Investicijų grąžos didinimas: bendrųjų išlaidų mažinimas naudojant BESS infrastruktūrą

Greitas atsakymas

Baterijų energijos kaupimas (BESS) pagerina nuolatinės srovės greitojo įkrovimo stotelių investicijų grąžą, slopindamas tris didžiausius bendrųjų eksploatavimo sąnaudų (TCO) veiksnius: paklausos mokesčius, energijos įsigijimą ir tinklo prijungimo mokesčius. Įprastame 480 kW greitojo įkrovimo centre vien paklausos mokesčiai gali sudaryti 30–70 % mėnesio sąskaitos už elektrą; tinkamai parinktas BESS sumažina šiuos pikus, perkelia energijos pirkimą į ne piko valandas ir leidžia stočiai atidėti arba sumažinti transformatorių atnaujinimus, kurie įprastai kainuoja 50 000–200 000 JAV dolerių. Dėl to BESS įrengtos įkrovimo infrastruktūros atsipirkimo laikotarpis paprastai būna 4–7 metai, palyginti su 8–12 metų, jei tai tik elektros tinklas, neįskaičiuojant atsparumo ir veikimo laiko naudos. Todėl investicijų grąžos didinimas prasideda nuo projektavimo stalo: kaupimo įrangos dydis nustatomas pagal faktinę apkrovos kreivę, o ne pagal įrengtos įkroviklio galią.

Svarbiausios išvados

• Paklausos mokesčiai, o ne energijos kiekis, lemia nuolatinės srovės greitojo įkrovimo eksploatavimo išlaidas – BESS piko mažinimas yra didžiausias TCO svertas.
• Elektros tinklo prijungimas ir transformatorių atnaujinimas dažnai yra didžiausios atskiros kapitalinės išlaidos; BESS jas sumažina arba atideda.
• Energijos arbitražas ir saulės energijos savarankiškas vartojimas sukuria antrą pajamų / sąnaudų sluoksnį, be to, kad sumažintų piko išlaidas.
• Su eksploatacinėmis sąnaudomis susiję sprendimai – šilumos valdymas, akumuliatorių degradacija, OCPP valdymas ir priežiūros sutartys – tyliai lemia 10 metų bendrąją nuosavybės kainą (TCO).
• Investicijų grąžos modeliai turėtų lyginti objektą su jo baziniu rodikliu, apskaičiuotu tik tinkle, ir matuoti atsipirkimą pagal papildomas kapitalines išlaidas, o ne pagal visą projektą.

Dauguma operatorių klysta dėl sąnaudų struktūros

480 kW nuolatinės srovės greitojo įkrovimo stotelė retai kada suvartoja 480 kW. Parko ir viešojo įkrovimo stotelių apkrova yra staigiai svyruojanti: greitkelio mazgas gali vidutiniškai išnaudoti 30–40 % energijos, tačiau visa galia sunaudojama 15–30 minučių, kai vienu metu įkraunamos šešios transporto priemonės. Komunalinės paslaugos apmokestina ne vidutinę, o didžiausią paklausą per paklausos mokesčius – paprastai 5–20 JAV dolerių už kW per mėnesį, be tūrinių energijos tarifų. 480 kW paklausos padidėjimas, kurį buvo galima sumažinti iki 240 kW, operatoriui kainuoja 1 400–5 800 JAV dolerių per mėnesį išvengiamų mokesčių, tai yra 17 000–70 000 JAV dolerių per metus pagal vieną skaitiklį.

Štai kodėl vien tik elektros tinklu pagrįsto įkrovimo ekonomika žlunga dideliu mastu: vos tik įrengiama keletas didelės galios įkroviklių, paklausos ir įkrovimo kreivė statėja greičiau nei auga pajamos. Akumuliatorių kaupimas šią kreivę nutraukia. Įkroviklis per naktį įkraunamas ne piko metu, o tada iškraunamas objekto piko metu, taip apribojant matuojamą paklausą iki sutartinio lygio. Matematika yra deterministinė – ji nepriklauso nuo svyruojančių energijos kainų ar vyriausybės subsidijų, – todėl ji yra bet kokio patikimo TCO modelio pagrindas.

