Tīkla stabilitātes stiprināšana ar izkliedētiem BESS tīkliem

Ātrā atbilde:Izkliedētie BESS tīkli stiprina tīkla stabilitāti, izvietojot daudzas mazākas [akumulatoru uzglabāšanas vienības](https://www.midapower.com/energy-storage-charging-station) visā reģionā — autoparku depo, automaģistrāļu uzlādes centros, komerciālās ēkās un saules enerģijas stacijās — un apvienojot tās, izmantojot enerģijas pārvaldības programmatūru, virtuālā elektrostacijā (VPP), kas tīkla operatoram nodrošina frekvences regulēšanas, sprieguma atbalsta, maksimuma samazināšanas un noturības pakalpojumus. Tā kā reakcija notiek lokāli (mazāk nekā viena sekunde frekvencei, acumirklī spriegumam), izkliedētā uzglabāšana pārspēj lielas centralizētas elektrostacijas ātruma un uzticamības ziņā, un tai nav nepieciešami jauni pārvades koridori. Īpašniekiem katra izkliedētā vienība gūst vairākus ieņēmumu avotus — jaudas maksājumus, enerģijas arbitrāžu, pieprasījuma un maksas ietaupījumus un papildu pakalpojumu ienākumus —, savukārt tīkls kopumā kļūst par tīkla elastīgāko aktīvu. Eiropas un Ziemeļamerikas tirgos jau tagad tiek maksāti 30–120 USD/MW-h par ātru frekvences reakciju, padarot izkliedētos BESS tīklus par vienu no visstraujāk augošajiem tīkla infrastruktūras segmentiem.

Galvenie secinājumi:

• Izplatītie BESS tīkli pārvērš tūkstošiem mazu uzglabāšanas vienību vienā elastīgā tīkla aktīvā, nodrošinot pakalpojumus, kurus centralizētās spēkstacijas nespēj nodrošināt ātruma vai atrašanās vietas ziņā.
• Frekvences regulēšana ir visvērtīgākais pakalpojums: jauda, ​​kas ir mazāka par sekundi, lielākajos tirgos nodrošina 30–120 USD/MW-h jaudas maksājumus.
• Apkopošanas slāņi (EMS + VPP platformas + OCPP 2.0.1 + ISO 15118) pārvērš izkliedētās baterijas par vienu dispečerējamu resursu.
• Tās pašas izkliedētās iekārtas vispirms apkalpo savu uzņēmējas objektu, samazinot pieprasījuma maksas par 20–40 %, un pēc tam pārdod elastību tīklam.
• Modulāra, standarta protokola krātuves aparatūra ir iespējoš slānis: tikai standartizētas vienības var rentabli apvienot plašā mērogā.

Kāpēc tīkla stabilitāte kļūst par izkliedētu problēmu

Reģionālais tīkla operators ASV dienvidos vēro vakara svārstības: saules enerģijas jauda samazinās, gaisa kondicionēšanas slodze palielinās, un 30 minūšu neto slodzes gradients katru gadu kļūst stāvāks, jo atjaunojamie energoresursi aizstāj termoelektrostacijas. Operatora agrākie rīki — lieli gāzes pīķa avoti un centralizēta uzglabāšana — ir dārgi uzbūvējami, lēni reaģē (2–10 minūtes) un atrodas tālu no pārslogotajiem sadales tīkliem, kur faktiski rodas sprieguma problēmas. Tikmēr katrs elektrotransportlīdzekļu uzlādes centrs, komerciālais jumts un loģistikas depo reģionā ir potenciāls uzglabāšanas aktīvs, kas stāv dīkā.

Tīkla stabilitāte kļūst par izkliedētu problēmu trīs strukturālu iemeslu dēļ. Pirmkārt, atjaunojamo energoresursu ieviešana grauj sinhrono inerci: frekvences novirzes kļūst lielākas un rodas ātrāk, pieprasot reakciju sekundēs, nevis minūtēs. Otrkārt, enerģijas ražošana pārvietojas uz sadales robežu (jumtu saules paneļi, kopienas uzglabāšana), tāpēc sprieguma un pārslodzes problēmas lokalizējas uz fīderiem, kurus centrālās elektrostacijas nevar redzēt, kur nu vēl novērst. Treškārt, pārvades paplašināšana ir lēna un dārga — jaunu koridoru izveide prasa 7–10 gadus un miljardus investīciju —, savukārt izkliedētās baterijas nepieciešamības gadījumā tiek izvietotas dažu mēnešu laikā. Rezultātā rodas tīkla arhitektūra, kurā stabilitātes pakalpojumus arvien vairāk nodrošina mazu, koordinētu uzglabāšanas vienību flotes, nevis dažas lielas elektrostacijas.

