Tinklo stabilumo stiprinimas naudojant paskirstytus BESS tinklus

Greitas atsakymas:Paskirstytieji BESS tinklai stiprina tinklo stabilumą, dislokuodami daug mažesnių [akumuliatorių kaupimo įrenginių](https://www.midapower.com/energy-storage-charging-station) visame regione – automobilių parko depuose, greitkelių įkrovimo centruose, komerciniuose pastatuose ir saulės energijos vietose – ir sujungdami juos per energijos valdymo programinę įrangą į virtualią elektrinę (VPP), kuri teikia dažnio reguliavimo, įtampos palaikymo, piko mažinimo ir atsparumo paslaugas tinklo operatoriui. Kadangi atsakas įvyksta vietoje (dažnio atsakas įvyksta per mažiau nei sekundę, įtampos atsakas – akimirksniu), paskirstytas kaupimas lenkia dideles centralizuotas elektrines greičio ir patikimumo požiūriu, ir jam nereikia naujų perdavimo koridorių. Savininkams kiekvienas paskirstytas įrenginys gauna daug pajamų srautų – pajėgumų mokėjimus, energijos arbitražą, paklausos ir mokesčių taupymą bei pajamas iš pagalbinių paslaugų, – o visas tinklas tampa lanksčiausiu tinklo turtu. Europos ir Šiaurės Amerikos rinkos jau moka 30–120 USD/MW-h už greitą dažnio atsaką, todėl paskirstyti BESS tinklai yra vienas sparčiausiai augančių tinklo infrastruktūros segmentų.

Svarbiausios išvados:

• Paskirstytieji BESS tinklai tūkstančius mažų kaupimo įrenginių paverčia vienu lanksčiu tinklo turtu, teikdami paslaugas, kurioms centralizuotos elektrinės negali prilygti greičiu ar vieta.
• Dažnio reguliavimas yra vertingiausia paslauga: už mažiau nei sekundę trunkantį atsaką pagrindinėse rinkose gaunama 30–120 USD/MW-h pajėgumų mokėjimų.
• Agregavimo sluoksniai (EMS + VPP platformos + OCPP 2.0.1 + ISO 15118) paverčia išsklaidytas baterijas vienu dispečeriniu ištekliumi.
• Tie patys paskirstytieji įrenginiai pirmiausia aptarnauja savo priimančiąją stotį – taip 20–40 % sumažindami paklausos mokesčius – ir tik tada parduoda lankstumą tinklui.
• Modulinė, standartinio protokolo saugojimo įranga yra įgalinantis sluoksnis: tik standartizuoti įrenginiai gali būti ekonomiškai efektyviai jungiami dideliu mastu.

Kodėl tinklo stabilumas tampa paskirstyta problema

Regioninis tinklo operatorius pietinėse JAV stebi vakarinį įtampos šuolį: saulės energijos gamyba mažėja, oro kondicionavimo apkrova didėja, o 30 minučių grynosios apkrovos gradientas kasmet didėja, nes atsinaujinantys energijos šaltiniai išstumia šilumines elektrines. Anksčiau operatoriaus įrankiai – dideli dujų kaupimo taškai ir centralizuotas kaupimas – yra brangūs statyti, lėtai reaguoja (2–10 minučių) ir yra toli nuo perpildytų paskirstymo linijų, kur iš tikrųjų kyla įtampos problemų. Tuo tarpu kiekvienas elektromobilių įkrovimo mazgas, komercinis stogas ir logistikos sandėlis regione yra potencialus nenaudojamas kaupimo turtas.

Tinklo stabilumas tampa paskirstyta problema dėl trijų struktūrinių priežasčių. Pirma, atsinaujinančiosios energijos skverbtis mažina sinchroninę inerciją: dažnio nuokrypiai didėja ir atsiranda greičiau, todėl reikia reaguoti per kelias sekundes, o ne minutes. Antra, gamyba persikelia į paskirstymo ribą (stogus montuojančios saulės baterijos, bendruomenės kaupimas), todėl įtampos ir perkrovos problemos lokalizuojasi tiekimo linijose, kurių centrinės elektrinės nemato, jau nekalbant apie taisymą. Trečia, perdavimo plėtra yra lėta ir brangi – nauji koridoriai užtrunka 7–10 metų ir reikalauja milijardų investicijų, o paskirstytos baterijos prireikus įdiegiamos per kelis mėnesius. Rezultatas – tinklo architektūra, kurioje stabilumo paslaugas vis dažniau teikia mažų, koordinuotų kaupimo įrenginių parkai, o ne kelios didelės elektrinės.

