Как снижение пиковых нагрузок с помощью зарядных устройств BESS для электромобилей уменьшает расходы

Быстрый ответ

Снижение пиковых нагрузок с помощью зарядных устройств на основе систем хранения энергии (BESS) позволяет сократить расходы на электроэнергию, ограничивая максимальное потребление электроэнергии за 15 минут, которое объект получает из сети, поскольку коммерческие и промышленные тарифы предусматривают плату за пиковое потребление — обычно 8–25 долларов за кВт в месяц — исходя из этого пика. На станции быстрой зарядки с 480 кВт зарядных устройств может легко регистрироваться ежемесячный пик в 400 кВт, что обходится в 3200–10000 долларов в месяц или 38000–120000 долларов в год только за плату за пиковое потребление. Система хранения энергии, которая снижает этот пик до 200 кВт, вдвое уменьшает статью расходов на плату за пиковое потребление и, в сочетании с арбитражем по времени использования, обеспечивает документально подтвержденную экономию в размере 30–60% на счетах за электроэнергию для операторов зарядных станций. Сроки окупаемости систем BESS для снижения пиковых нагрузок на коммерческих зарядных станциях обычно составляют 3–6 лет, при этом батарея окупается за счет снижения платы за пиковое потребление еще до того, как начнет предоставлять хотя бы одну услугу из сети.

Основные выводы

• Наибольшую долю контролируемых затрат на коммерческих зарядных станциях для электромобилей составляют плата за потребление, а не за объем потребляемой энергии, достигающая 30–70% от общей суммы счетов за электроэнергию.
• Система накопления энергии (BESS) ограничивает пиковую нагрузку с интервалом в 15 минут, превращая фиксированную ежемесячную плату в предсказуемые, более низкие затраты.
• Прогнозирующее управление системой управления энергоснабжением (прогнозирование прибытия, планирование работы зарядных устройств, уровень заряда батареи) снижает требуемую емкость батареи на 15–30% по сравнению со статическими правилами.
• Суммарная экономия: снижение платы за пиковую нагрузку + арбитраж тарифов в зависимости от времени суток + предотвращение модернизации трансформаторов + доход от обслуживания сети.
• Типичный срок окупаемости для коммерческих объектов составляет 3–6 лет; на объектах в регионах с высоким спросом и высокими тарифами (Калифорния, Германия, Австралия) этот срок может составлять менее 3 лет.

Почему резко растут счета за электроэнергию: объяснение платы за пиковое потребление

Каждый управляющий объектом сталкивался с такой статьей расходов, как «плата за пиковую нагрузку» или «плата за мощность», которая часто превышает саму плату за электроэнергию. Она существует потому, что коммунальные предприятия должны строить и поддерживать достаточную мощность трансформаторов, фидеров и генераторов, чтобы обеспечить электроэнергией 15 минут месяца, наиболее неблагоприятных для каждого потребителя, — и они устанавливают цену на эту мощность отдельно от потребленной энергии.

Принцип работы прост. Счетчик фиксирует максимальное среднее потребление электроэнергии в кВт за любой 15-минутный интервал в течение расчетного месяца. Энергетическая компания умножает это пиковое значение на тариф — обычно от 8 до 25 долларов за кВт в месяц в Северной Америке и Европе, и выше в перегруженных сетях — и добавляет его к счету. Важно отметить, что один 15-минутный скачок (одновременная зарядка трех автобусов, похолодание, час пик в связи с открытием) устанавливает базовый уровень спроса на весь месяц, независимо от того, насколько низка нагрузка в остальное время.

Для операторов зарядных станций для электромобилей проблема носит структурный характер. Быстрые зарядные устройства намеренно имеют высокую мощность — зарядное устройство мощностью 240 кВт на полной мощности регистрирует спрос в 240 кВт на одну зарядную станцию. На площадке с четырьмя зарядными устройствами и тремя одновременными сеансами может наблюдаться месячный пик потребления в 500–700 кВт за один интервал. Примерный уровень тарифного риска:

Эти цифры объясняют, почему хранение энергии больше не является необязательным для серьезных операторов зарядных станций: плата за пиковое потребление — это фиксированный налог на пиковые нагрузки, и единственные два способа его снизить — это сгладить пиковые нагрузки (хранение энергии) или перенести сессии (планирование).

Механика сбривания пиков с помощью BESS

Система хранения энергии (BESS) сглаживает пиковые нагрузки, поглощая разницу между мгновенным потреблением электроэнергии на объекте и установленным целевым показателем. Когда нагрузка зарядного устройства приближается к пределу, батарея разряжается, чтобы покрыть избыток; когда нагрузка низкая, батарея заряжается от сети с постоянной низкой скоростью. Таким образом, импорт электроэнергии из сети никогда не превышает предела, и измеренный ежемесячный пик устанавливается на уровне целевого показателя или ниже него.