Tīkla pakalpojumu anatomija: ko izkliedētais BESS patiesībā pārdod

Izplatītās BESS vienības gūst ieņēmumus, pārdodot sešus atšķirīgus pakalpojumus, katram no tiem ir savs reakcijas laiks, ilgums un tirgus struktūra:

Frekvences regulēšana ir galvenais pakalpojums, jo tā monetizē izkliedēto akumulatoru definējošo priekšrocību: ātrumu. Litija jonu bloks var palielināt jaudu no nulles līdz pilnai jaudai mazāk nekā 100 milisekundēs un uzturēt šo reakciju bezgalīgi — spēja, kurai termoelektrostacijas nevar piekļūt un par kuru tirgus maksā par augstākām cenām. Sprieguma atbalsts izmanto lokalitāti: akumulators, kas novietots uz pārslogota padeves tīkla, regulē spriegumu tieši tur, kur tas nepieciešams, izvairoties no attālinātas iesmidzināšanas zudumiem un aizkaves.

Centralizēta pret izkliedētu: arhitektūras salīdzinājums

Salīdzinājums izskaidro nozares attīstības virzienu: lai gan centralizētas spēkstacijas joprojām ir nepieciešamas enerģijas uzglabāšanai lielos apjomos, tīkla stabilitātes investīciju marginālā daļa arvien vairāk tiek novirzīta izkliedētiem tīkliem, jo ​​tos ir ātrāk uzbūvēt, tie ir lētāki par MW un pēc savas būtības ir noturīgāki.

Arhitektūra: Kā tiek organizēts izkliedēts BESS tīkls

Izkliedēts BESS tīkls ir trīs slāņu sistēma.aparatūras slānisir standartizētu uzglabāšanas iekārtu parks — akumulatoru bloki, divvirzienu barošanas moduļi un lādētāji — katrs ar lokālu BMS un aizsardzību.vadības slānisir vietnes līmeņa EMS, kas resursdatora vietnē veic pieprasījuma un uzlādes optimizāciju, uztur akumulatora rezervi un nodrošina standarta saskarni tīkla komandām.agregācijas slānisir VPP/izkliedēto energoresursu pārvaldības sistēma (DERMS), kas apvieno simtiem vai tūkstošiem vienību vienā dispečējamā portfelī un piedāvā tās tirgos.

Trīs protokolu standarti nodrošina slāņu savietojamību:

• OCPP 2.0.1pārvalda lādētāja un krātuves kontroli visā tīklā, pievienojot TLS drošību un standartizētus viedās uzlādes primitīvus, kas trūkst vecākām 1.6J ieviešanām.
• ISO 15118 (ieskaitot -20)paplašina autoparku, iekļaujot transportlīdzekļu akumulatorus, lai [V2G saderīgi elektriskie transportlīdzekļi](https://www.midapower.com/30kw-40kw-v2g-charging-module-bidirectional-ac-dc-converter-product/) noliktavās kļūtu par papildu izkliedēto jaudu.
• OpenADR 2.0b / DNP3 / IEC 61850savienot apkopošanas slāni ar komunālajiem pakalpojumiem un PSO DR notikumu, regulēšanas signālu un telemetrijas vajadzībām.

Inženierijas princips ir tāds, ka katrai vienībai ir jābūt individuāli ienesīgai savā uzņēmējas objektā — izmantojot pieprasījuma un maksas ietaupījumus, arbitrāžu un maksas pakalpojumu ieņēmumus —, pirms tā tiek nosūtīta tīkla pakalpojumu saņemšanai. Tīkla ieņēmumi ir ieguvums; objekta ekonomika ir minimums. Tas ir tas, kas padara izkliedētos tīklus rentabli: katras vienības biznesa plāns nav atkarīgs no svārstīgām palīgpakalpojumu cenām.