Tinklo paslaugų anatomija: ką iš tikrųjų parduoda paskirstytoji BESS

Paskirstytieji BESS padaliniai gauna pajamas parduodami šešias skirtingas paslaugas, kurių kiekviena turi savo atsako laiką, trukmę ir rinkos struktūrą:

Dažnio reguliavimas yra pagrindinė paslauga, nes ji monetizuoja pagrindinį paskirstytųjų akumuliatorių pranašumą: greitį. Ličio jonų akumuliatorius gali pasiekti visą galią nuo nulio per mažiau nei 100 milisekundžių ir išlaikyti šią galią neribotą laiką – tai galimybė, kurios šiluminės elektrinės negali pasiekti ir už kurią rinkos moka didesnes kainas. Įtampos palaikymas išnaudoja lokalumą: ant perpildyto tiektuvo pastatytas akumuliatorius reguliuoja įtampą tiksliai ten, kur jos reikia, išvengiant nuotolinio įpurškimo nuostolių ir vėlavimo.

Centralizuota ir paskirstyta: architektūros palyginimas

Palyginimas paaiškina pramonės judėjimo kryptį: nors centralizuotos elektrinės išlieka būtinos dideliam energijos kaupimui, ribinė investicijų į tinklo stabilumą dalis vis dažniau skiriama paskirstytiesiems tinklams, nes juos greičiau pastatyti, jie pigesni už MW ir iš esmės atsparesni.

Architektūra: kaip orkestruojamas paskirstytas BESS tinklas

Paskirstytas BESS tinklas yra trijų sluoksnių sistema.aparatinės įrangos sluoksnisyra standartizuotų kaupimo įrenginių – akumuliatorių blokų, dvikrypčių maitinimo modulių ir įkroviklių – parkas, kiekvienas su vietine BMS sistema ir apsauga.valdymo sluoksnisyra objekto lygmens EMS, kuri optimizuoja pagrindinės objekto paklausą ir įkrovą, palaiko akumuliatoriaus laisvą resursą ir pateikia standartinę sąsają tinklo komandoms.agregacijos sluoksnisyra VPP / paskirstytųjų energijos išteklių valdymo sistema (DERMS), kuri sujungia šimtus ar tūkstančius vienetų į vieną valdomą portfelį ir siūlo juos rinkoms.

Trys protokolų standartai užtikrina sluoksnių sąveikumą:

• OCPP 2.0.1valdo įkroviklio ir saugyklos valdymą visame tinkle, pridėdamas TLS saugumą ir standartizuotus išmaniojo įkrovimo primityvus, kurių trūksta senesnėse 1.6J versijose.
• ISO 15118 (įskaitant -20)išplečia parką iki transporto priemonių akumuliatorių, todėl [V2G palaikančios elektromobilės](https://www.midapower.com/30kw-40kw-v2g-charging-module-bidirectional-ac-dc-converter-product/) depuose tampa papildomais paskirstytaisiais pajėgumais.
• OpenADR 2.0b / DNP3 / IEC 61850Prijunkite agregavimo sluoksnį prie komunalinių paslaugų teikėjų ir perdavimo sistemos operatorių DR įvykių, reguliavimo signalų ir telemetrijos tikslais.

Inžinerinis principas yra tas, kad kiekvienas įrenginys turi būti individualiai pelningas savo priimančiojoje vietoje – dėl paklausos ir mokesčių santaupų, arbitražo ir mokesčių už paslaugas pajamų – prieš tai, kai jis kada nors bus nukreiptas tinklo paslaugoms. Tinklo pajamos yra teigiamas veiksnys; objekto ekonomika yra pagrindas. Būtent tai daro paskirstytus tinklus pelningus: kiekvieno įrenginio verslo planas nepriklauso nuo nepastovių pagalbinių paslaugų kainų.

Realaus pasaulio diegimo modeliai

Dabartiniuose paskirstytuose BESS tinkluose dominuoja trys diegimo modeliai, kurių kiekvienas susieja saugyklą su fiziniu naudojimo atveju.