TCO anatomija: kur pinigai dingsta per 10 metų

Įkrovimo aikštelės bendrosios išlaidos (BCO) skirstomos į keturis segmentus. Operatoriai paprastai optimizuoja mažiausią segmentą (įrangos kainą), ignoruodami tris dominuojančius.

Ši įžvalga nemaloni, bet išlaisvinanti: įkrovimo įranga nėra dominuojanti išlaidų dalis. Įkrovimo aikštelės operatorius, kuris derasi dėl 10 % nuolaidos įkroviklio kainai, sutaupo mažiau nei tas, kuris sumažina paklausos mokesčius 40 %. Įkrovimo sistemų infrastruktūra yra vienintelis komponentas, kuris vienu metu sumažina energijos, tinklo ir veiklos sąnaudų skirtumus.

Kur kainuoja BESS atakos: trys mechanizmai

1. Paklausos ir mokesčio sumažinimas (inkaras)

EMS nuolat prognozuoja objekto apkrovą ir iškrauna akumuliatorių prognozuojamų pikų metu, palaikydama išmatuotą kW žemiau sutartyje numatytos ribos. Poveikis dar labiau padidėja, nes kiekvienas sumažintas kW taip pat sumažina komunalinių paslaugų įmonės atsiskaitymo poreikio daugiklį, naudojamą perdavimo ir paskirstymo mokesčiams pagal daugelį tarifų.

2. Energijos arbitražas ir saulės energijos vartojimas savo reikmėms

Ta pati baterija, kuri sumažina piko metu įkrautų prekių kiekį, kai energija pigiausia – naudojant naktinius tarifus arba vidurdienio saulės energijos perteklių, kai objekte yra ant stogo ar stogelio įrengtos fotovoltinės baterijos. Kiekviena kWh, perkelta nuo piko iki ne piko kainos, apima tarifų skirtumą, paprastai 0,05–0,20 USD/kWh. Vien tik arbitražo sluoksnis, kai 625 kWh baterija įkraunama per 300 ciklų per metus, gali sudaryti 9 000–37 000 USD per metus, priklausomai nuo rinkos.

3. Tinklo atnaujinimo atidėjimas

Naujų didelės galios objektų prijungimo prie elektros tinklų tyrimuose transformatorių atnaujinimas dažnai kainuoja 50 000–200 000 JAV dolerių, o įgyvendinimo terminas – 12–18 mėnesių. Didžiausios galios elektros energijos tiekimo sistemos (BESS), garantuojančios, kad objektas iš tinklo niekada nesunaudos daugiau nei, tarkime, 300 kW galios, 1 000 kVA jungtį paverčia 400 kVA jungtimi – dažnai visiškai panaikinant atnaujinimo poreikį ir sutrumpinant projekto terminus daugiau nei metais. Tai yra bendros nuosavybės išlaidų sumažinimas kapitalo pusėje ir dažnai yra lemiamas veiksnys apleistų objektų su ribotais tiekimo tinklais atveju.

Investicijų grąžos scenarijus: 480 kW mazgas su 625 kWh BESS

Pateiksiu konkretų palyginimą. A vieta yra tik elektros tinklu prijungtas 480 kW greitkelio mazgas (keturios 120 kW įkrovikliai). B vieta yra tas pats mazgas ir 625 kWh [integruota BESS įkrovimo stotelė] (https://www.midapower.com/bess-charging-station/) su 300 kW elektros tinklo jungtimi. Abi vietos aptarnauja identišką srautą: 150 įkrovimo seansų per dieną, vidutinė įkrovimo seanso galia – 30 kWh.

Šie skaičiai yra iliustraciniai, tačiau kryptingai patikimi, nepaisant JAV ir ES tarifų struktūrų: BESS stotis sumažina metines su energija susijusias veiklos sąnaudas maždaug 20–30 %, išvengia penkiaženklių prijungimo išlaidų ir atgauna papildomas kapitalines išlaidas maždaug per 4–6 metus. Visa kita yra marža, be to, centras yra atsparus sutrikimams, o tai apsaugo pajamas tinklo įvykių, kurie sustabdytų tik tinklu veikiančio konkurento veiklą, atveju.

