Pieprasījuma reakcijas optimizēšana viedajās BESS uzlādes stacijās

Ātrā atbilde:Pieprasījuma reakcija [viedajās BESS uzlādes stacijās](https://www.midapower.com/energy-storage-charging-station) nozīmē akumulatora enerģijas uzkrāšanas izmantošanu uz vietas, kā arī viedu enerģijas pārvaldību, lai novirzītu, samazinātu vai eksportētu jaudu, reaģējot uz tīkla cenu signāliem, komunālo pakalpojumu DR notikumiem vai frekvences regulēšanas pieprasījumiem. Pareiza izmēra ar akumulatoru integrēta elektrotransportlīdzekļu uzlādes stacija var samazināt pieprasījuma maksas par 20–40 %, atbloķēt frekvences regulēšanas un maksimuma samazināšanas ieņēmumus, kā arī samazināt tīkla pieslēguma jaudas prasības par 30–50 %, vienlaikus nemainot elektrotransportlīdzekļu vadītāju pieredzi. Uzvarētāja formula apvieno četras vadības ierīces: maksimuma samazināšanu, slodzes novirzīšanu, dinamisko slodzes pārvaldību un divvirzienu V2G izlādi, ko visu organizē EMS, kas atbilst OCPP un ISO 15118 standartiem. Operatori, kas ievieš visus četrus slāņus, parasti atgūst BESS prēmiju 3–6 gadu laikā, izmantojot izvairīšanos no pieprasījuma maksām, DR stimulus un enerģijas arbitrāžu.

Galvenie secinājumi:

• Pieprasījuma maksas, nevis enerģijas izmaksas, dominē komerciālo elektroautomobiļu uzlādes rēķinos; 30 minūšu maksimālā slodze var iznīcināt mēneša peļņu.
• Ar BESS aprīkotas viedās uzlādes stacijas ir vienīgā vietnes arhitektūra, kas var gan uzlādēt transportlīdzekļus, gan pārdot elastību atpakaļ tīklā.
• Pīķa skūšanās, slodzes maiņa, dinamiskā slodzes pārvaldība un V2G izlāde veido četru slāņu optimizācijas steku, kas jāievieš secīgi.
• Vadības protokola slānis (OCPP 1.6J/2.0.1, ISO 15118, Modbus/DNP3) nosaka, vai stacija faktiski var piedalīties DR programmās.
• 200–500 kWh akumulatoru banka, kuras jauda ir 0,5–1 × lielāka par uzlādes jaudu, nodrošina vislabāko pieprasījuma un reakcijas ieguldījumu atdevi tipiskām 120–480 kW komerciālām vietām.

Pieprasījuma reaģēšanas iespēja, kas slēpjas jūsu uzlādes vietā

Kāda Eiropas stacijas operators automaģistrāles atpūtas pieturā pārvalda astoņas 120 kW līdzstrāvas ātrās uzlādes stacijas. Mēneša enerģijas patēriņš ir neliels, taču komunālo pakalpojumu rēķinos ir norādīts pieprasījuma maksas pozīcija, kas veido gandrīz 60% no elektroenerģijas izmaksām. Iemesls tam ir viens 15 minūšu pieaugums februārī, kad astoņas elektriskās kravas automašīnas vienlaikus ieradās aukstuma vilnī un patērēja 900 kW no tīkla pieslēguma, kas paredzēts 800 kW jaudai.

Šis scenārijs nav izņēmums. Komerciālie elektroenerģijas tarifi visā Ziemeļamerikā, Eiropā un Austrālijā parasti ir 5–20 USD par kW maksimālā pieprasījuma, mērot 15 vai 30 minūšu intervālos. Elektroautomobiļu uzlādes vietā vairāku transportlīdzekļu maksimālā slodzes sakritība — piegādes parks, kas atgriežas plkst. 17:00, vai autobusu depo, kas uzlādējas naktī — rada tieši tādus īsus, spēcīgus slodzes lēcienus, kas soda ar pieprasījuma uzlādi. Viedā BESS uzlādes stacija pastāv tieši tāpēc, lai absorbētu šos lēcienus. Akumulators uzlādējas zemas cenas un zema pieprasījuma periodos un izlādējas augsta pieprasījuma intervālā, izlīdzinot vietas slodzes profilu pie skaitītāja.