Autoparko depai ir įkrovimo centrai.Baterija saugoma depo riboto įkrovimo metu, o ne darbo valandomis ji parduodama reguliavimo pajėgumais. MIDA [482 kWh/320 kW](https://www.midapower.com/320kw-482kwh-bess-charger-mobile-ev-charging-station-energy-storage-system-product/) ir [625 kWh/400 kW integruotos stotys](https://www.midapower.com/400kw-625kwh-bess-charger-station-mobile-charging-battery-energy-storage-system-product/) atlieka būtent šį vaidmenį: akumuliatorius buferizuoja parko įkrovimą, o VPP sutartis monetizuoja prastovos laikotarpį. Depas, kuriame veikia 30 autobusų, paprastai tinklui tiekia 500 kW–1,5 MW lanksčių pajėgumų be jokios specialios saugojimo vietos.

Kelių ir komercinių automobilių apmokestinimo centrai.Kelios 120–400 kW stotys koridoriuje jungiamos į regioninį portfelį, užtikrinant piko mažinimą kiekvienoje vietoje ir dažnio reguliavimą perdavimo sistemos operatoriui. Kadangi techninė įranga yra standartizuota ir suderinama su protokolais, jungimas yra programinės įrangos, o ne techninės įrangos modifikavimas.

Saulės energija integruotos ir autonominės sistemos.Paskirstytieji saulės energijos ir kaupimo įrenginiai, tokie kaip MIDA [200 kWh / 120 kW autonominis saulės energijos MPPT įkroviklis](https://www.midapower.com/200kwh-120kw-mobile-ev-charger-off-grid-solar-mppt-dc-fast-charging-station-product/), užtikrina atsinaujinančios energijos gamybą ir izoliacijos funkciją. Regionuose, kuriuose silpni tinklai, šie įrenginiai teikia atsparumo paslaugą, kurios negali centralizuotas turtas: jie palaiko kritines apkrovas veikiant sutrikus tiekimui.

Verslo modeliai ir pajamų srautai

Operatoriai gauna pajamų iš paskirstytų tinklų per penkis sugrupuotus pajamų srautus:

1. Paklausos ir mokesčio bei energijos arbitražas priimančiojoje vietoje— 20–40 % mažesnis įkrovimo poreikis ir sutaupyta energija pagal TOU (bazinė kaina, pagal kurią apmokama baterija). 2.Dažnio reguliavimas ir pagalbinės paslaugosper PSO sutartis arba dalyvaujant agregatoriams – 30–120 USD/MW-h pajėgumų mokėjimų. 3.Dalyvavimas pajėgumų rinkojekai kaupimas atitinka reikalavimus – metiniai mokėjimai už iškrovimo pajėgumų įsipareigojimą esant trūkumo atvejams. 4.DR ir lankstumo sutartyssu komunalinėmis paslaugomis – mokėjimai už kiekvieną įvykį už suplanuotą tiekimo apribojimą ar įpurškimą. 5.V2G transporto parko paslaugos— transporto priemonių akumuliatoriai, išsiunčiami reguliavimo laikotarpiu, už kuriuos mokama už MWh energijos, be pačios stoties pajėgumų.

Šis sujungimas veikia todėl, kad paslaugos teikiamos skirtingais laiko intervalais: akumuliatorius negali reguliuoti dažnio ir tuo pačiu metu sumažinti piko, tačiau pikas yra 16–18 val., reguliavimo poreikis yra nuolatinis, o naktinio įkrovimo langai yra atskiri – EMS kiekvieną funkciją suplanuoja į atskirą laiko tarpsnį.

Tinklo realybės kūrimas: ką turėtų daryti operatoriai

Paskirstytieji BESS tinklai yra pasiteisinę dideliu mastu, tačiau grąža priklauso operatoriams, kurie įgyvendina pagrindus:

1. Standartizuoti aparatinę įrangą.Pasirinkite vieną modulinę produktų šeimą su OCPP 2.0.1 ir ISO 15118 palaikymu visose svetainėse – agregavimo ekonomika žlugtų, jei kiekvienoje svetainėje būtų naudojami skirtingi protokolai. 2.Pirmiausia kiekvieną padalinį įtvirtinkite priimančiosios vietos ekonomikoje— sutaupytos išlaidos pagal paklausos ir mokesčių santaupas bei pajamos iš mokesčių turi padengti bazinį verslo planą. 3.Išankstinė sutartis su agregatoriumitaigi parkas gali dalyvauti rinkose nuo pirmos dienos, o ne po daugelį metų trukusio atrankos proceso. 4.Išlaikykite erdvę virš galvos pagal dizainą— akumuliatorių dydis 20–30 % didesnis nei reikia objektui, kad tinklo paslaugos niekada nepakenktų vairuotojų patirčiai. 5.Instrumentuokite viską— agregatoriai ir komunalinės paslaugos teiks duomenis iš matuojamų, telemetrijos palaikančių įrenginių; neprijungti pajėgumai yra nebenaudojama kapitalas.

Tinklo stabilumas vis labiau tampa paskirstyta problema, o atsakymas vis labiau slypi paskirstytoje turto bazėje. Operatoriai, kurie šiandien savo objektuose diegia standartizuotą, protokolams pritaikytą saugyklą, ne tik optimizuoja savo energijos sąnaudas – jie tampa 2030 m. tinklo lankstumo teikėjais, gaunančiais pajamas iš infrastruktūros, kuri taip pat aptarnauja jų pagrindinę veiklą. Tinklo efektas yra realus: kiekvienas papildomas standartizuotas vienetas padidina bendrą portfelį vertingesnį, lengviau valdomą ir atsparesnį – tiek operatoriui, tiek tinklui.

DUK

1. Kas yra paskirstytas BESS tinklas?Paskirstytas BESS tinklas – tai mažesnių akumuliatorių kaupimo įrenginių, išdėstytų daugelyje vietų, parkas, programinės įrangos sujungtas į vieną valdomą išteklių, teikiantį tinklo stabilumo paslaugas, tokias kaip dažnio reguliavimas, įtampos palaikymas ir piko mažinimas.

2. Kaip paskirstytas kaupimas pagerina tinklo stabilumą, palyginti su centralizuota jėgaine?Paskirstytieji įrenginiai reaguoja greičiau nei per sekundę, yra tiksliai ten, kur kyla įtampos ir perkrovos problemos, jiems nereikia perdavimo koridorių ir jie sklandžiai sugenda po vieną įrenginį, o ne kaip atskiras gedimo taškas.

3. Kuo skiriasi VPP ir paskirstytas BESS tinklas?VPP yra agregavimo ir rinkos sąsaja – programinės įrangos sluoksnis, kuris siūlo paskirstytą turtą energijos rinkose; paskirstytas BESS tinklas yra agreguojama aparatinė įranga. Tai du tos pačios sistemos sluoksniai.

4. Kokia yra vertingiausia tinklo paslauga paskirstytoms baterijoms?Dažnio reguliavimas, kuris apdoroja 30–120 USD/MW-h talpos už reagavimo laiką per mažiau nei sekundę – šiuo atveju ličio jonų akumuliatoriai pranoksta visas šilumines alternatyvas.

5. Ar elektromobilių įkrovimo aikštelės gali dalyvauti tinklo paslaugose nepakenkdamos vairuotojams?Taip. EMS planuoja elektros tinklo išsiuntimą ne piko valandomis ir palaiko laisvą vietą, todėl vairuotojų įkrovimo seansai niekada netrukdomi; akumuliatorius kompensuoja abu poreikius.

6. Kokių protokolų reikia, kad akumuliatorių blokas prisijungtų prie elektros tinklo?OCPP 2.0.1 – įkroviklio / kaupiklio valdymui, ISO 15118 – integracijai transporto priemonėje, o OpenADR 2.0b, DNP3 arba IEC 61850 – komunalinių paslaugų ir perdavimo sistemos operatorių ryšiui.

7. Ar man reikia komunalinių paslaugų sutarties, kad gaučiau pajamų iš paskirstytos BESS?Ne iš pradžių – nuo ​​pirmos dienos bet kuriai vietai prieinamos paklausos ir mokesčių santaupos bei energijos arbitražas; dažnio reguliavimui ir pajėgumų mokėjimams reikalingas agregatoriaus arba perdavimo sistemos operatoriaus dalyvavimas, kurį dauguma operatorių prideda įrodžius vietos verslo planą.