Veiklos išlaidos, kurios tyliai naikina investicijų grąžą

Pirkimo kaina yra masalas; veiklos išlaidos – spąstai. Penki operaciniai sprendimai lemia, ar BESS aikštelė pasieks sumodeliuotą atsipirkimo rodiklį:

1. Šiluminis valdymas.Ličio akumuliatorių galia sumažėja esant aukštesnei nei 35 °C ir žemesnei nei 0 °C temperatūrai. Skysčiu aušinamos sistemos išlaiko vardinę galią esant 50 °C aplinkos temperatūrai; oru aušinamos sistemos praranda 10–25 % pralaidumo vasaros piko metu – būtent tada, kai apkrova yra didžiausia. Nurodykite [skysčiu aušinamus galios modulius](https://www.midapower.com/liquid-cooled-power-module/) ir akumuliatoriaus šilumos valdymą, atitinkantį jūsų klimatą. 2.Baterijų ciklinio perjungimo disciplina.Kiekvienas pilnas lygiavertis ciklas sunaudoja nedidelę akumuliatoriaus veikimo laiko dalį. EMS turi apriboti iškrovimo gylį iki finansinio modelio numatomo lygio (paprastai 80–90 % iškrovimo gylio, 6000+ ciklų). Apsauginės juostos drausmė – tai nemokami pinigai. 3.Programinės įrangos ir valdymo mokesčiai.Su OCPP suderinamos valdymo platformos ima mokestį už kiekvieną įkroviklį per mėnesį. Rinkitės platformas, kurios sujungia BESS, įkroviklius ir matavimo duomenis vienoje srityje – platformos fragmentacija tyliai prideda 100–500 USD už prievadą per metus. 4.Profilaktinė priežiūra ir gedimų šalinimas.Skysčio aušinimo kilpoms, kontaktoriams ir apsaugos relėms reikalinga reguliari priežiūra. Vienas neplanuotas 480 kW mazgo elektros energijos tiekimo nutraukimas gali kainuoti daugiau nei metinė priežiūros sutartis dėl prarastų sesijos pajamų ir komunalinių paslaugų baudų. 5.Garantijos suderinimas.Baterijų garantijos nurodomos ciklais arba metais, atsižvelgiant į tai, kas įvyksta anksčiau. Garantijos terminą derinkite su arbitražo / piko skutimosi ciklo biudžetu, kitaip baterijos garantijos metai pasibaigs anksčiau nei įkroviklis.

Įsigijimo ir projektavimo pasirinkimai, apsaugantys investicijų grąžą

Sprendimai, kurie maksimaliai padidina investicijų grąžą, priimami prieš užsakymą, o ne po to:

• Saugyklos dydį parinkite pagal apkrovos kreivę, o ne pagal įkroviklio specifikacijų lentelę.Modeliuokite faktinį objekto paklausos profilį 12 eksploatavimo mėnesių laikotarpiui. 625 kWh akumuliatorius gali kompensuoti 480 kW mazgo pikus; 261 kWh įrenginys tinka 120–200 kW objektui. Per didelis pajėgumas švaisto kapitalines išlaidas, o per mažas pajėgumas palieka neapmokestinamas paklausos sąskaitas.
• Pirmenybę teikite integruotoms sistemoms.[Integruotas BESS įkroviklis](https://www.midapower.com/integrated-bess-charger/) – akumuliatorius, EMS, energijos konversija ir nuolatinės srovės įkrovikliai vienoje architektūroje – sumažina inžinerijos, paleidimo ir integravimo riziką, palyginti su komponentų sujungimu iš keturių tiekėjų. Mažiau sąsajų reiškia mažiau gedimų taškų ir vieną garantijos savininką.
• Sukurkite modulinį principą.[Konteinerinėse ir spintose veikiančiose BESS sistemose](https://www.midapower.com/bess-charger-container/) galima plėsti pajėgumus augant srautui, taip apsaugant nuo perkrovos šiandien ir nuo prarastų išteklių rytoj.
• Pirmiausia sumodeliuokite tinklo jungtį.Prieš galutinai nustatydami įkroviklių skaičių, paprašykite atlikti komunalinių paslaugų sujungimo tyrimą. Skirtumas tarp „atnaujinimo nereikia“ ir „1 000 kVA atnaujinimas“ gali viršyti visą BESS biudžetą.
• Patikrinkite atitiktį tinklo kodekso reikalavimams.Inverterio sertifikavimas (CE, UL arba vietiniai tinklo kodai) ir apsauga nuo salų veikimo lemia, ar objektas gali būti teisėtai eksploatuojamas ir eksportuojamas. Netinkama įranga gali sustabdyti paleidimą mėnesiams.