Pieprasījuma reakcija paplašina šo loģiku no vienas vietas uz visu tīklu. Komunālie pakalpojumi un pārvades sistēmu operatori (PSO) maksā par aktīviem, kas var samazināt patēriņu vai pēc komandas ievadīt jaudu — parasti 50–300 USD par kWh par jaudas saistībām, kā arī enerģijas maksājumus par faktiski piegādāto MWh notikumu laikā. Ar akumulatoru darbināma uzlādes stacija var atbildēt uz pieprasījuma reakcijas notikumu mazāk nekā vienā sekundē un uzturēt izlādi 1–4 stundas, padarot to par vienu no atsaucīgākajiem izkliedētajiem aktīviem, ar ko komunālo pakalpojumu uzņēmums var noslēgt līgumu. Tā pati aparatūra, kas apkalpo autovadītājus, nodrošina objektam otru ieņēmumu plūsmu.

Kā BESS uzlādes stacija piedalās pieprasījuma reakcijā

Ar akumulatoru integrēta elektrotransportlīdzekļu uzlādes stacija būtībā ir trīs termināļu enerģijas resurs: tīkla ieeja, akumulatora uzglabāšana un transportlīdzekļa izeja. Enerģijas pārvaldības sistēma (EMS) atrodas pa vidu, reāllaikā nosakot, kur plūst katrs kilovats. Arhitektūra atbilst vienkāršai hierarhijai.

Therežģa mērītājsir patiesības jautājums. Visa pieprasījuma un reakcijas optimizācija ir vērsta uz mērīto importu: mērķis nekad nav maksimizēt maksas iekasēšanu, bet gan samazināt kopējā profila izmaksas.BESS invertors(parasti 100–250 kW uz skapi, divvirzienu maiņstrāvas-līdzstrāvas vai līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāju veidā) veic pāreju starp maiņstrāvas tīklu un līdzstrāvas akumulatoru.lādētāja barošanas bloks— MIDA gadījumā modulāra 60–480 kW [uz grīdas novietojama stacija](https://www.midapower.com/dc-fast-charger-station) vai 360–1680 kW dalītā sistēma — izmanto līdzstrāvas kopni. Līdzstrāvas savienotās konstrukcijās akumulators baro lādētāju tieši bez dubultas konversijas, kas palielina turp un atpakaļ efektivitāti līdz aptuveni 92–95 %.

EMS īsteno DR stratēģiju, izmantojot četru slāņu vadības steku:

1. Vietējās slodzes prognozēšanaEMS apgūst uzlādes modeļus pa diennakts stundām, nedēļas dienām un gadalaikiem, prognozējot nākamās 24–48 slodzes stundas. 2.Cenas un signāla uzņemšanaTarifu grafiki, komunālo pakalpojumu DR notikumu paziņojumi un reāllaika tirgus cenas tiek saņemtas, izmantojot tādus protokolus kā OpenADR, Modbus vai DNP3. 3.Optimizācijas dzinējs: jaukta veselu skaitļu optimizācijas rutīna atrisina akumulatora uzlādes/izlādes grafiku, kas samazina kopējās izmaksas, vienlaikus ievērojot lādētāja prioritāti, akumulatora SOC ierobežojumus un tīkla pieslēguma ierobežojumus. 4.IzpildeGrafiks tiek nosūtīts uz BESS invertoru un paziņots lādētājiem, izmantojot OCPP, atkarībā no nepieciešamības samazinot vai palielinot jaudu katrā sesijā.

Labi noregulēta EMS visu laiku uzturēs mērīto pieprasījumu noteiktās robežās (piemēram, 80% no pieslēguma jaudas), rezervējot rezervi DR gadījumiem, kad komunālo pakalpojumu sniedzējs pieprasīs stingru ierobežošanu.

Galvenās optimizācijas stratēģijas, kas nodrošina izmērāmus ietaupījumus

Viedo BESS uzlādes staciju pieprasījuma un reakcijas stratēģiju rokasgrāmatu veido četras. Tās ir savstarpēji papildinošas, un pieredzējuši operatori visas četras izmanto vienlaicīgi.

Pīķa slodzes samazināšana ir ievades punkts, jo tai nav nepieciešami ārēji līgumi un tā nodrošina ietaupījumus jau no pirmās dienas. Dinamiskā slodzes pārvaldība ir jauninājums ar visaugstāko sviras efektu: MIDA [viedās EV līdzstrāvas uzlādes stacijas](https://www.midapower.com/smart-ev-dc-charger-150kw-180kw-200kw-240kw-300kw-360kw-420kw-fast-charging-station-floor-standing-dc-pile-product/) 150–420 kW diapazonā ierobežo jaudu vienā sesijā, izmantojot OCPP, lai operators varētu uzstādīt divas uzlādes stacijas uz katriem 120 kW tīkla jaudas, nevis vienu. Frekvences regulēšana ir augstākās klases pakalpojums; tā monetizē akumulatora ātrumu, taču tai ir nepieciešams, lai stacijai būtu noslēgts līgums ar PSO vai agregatoru.