Reālās pasaules izvietošanas modeļi

Pašreizējos izkliedētajos BESS tīklos dominē trīs izvietošanas modeļi, katrs no tiem piesaista krātuvi fiziskam lietošanas gadījumam.

Autoparka depo un uzlādes centri.Uzglabāšana depo samazina uzlādes maksimumu un pēc tam pārdod regulēšanas jaudu ārpus darba laika. MIDA [482 kWh/320 kW](https://www.midapower.com/320kw-482kwh-bess-charger-mobile-ev-charging-station-energy-storage-system-product/) un [625 kWh/400 kW integrētās stacijas](https://www.midapower.com/400kw-625kwh-bess-charger-station-mobile-charging-battery-energy-storage-system-product/) pilda tieši šo lomu: akumulators nodrošina buferizāciju autoparka uzlādei, savukārt VPP līgums monetizē dīkstāves periodu. Depo, kurā darbojas 30 autobusi, parasti tīklam piegādā 500 kW–1,5 MW elastīgās jaudas bez īpašas uzglabāšanas vietas.

Autoceļu un komerciālo nodevu klasteri.Vairākas 120–400 kW stacijas gar koridoru tiek apvienotas reģionālā portfelī, nodrošinot maksimuma samazināšanu katrā objektā un frekvences regulēšanu PSO. Tā kā aparatūra ir standartizēta un protokolu saderīga, apvienošana ir programmatūras uzdevums, nevis aparatūras modernizācija.

Saules baterijās integrētas un autonomas sistēmas.Izkliedētas saules enerģijas un uzglabāšanas iekārtas, piemēram, MIDA [200 kWh/120 kW bezsaistes saules enerģijas MPPT lādētājs](https://www.midapower.com/200kwh-120kw-mobile-ev-charger-off-grid-solar-mppt-dc-fast-charging-station-product/), nodrošina stabilu atjaunojamās enerģijas ražošanu un salu veidošanas iespējas. Reģionos ar vājiem tīkliem šīs iekārtas nodrošina noturības pakalpojumu, ko centralizētie aktīvi nevar: tās uztur kritiskās slodzes tiešsaistē pārtraukumu laikā.

Biznesa modeļi un ieņēmumu plūsmas

Operatori monetizē izkliedētos tīklus, izmantojot piecus ieņēmumu avotus:

1. Pieprasījuma-maksas un enerģijas arbitrāža uzņēmējas vietnē— 20–40 % pieprasījuma un uzlādes samazinājums plus TOU enerģijas ietaupījums (bāzes cena, kas sedz akumulatora izmaksas). 2.Frekvences regulēšana un palīgpakalpojumiizmantojot PSO līgumus vai agregatoru līdzdalību — jaudas maksājumi 30–120 USD/MW-h. 3.Dalība jaudas tirgūja uzglabāšana atbilst prasībām — ikgadēji maksājumi par izvades jaudas nodrošināšanu nepietiekamības gadījumos. 4.DR un elastības līgumiar komunālajiem pakalpojumiem — maksājumi par katru gadījumu par plānotu enerģijas padeves samazināšanu vai iesmidzināšanu. 5.V2G autoparka pakalpojumi— transportlīdzekļu akumulatori, kas tiek nosūtīti regulēšanas periodos, tādējādi saņemot maksājumus par katru MWh enerģijas papildus pašas stacijas jaudai.

Kraušana darbojas tāpēc, ka pakalpojumi ir diferencēti laikā: akumulators nevar regulēt frekvenci un vienlaikus samazināt maksimumu, bet maksimums ir plkst. 16.00–18.00, regulēšanas pieprasījums ir nepārtraukts, un nakts autoparka uzlādes periodi ir atsevišķi — EMS ieplāno katru iespēju savā laika nišā.

Tīkla reāla izveide: Kas operatoriem būtu jādara

Izplatītie BESS tīkli ir pierādījuši savu efektivitāti plašā mērogā, taču peļņa pieder operatoriem, kas īsteno pamatprincipus:

1. Standartizēt aparatūru.Izvēlieties vienu modulāru produktu saimi ar OCPP 2.0.1 un ISO 15118 atbalstu visās vietnēs — apkopošanas ekonomija sabrūk, ja katrā vietnē tiek izmantoti atšķirīgi protokoli. 2.Vispirms noenkurojiet katru vienību uzņēmējas vietnes ekonomikā— pieprasījuma un maksas samazinājumam un maksas ieņēmumiem jāsedz pamata biznesa plāns. 3.Līgums ar agregatoru priekšlaicīgilai flote varētu piedalīties tirgos jau no pirmās dienas, nevis pēc gadiem ilga kvalifikācijas procesa. 4.Saglabājiet brīvu galvas telpu pēc konstrukcijas— akumulatoru ietilpība ir par 20–30 % lielāka nekā objektam nepieciešams, lai tīkla pakalpojumi nekad neietekmētu autovadītāju pieredzi. 5.Instrumentējiet visu— agregatori un komunālo pakalpojumu sniedzēji nosūtīs datus uz mērierīcēm pieslēgtām, telemetrijas iespējotām vienībām; nepieslēgtā jauda ir nelietots kapitāls.

Tīkla stabilitāte arvien vairāk ir izkliedēta problēma, un atbilde arvien vairāk ir izkliedēta aktīvu bāze. Operatori, kas mūsdienās savās vietās ievieš standartizētu, protokolam atbilstošu krātuvi, ne tikai optimizē savas enerģijas izmaksas, bet arī kļūst par tīkla elastības nodrošinātājiem 2030. gadā, gūstot ieņēmumus no infrastruktūras, kas kalpo arī viņu pamatdarbībai. Tīkla efekts ir reāls: katra papildu standartizētā vienība padara kopējo portfeli vērtīgāku, vieglāk dispečējamu un noturīgāku — gan operatoram, gan tīklam.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kas ir izkliedēts BESS tīkls?Izkliedēts BESS tīkls ir mazāku akumulatoru uzglabāšanas vienību parks, kas izvietots daudzās vietās, ar programmatūras palīdzību apkopots vienā dispečervadāmā resursā, kas nodrošina tīkla stabilitātes pakalpojumus, piemēram, frekvences regulēšanu, sprieguma atbalstu un maksimuma samazināšanu.

2. Kā izkliedētā uzglabāšana uzlabo tīkla stabilitāti salīdzinājumā ar centralizētu elektrostaciju?Sadalītās ierīces reaģē mazāk nekā vienas sekundes laikā, atrodas tieši tur, kur rodas sprieguma un pārslodzes problēmas, tām nav nepieciešami pārraides koridori, un tās eleganti atteicas pa vienai ierīcei vienlaikus, nevis kā atsevišķam atteices punktam.

3. Kāda ir atšķirība starp VPP un izkliedētu BESS tīklu?VPP ir apkopošanas un tirgus saskarne — programmatūras slānis, kas piedāvā izkliedētos aktīvus enerģijas tirgos; izkliedētais BESS tīkls ir apkopojamā aparatūras flote. Tie ir vienas sistēmas divi slāņi.

4. Kāds ir visvērtīgākais tīkla pakalpojums izkliedētajām baterijām?Frekvences regulēšana, kas maksā 30–120 USD/MW-h jaudas par reakcijas laiku zem sekundes — spēju, kurā litija jonu akumulatori pārspēj visas termiskās alternatīvas.

5. Vai elektrotransportlīdzekļu uzlādes stacijas var piedalīties tīkla pakalpojumos, nekaitējot autovadītājiem?Jā. EMS ieplāno elektrotīkla nosūtīšanu ārpus pīķa stundām un saglabā rezervi galvai, lai autovadītāju uzlādes sesijas nekad netiktu apdraudētas; akumulators buferē abas vajadzības.

6. Kādi protokoli ir nepieciešami, lai akumulatora bloks pievienotos tīkla pakalpojumu tīklam?OCPP 2.0.1 uzlādes/uzglabāšanas vadībai, ISO 15118 integrācijai transportlīdzekļa pusē un OpenADR 2.0b, DNP3 vai IEC 61850 komunālo pakalpojumu un PSO saziņai.

7. Vai man ir nepieciešams komunālo pakalpojumu līgums, lai gūtu ieņēmumus no izkliedētas BESS?Ne sākotnēji — pieprasījuma un maksas ietaupījumi un enerģijas arbitrāža ir pieejama jebkurai vietai no pirmās dienas; frekvences regulēšanai un jaudas maksājumiem ir nepieciešama agregatora vai PSO līdzdalība, ko lielākā daļa operatoru pievieno pēc tam, kad ir pierādīts objekta biznesa plāns.