В данном случае детали реализации важнее, чем химический состав батареи. Система управления энергией (EMS) должна работать в контуре управления с точностью до долей секунды, поскольку мощность зарядки может резко возрасти с 50 кВт до 250 кВт за считанные секунды, когда автомобиль начинает зарядку или запускается цикл предварительной подготовки батареи. Ключевые функции управления:

1. Учет импорта в режиме реального временис разрешением в 1 секунду, что соответствует 15-минутному интервалу интеграции, установленному данной утилитой. 2.Контроль за соблюдением ограничений спроса— Контроллер поддерживает уровень импорта электроэнергии из сети ниже установленного предела, разряжая накопитель по мере необходимости. 3.управление резервами SOC— Батарея ни в коем случае не должна разрядиться до закрытия тарифного окна; система EMS обеспечивает резерв для периодов наибольшего риска (вечерние пики, холодные утра). 4.Отключение электроэнергии от зарядных станций — крайняя мера.— Если уровень заряда батареи достигает минимального значения, контроллер ограничивает работу зарядных устройств с более низким приоритетом, а не превышает установленный лимит.

Статическое управление против прогнозирующего управления

В ранних системах сглаживания пиковых нагрузок использовались статические пороговые значения: разряд выше 250 кВт, подзарядка ниже 150 кВт. Предиктивное управление улучшает этот подход за счет прогнозирования:

• схемы прибытияна основе данных о бронировании зарядных устройств и истории сеансов зарядки.
• Нагрузка, зависящая от погодных условий(Системы отопления, вентиляции и кондиционирования, предварительная подготовка, влияние низких температур).
• Тарифные события— Она точно планирует разряд батареи в пиковый период работы энергоснабжающей компании и заряжает её в самый дешёвый интервал времени.

Данные, полученные на коммерческих зарядных станциях, показывают, что предиктивное управление снижает требуемую емкость батареи на 15–30% при сохранении той же производительности по сглаживанию пиковых нагрузок, что напрямую сокращает капитальные затраты на хранение энергии в рамках бизнес-плана.

Пример расчета сбережений

Возьмем, к примеру, придорожную зарядную станцию ​​с шестью зарядными устройствами мощностью 6 × 120 кВт в регионе, где плата за потребление электроэнергии составляет 20 долларов США в месяц за кВт:

Ежегодная экономия составляет примерно 55 000–60 000 долларов до вычета доходов от обслуживания сети. Добавьте 5 000–15 000 долларов в год от регулирования частоты или рынков мощности, где это возможно, и срок окупаемости сократится до 3–4 лет. Обратите внимание также на эффект второго порядка: при ограничении пиковой мощности на уровне 220 кВт, то же самое подключение к сети может обеспечить работу большего количества зарядных устройств или более мощных энергоблоков — значение отсрочки мощности, обсуждаемое в [нашем руководстве по решению проблем с ограничениями пропускной способности сети с помощью BESS](https://www.midapower.com/).

Почему скидки различаются в зависимости от сайта

Объекты с высокой экономией энергии имеют схожий профиль: импульсный, концентрированный спрос на зарядку, высокие тарифы и пиковые нагрузки, которые достаточно предсказуемы, чтобы система управления энергоснабжением могла их предвидеть. Объекты с постоянной, стабильной нагрузкой получают меньше выгоды — хранение энергии там оправдано другими источниками дохода (резервное питание, интеграция с солнечной энергией), а не только сглаживанием пиковых нагрузок.

Помимо платы за использование счета по требованию: полный комплекс мер по экономии.

Снижение пиковых нагрузок является основным источником дохода, но та же самая батарея приносит прибыль параллельно:

• Арбитраж по условиям использования.Зарядка аккумулятора по цене 0,06 долл./кВт·ч в течение ночи и разрядка по цене 0,18 долл./кВт·ч в пиковое время дают разницу в 0,12 долл./кВт·ч на каждый цикл работы — что составляет от 10 000 до 25 000 долл. в год для системы мощностью 300 кВт·ч, работающей ежедневно.
• Отсрочка поставки трансформатора.Ограничение пиковой нагрузки может исключить необходимость модернизации трансформатора стоимостью более 100 000 долларов, как подробно описано в [нашем анализе зарядных станций BESS](https://www.midapower.com/).
• Услуги электросетей.Договоры на регулирование частоты и сглаживание пиковых нагрузок предусматривают оплату мощности, которая уже установлена ​​и управляется тем же контроллером.
• Устойчивость.Резервное питание во время отключений позволяет избежать простоев и обеспечить сохранение доходов для автопарков и общественных сетей.

В результате получилась батарея, в которой 100% усилий направлены в первую очередь на снижение затрат, а получение прибыли – полная противоположность старой модели, где системы хранения энергии приобретались в спекулятивных целях для будущих рынков электроэнергии.