Vadības bloks, kas padara iespējamu pieprasījuma reakciju

Fiziskā baterija un lādētāji ir tikai puse no sistēmas. Pieprasījuma reakcija ir datu spēle, un protokolu steks nosaka, kurām programmām stacija var pievienoties.

Operatoriem jaunajās iekārtās jāuzstāj uz OCPP 2.0.1 atbalstu: tas pievieno drošību (TLS, parakstītus programmaparatūras atjauninājumus) un vietējās viedās uzlādes primitīvas, kuru OCPP 1.6J trūkst. ISO 15118-20 ir transportlīdzekļa puses standarts, kas pārvērš V2G no laboratorijas demonstrācijas par tīkla pakalpojumu; tas apstrādā divvirzienu enerģijas pārnesi, uz sertifikātiem balstītu autentifikāciju un reāllaika enerģijas plānošanu starp lādētāju un automašīnu. Komunālpakalpojumu saskarnei OpenADR 2.0b ir de facto standarts DR notikumiem, savukārt DNP3/IEC 61850 ir svarīgs vietnēm, kas vēlas pārdot frekvences regulēšanu tieši PSO.

Integrācija [V2G uzlādes modulis](https://www.midapower.com/30kw-40kw-v2g-charging-module-bidirectional-ac-dc-converter-product/) izvietošana objektā pārvērš pašu transportlīdzekļu parku par izkliedētu akumulatoru. MIDA 30 kW/40 kW divvirzienu moduļi un 15 kW/20 kW līdzstrāvas-līdzstrāvas V2G moduļi ļauj depo apvienot desmitiem transportlīdzekļu 1–2 MW virtuālā krātuvē — jauda, ​​kas piedalās DR bez papildu akumulatoru aparatūras.

Ieviešanas ceļvedis: no rēķinu apstrādes problēmām līdz DR ieņēmumiem

Piecu soļu secība pārceļ objektu no pasīvās norēķinu sistēmas uz aktīvu dalību tīklā:

1. Veiciet slodzes profila auditu.Iegūstiet 12 mēnešu 15 minūšu intervāla datus no skaitītāja. Nosakiet 10 biežāk sastopamos notikumus, to ilgumu un to cēloni (autoparka ierašanās, auksts laiks, notikumi). 2.Pareiza izmēra akumulators.120–480 kW uzlādes stacijai 200–500 kWh akumulatoru bloks (aptuveni 0,5–1 × uzlādes jauda kWh) sedz 90 % no maksimālās slodzes uzlādes vajadzībām. MIDA modulārās BESS stacijas — no 120 kWh/60 kW līdz [482 kWh/320 kW konfigurācijām](https://www.midapower.com/320kw-482kwh-bess-charger-mobile-ev-charging-station-energy-storage-system-product/) — ļauj pievienot jaudu standarta blokos. 3.Izvietojiet EMS un pievienojiet lādētājus, izmantojot OCPP.Pirms DR programmu lietošanas konfigurējiet dinamisko slodzes pārvaldību; tā vien var dubultot vietnes jaudas izmantošanu. 4.Pievienojieties jaudas un enerģijas DR programmām.Sāciet ar komunālo pakalpojumu DR notikumiem (OpenADR), pēc tam pārejiet uz PSO palīgtirgiem, ja vietējie noteikumi atļauj piedalīties krātuvē. 5.Pievienojiet V2G un agregāciju.Noslēgt līgumu ar agregatoru, lai apvienotu objektu ar citiem aktīviem, tādējādi atbrīvojot frekvences regulēšanu un jaudas tirgus maksājumus.