DUK

1. Koks yra įprastas BESS įkrovimo stotelėje atsipirkimo laikotarpis?Vietovėse, kuriose taikomi dideli paklausos mokesčiai (8 USD ir daugiau/kW per mėnesį), papildomos BESS kapitalinės išlaidos paprastai atsiperka per 4–7 metus, sumažinant piko kainas, arbitražą ir elektros tinklo mokesčius. Vietovėse, kuriose taikomi fiksuoti tarifai arba nėra paklausos mokesčių, kaupimui pateisinti reikalingas energijos arbitražas arba atsparumo vertė.

2. Kiek BESS gali sumažinti paklausos mokesčius?Tinkamo dydžio sistema paprastai sumažina išmatuotą piko apkrovą 30–60 %, o tai tiesiogiai reiškia taupymą pagal poreikį ir krūvį. Sumažėjimas priklauso nuo akumuliatoriaus galios ir piko apkrovos santykio bei objekto iškrovimo lango.

3. Ar BESS sumažina reikalingo tinklo jungties dydį?Taip. Energijos kaupimas leidžia objektui gauti ribotą, plokštesnį tinklo profilį. Daugelis operatorių sumažina jungčių galią nuo 1 000 kVA iki 400–500 kVA, taip pašalindami transformatorių atnaujinimus, kurių vertė siekia 50 000–200 000 JAV dolerių, ir sutrumpindami projektų terminus.

4. Kokią TCO dalį sudaro paklausos mokesčiai?Nuolatinės srovės greitojo įkrovimo stočių atveju paklausa ir tinklo mokesčiai paprastai sudaro 30–70 % mėnesio sąskaitos už elektrą ir 40–60 % 10 metų bendrosios nuosavybės išlaidų, kartu su energijos sąnaudomis. Tai yra didžiausia įmanomų spręstinų išlaidų kategorija.

5. Kaip baterijos veikimo sutrikimas veikia investicijų grąžos modelį?Degradacija lemia, kiek ciklų akumuliatorius atlaiko per savo gyvavimo laiką. Finansiniuose modeliuose turėtų būti daroma prielaida, kad iškrovimo gylis yra 80–90 %, o skysčio ir terminio valdymo sistema veikia su 6000 ir daugiau ciklų; karšto klimato sąlygomis oru aušinamos sistemos gali atlaikyti 20–30 % mažiau ciklų, proporcingai pailgindamos atsipirkimo laiką.

6. Ar verta papildomai kainuoti BESS naudojant skystį aušinant?Daugumoje komercinių klimato sąlygų – taip. Skysčio aušinimas palaiko vardinį pralaidumą esant aukštai aplinkos temperatūrai, pailgina ciklo trukmę ir sumažina su terminiu poveikiu susijusių gedimų skaičių. Vietose, kuriose vasaros piko metu temperatūra viršija 30 °C, pralaidumo ir ilgaamžiškumo padidėjimas paprastai viršija kapitalinių išlaidų priedą per trejus metus.

7. Ar BESS infrastruktūrą galima įrengti esamoje įkrovimo aikštelėje?Taip. Konteineriniai ir spinteliniai BESS įrenginiai integruojami su esama AC arba DC magistralių infrastruktūra, o OCPP reikalavimus atitinkančios EMS platformos gali būti montuojamos ant senesnių įkroviklių. Modernizavimas yra įprastas tais atvejais, kai tinklo pajėgumas arba paklausos mokesčiai riboja esamos stoties pelningumą.