk mælisins getur BESS-miðstöð tekið þátt í þjónustu við raforkukerfið sem greiðir fyrir sveigjanleika. Eftirspurnarsvörun (DR) greiðir starfsstöðvum fyrir að draga úr notkun – eða flytja út orku – þegar álag er á raforkukerfið. BESS-stöð með 240 kW afkastagetu sem getur losað sig við álag í fjórar klukkustundir stendur fyrir næstum 1 MWh af sveigjanleika sem hægt er að senda, að verðmæti 12.000–36.000 Bandaríkjadala á ári á virkum DR-mörkuðum.

Ökutæki-til-nets raforkuver (V2G) útvíkkar sömu rökfræði yfir á sjálfan vörubíla- eða rútuflotann. Með tvíátta hleðslustöðvum og ökutækjum sem uppfylla ISO 15118 staðalinn getur stöð safnað saman rafhlöðum úr kyrrstæðum ökutækjum sem sýndarorkuver. Þetta er flóknara í rekstri — takmarkanir á framboði flotans verða að vera virtar — en það breytir stærstu vannýttu eigninni (rafhlöðum úr kyrrstæðum flota) í tekjur. Flestir rekstraraðilar innleiða V2G í áföngum eftir að hámarksnýting og DR hafa sannað sig, þar sem þau krefjast engra samvinnu við ökutækið.

Gervigreindarbundin áætlanagerð og forspárstýring

Stöðug, reglubundin raforkuumsjón — „útskrift frá kl. 16 til 21“ — skilar peningum eftir því að raunveruleg álag og verð eru breytileg frá degi til dags. Spár bæta við spám: raforkuumsjónarkerfið spáir fyrir um hleðsluþörf morgundagsins út frá fjarskiptabúnaði flotans, sólarorkuframleiðslu úr veðurgögnum og verði út frá gjaldskráardagatölum, og hámarkar síðan rafhlöðuáætlunina yfir allt tímabilið.

Vélanámsúrbætur ganga lengra, læra vikuleg mynstur staðar og aðlaga afgreiðslustefnuna sjálfkrafa. Mælanleg áhrif á rekstrarmiðstöðvum eru meðal annars:

• 10–20% viðbótarkostnaðarlækkunumfram reglubundna sendingu, frá betri tímasetningu rafhlöðuhringrása;
• Færri rafhlöðuhringrásir á hverja kílóvattstund sem er afhent, lengja líftíma með því að aðlaga útskriftarafl að raunverulegu álagi;
• Bætt samræmi við hámarksþaká óvenjulegum dögum (frídögum, hitabylgjum, viðburðum) sem reglur missa af.

Fyrir [2 MWh 960 kW megavatta BESS hleðslustöð](https://www.midapower.com/2mwh-960kw-bess-charging-station-megawatt-ev-charger-solar-battery-storage-system-product/), þar sem ein illa tímasett lota getur kostað hundruð dollara í rýrnun auk þess að auka eftirspurn, er forspárstjórnun ekki munaður - heldur rekstrarstaðallinn.

Samvirkni samskiptareglna: OCPP 2.0.1 og ISO 15118

Sérhver snjallstefna sem lýst er hér að ofan byggir á því að sjúkraflutningamenn tali sameiginlegt tungumál með hleðslustöðvum og ökutækjum. Þrjár samskiptareglur skilgreina það tungumál:

• OCPP 2.0.1— staðallinn fyrir hleðslutæki og bakhlið. SmartCharging virkni þess gerir EMS kleift að stilla aflmörk fyrir hverja lotu, færslustýringar og tækjastjórnun lítillega. Það kemur í stað OCPP 1.6J fyrir nýjar miðstöðvar vegna betra öryggis (TLS), betri bilanameðferðar og innbyggðrar snjallhleðslu.
• ISO 15118— staðallinn fyrir tengingu ökutækis við hleðslutæki. Tengdu og hleðdu staðfestir ökutækið og samskiptareglurnar flytja stöðu rafhlöðunnar og hleðslutakmarkanir til sjúkraflutningaþjónustunnar, sem gerir kleift að hámarka hleðslulotur frekar en hleðslu á föstu verði.
• IEC 61851— grunnstaðallinn fyrir EVSE-merkjagjöf sem allir nútíma hleðslutæki innleiða og sem OCPP og ISO 15118 útvíkka.