Ko tas nozīmē jūsu biznesa gadījumam

Pieprasījuma reakcijas ekonomiskie aspekti ir atšķirība starp uzlādes staciju, kas tik tikko atmaksājas, un tādu, kas ģenerē infrastruktūras līmeņa peļņu. Apsveriet 320 kW BESS uzlādes staciju ar 482 kWh krātuvi, kas apkalpo automaģistrāļu mezglu. Pieprasījuma maksas samazinās par aptuveni 30%, ietaupot 18 000–30 000 USD gadā, ievērojot tipiskus komerciālus tarifus. TOU arbitrāža katru gadu pievieno vēl 8000–15 000 USD. Jaudas regulēšanas līgums gadā nodrošina 6000–12 000 USD, un frekvences regulēšana pievieno 10 000–25 000 USD, ja PSO tirgus ir atvērts. Kombinētie gada ieguvumi 40 000–80 000 USD apmērā pretstatā BESS prēmijai aptuveni 150 000–250 000 USD apmērā nozīmē, ka atmaksāšanās laiks ir 3–6 gadi, pirms tiek ņemtas vērā ietaupītās tīkla pieslēguma modernizācijas izmaksas, kas daudzās automaģistrāļu vietās pilnībā pārsniedz akumulatora izmaksas.

Pieprasījuma un reakcijas spēlē uzvar tās vietas, kas akumulatoru uzskata par tīkla aktīvu, nevis uzlādes piederumu. Katram uzglabāšanas kilovatam jābūt aprīkotam ar dispečergrafiku, ieņēmumu līgumu un izmērāmu rezultātu. Pateicoties mūsdienās pieejamajām modulārajām arhitektūrām un OCPP/ISO 15118 standartam atbilstošajai vadībai, starp uzlādes punktu un elastības tirgiem vairs nav tehnisku šķēršļu.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kas ir pieprasījuma reakcija BESS uzlādes stacijā?Pieprasījuma reakcija ir prakse, kuras laikā, izmantojot stacijas akumulatoru un viedās vadības sistēmas, tiek samazināts vai novirzīts objekta tīkla patēriņš vai ievadīta uzkrātā enerģija, reaģējot uz cenu signāliem, komunālo pakalpojumu DR notikumiem vai tīkla frekvences regulēšanas izsaukumiem.

2. Cik lielā mērā pieprasījuma reakcija var samazināt manas uzlādes stacijas elektrības rēķinu?Operatori parasti samazina pieprasījuma maksas par 20–40 % un enerģijas izmaksas par 10–30 %, pārslēdzot slodzi, un kopā 300 kW klases objektos var ietaupīt 40 000–80 000 USD gadā.

3. Vai vadītāji pamana, kad stacija piedalās pieprasījuma reakcijā?Nē. EMS ierobežo vai palielina uzlādi katras sesijas līgumā noteikto jaudas ierobežojumu ietvaros, un akumulatora izlāde sedz starpību. Vadītāji redz vienādu uzlādes ātrumu un sesijas laiku.

4. Kāda ir atšķirība starp maksimālās slodzes samazināšanu un slodzes nobīdi?Maksimālās slodzes samazināšana ierobežo objekta maksimālo izmērīto pieprasījumu, izlādējot akumulatoru maksimālās slodzes intervālā, savukārt slodzes pārslēgšana pārvieto enerģijas patēriņu no dārgām maksimālās slodzes stundām uz lētākām ārpus maksimālās slodzes stundām. Maksimālās slodzes samazināšana ir vērsta uz pieprasījuma maksu; slodzes pārslēgšana ir vērsta uz enerģijas tarifu.

5. Vai manai BESS stacijai ir nepieciešami īpaši protokoli, lai pievienotos komunālo pakalpojumu DR programmām?Jā. OpenADR 2.0b komunālo pakalpojumu DR pasākumiem, OCPP 2.0.1 uzlādes iekārtu vadībai un ISO 15118 V2G ir svarīgi standarti. Vecākas OCPP 1.6J iekārtas joprojām var piedalīties, izmantojot EMS, bet ar mazāk funkcijām.

6. Vai transportlīdzekļu akumulatori var aizstāt lokālo BESS pieprasījuma reakcijai?Daļēji. Ar V2G saderīgi transportlīdzekļi var nodrošināt 50–150 kW elastīgas jaudas uz nelielu autoparku, taču uz vietas esošā BESS joprojām ir būtiska garantētai un vienmēr pieejamai reaģēšanai — transportlīdzekļi tiek novietoti neparedzami, bet akumulatori — ne.

7. Kāds ir BESS atmaksāšanās periods elektrotransportlīdzekļu uzlādes stacijā ar DR optimizāciju?Ja visi četri optimizācijas slāņi ir aktīvi, atmaksāšanās parasti ir 3–6 gadu laikā; objekti, kas izvairās no tīkla pieslēguma modernizācijas, var atmaksāties 3 gadu laikā.