Контрольный список развертывания проектов по снижению пиковых нагрузок

• Проверка данных интервальных измерителей за 12 месяцев.Прежде чем что-либо рассчитывать, вычислите фактический ежемесячный пик, его время и частоту.
• Размер батареи определяется по пиковому значению, равному 95-му процентилю.Это не самый худший час в году, если только гарантии бесперебойной работы не требуют иного.
• Проверьте правильность расчета тарифа по счету за коммунальные услуги.включая поэтапное повышение тарифов (некоторые тарифы предусматривают штрафы за превышение пикового уровня потребления в прошлом году в течение 12 месяцев) и временные интервалы спроса.
• Укажите цикл EMS с интервалом менее секунды.Интеграция с OCPP 2.0.1 позволяет координировать график работы зарядных устройств с распределением энергии от батарей.
• Смоделируйте окупаемость инвестиций при текущих и прогнозируемых тарифах.В большинстве регулируемых рынков растут тарифы на оплату потребления электроэнергии; повышение тарифа на 20% сокращает срок окупаемости примерно на год.
• Выберите накопитель LFP с жидкостным охлаждением.Что касается срока службы циклов при ежедневной эксплуатации велосипеда — сокращение пиковых нагрузок на зарядных станциях означает один полный цикл в день, круглый год.

Заключение

Снижение пиковых нагрузок с помощью зарядного устройства для электромобилей с системой накопления энергии (BESS) — это наиболее выгодное вложение в энергетику, которое большинство коммерческих операторов зарядных станций могут сделать в 2026 году. Оно позволяет сократить самую большую статью расходов, не требует изменения поведения водителей и окупается за 3–6 лет, обеспечивая при этом более быстрое утверждение проектов в условиях ограниченных энергосетей. Экономическая выгода наиболее высока там, где тарифы высоки, а количество сеансов зарядки неравномерно — именно такой профиль характерен для большинства автомагистралей, депо и городских станций быстрой зарядки. Начните с данных об интервалах, рассчитайте мощность с учетом реалистичных пиковых нагрузок, а остальное сделает система прогнозного управления. Для создания модели экономии для конкретного объекта и расчета мощности батареи обратитесь к инженерной группе MIDA Power по зарядным устройствам BESS (https://www.midapower.com/) — та же аналитическая схема применима как для отдельных площадок, так и для национальных автопарков.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое сглаживание пиковых нагрузок при использовании зарядного устройства для электромобилей с системой накопления энергии (BESS)?Функция пикового регулирования использует аккумулятор для ограничения максимального потребления электроэнергии из сети в течение расчетных периодов, разряжая накопленную энергию во время скачков спроса и заряжая ее в периоды низкой нагрузки, что напрямую снижает плату за потребление.

2. Какую экономию на счетах за электроэнергию на зарядной станции для электромобилей можно получить за счет сглаживания пиковых нагрузок?На коммерческих объектах обычно экономят 30–60% от общей суммы счетов за электроэнергию; только снижение платы за пиковое потребление часто превышает 50 000 долларов в год на объектах с высокой загрузкой (400 кВт и более) в регионах с высокими тарифами.

3. Что такое плата за досрочное погашение?Плата за пиковую нагрузку — это компонент тарифа, рассчитываемый на основе максимального среднего потребления электроэнергии за любой 15-минутный интервал в течение расчетного месяца, цена устанавливается за кВт — обычно от 8 до 25 долларов США за кВт в месяц для коммерческих потребителей.

4. Какая емкость аккумулятора мне нужна для оптимального режима бритья?Для типичной зарядной станции мощностью 400–600 кВт обычно используется емкость 200–400 кВт⋅ч; предиктивное управление позволяет уменьшить требуемую мощность на 15–30% по сравнению со статическим управлением на основе правил.

5. Каков срок окупаемости системы хранения энергии (BESS) на зарядной станции для электромобилей?Для экономики, основанной на снижении пиковых нагрузок, типичный срок окупаемости составляет 3–6 лет; менее чем за 3 года можно достичь окупаемости, если тарифы на электроэнергию превышают 18 долларов США/кВт/месяц, а сессии сосредоточены в пиковые периоды.

6. Приведёт ли сглаживание пиковых нагрузок к уменьшению количества автомобилей, которые я могу зарядить?Нет. Аккумулятор покрывает пиковую нагрузку, поэтому зарядные устройства работают на полной мощности во время сеансов; система EMS снижает нагрузку только в крайнем случае, если уровень заряда батареи достигает минимального значения во время экстремального события.

7. Может ли одна система накопления энергии (BESS) одновременно сглаживать пиковые нагрузки и обеспечивать резервное электропитание?Да. Сглаживание пиковых нагрузок — это функция ежедневного распределения нагрузки; автономный/резервный режим работы — это аварийный режим. Контроллер резервирует мощность и переключает режимы в течение нескольких секунд при сбое в сети.