Að tilgreina öll þrjú við kaup er ódýrasta einstaka tryggingin sem eigandi miðstöðvar getur keypt. Það tryggir að [BESS fyrir rafknúna innviði](https://www.midapower.com/news/bess-for-ev-infrastructure-fast-flexible-and-grid-friendly-ultra-fast-charging-solutions/) geti verið rekin af hvaða nútíma raforkuumsjónarkerfi sem er, geti tekið þátt í framtíðar DR-áætlunum og geti tekið við ökutækjum frá hvaða framleiðanda sem er án millistykkis.

Niðurstaða

Snjöll orkustjórnun er það sem aðgreinir BESS-miðstöð frá haug af rafhlöðum. Orkustjórnunarkerfið – vopnað rafhleðslustöðvum með áherslu á hámarksnýtingu, kraftmikilli álagsstjórnun, gjaldskrárvitaðri áætlanagerð og opnum samskiptareglum – breytir geymslu í kostnaðar- og tekjusparnaðarvél, en heldur öllum hleðslutækjum hlaðnum. Rekstraraðilar ættu að forgangsraða samþættum vettvangi fram yfir íhlutakaup, staðla OCPP 2.0.1 og ISO 15118 og byrja á hámarksnýtingu áður en þeir bæta við arbitrage, DR og að lokum V2G. Stefnumótunin er sannað, mælanleg og í auknum mæli munurinn á hleðslustöð sem lifir af gjaldskráarumhverfi sitt og einni sem dafnar í því.

Algengar spurningar

1. Hvað gerir sjúkraflutningaþjónusta í raun og veru í BESS hleðslustöð?EMS-kerfið ákveður stöðugt hvenær á að hlaða rafhlöðuna, hversu mikla orku hvert hleðslutæki má nota og hvenær á að tæma hana – og bjartsýni miðað við gjaldskrárglugga, hámarksnet og eftirspurn ökutækja. Það er hugbúnaðarheilinn í miðstöðinni.

2. Hversu mikið getur snjall orkustjórnun sparað á hleðslustöð?Algengar niðurstöður eru 20–40% lægri heildarorkukostnaður, með 30–50% lækkun á eftirspurnargjaldi og 10–25% lækkun á orkukostnaði vegna tilfærslu álags. Sparnaður eykst með árásargirni gjaldskráa.

3. Hver er munurinn á álagsbreytingu (peak shaving) og álagsbreytingu (load shifting)?Með því að minnka hámarksnotkunina er hægt að takmarka 15 mínútna notkun raforkukerfisins til að lækka eftirspurnargjöld; með því að færa álagið yfir á ódýrari gjaldskrárglugga til að lækka orkugjöld. Báðar aðferðirnar nota rafhlöðuna en leysa mismunandi reikningsþætti.

4. Þarf ég OCPP 2.0.1, eða eru 1.6J nóg?OCPP 2.0.1 er eindregið mælt með fyrir nýjar miðstöðvar: hún bætir við TLS-öryggi, innbyggðri snjallhleðslu og betri tækjastjórnun. OCPP 1.6J er enn í lagi fyrir endurbætur en takmarkar sjálfvirkni og þátttöku í DR í framtíðinni.

5. Hvernig gerir virka álagsstjórnun mér kleift að hlaða of stóra hleðslutæki?EMS-kerfið setur hámark á heildarafl staðarins við hámarksafköst tengingar við raforkukerfið og forgangsraðar hleðslustöðvum, þannig að 500 kVA tenging getur hýst 960 kW af hleðslutækjum — hvert þeirra keyrir á fullum afli svo lengi sem heildaraflið er innan hámarksafkastagetu.

6. Getur BESS-miðstöð aflað sér tekna með eftirspurnarviðbrögðum?Já, þar sem rafhlaða er í boði. 240 kW rafhlaða getur losað um 1 MWh á fjögurra tíma atburði og aflað sér 50–150 Bandaríkjadala á kW-ár á virkum mörkuðum með raforkubreytingar.

7. Er tenging ökutækja við raforkukerfið raunhæf á bílastæðum flotans í dag?Í auknum mæli, með tvíátta hleðslutækjum og ISO 15118 ökutækjum, en það eykur rekstrarflækjustig. Flestir rekstraraðilar koma V2G í notkun eftir að hámarksálag hefur verið minnkað og DR hefur verið komið á, og meðhöndla kyrrstæða flota rafhlöður sem framlengingu á BESS á staðnum.