Оптимізація реагування на попит на інтелектуальних зарядних станціях BESS

Швидка відповідь:Реагування на попит у [розумних зарядних станціях BESS](https://www.midapower.com/energy-storage-charging-station) означає використання локального акумуляторного накопичувача енергії та інтелектуального управління енергією для перемикання, скорочення або експорту потужності у відповідь на сигнали цін мережі, події DR від комунальних підприємств або вимоги щодо регулювання частоти. Правильно підібрана зарядна станція для електромобілів з інтегрованими акумуляторами може знизити плату за попит на 20–40%, розблокувати регулювання частоти та скорочення пікових навантажень, а також зменшити вимоги до потужності підключення до мережі на 30–50%, зберігаючи при цьому досвід водіїв електромобілів незмінним. Формула успіху поєднує чотири елементи керування: скорочення пікових навантажень, перемикання навантаження, динамічне управління навантаженням та двонаправлений розряд V2G, все це організовано системою управління енергоспоживанням, яка відповідає стандартам OCPP та ISO 15118. Оператори, які впроваджують усі чотири рівні, зазвичай повертають премію BESS протягом 3–6 років завдяки уникненню платіжів за попит, стимулам DR та енергетичному арбітражу.

Ключові висновки:

• Плата за попит, а не вартість енергії, домінує в рахунках за зарядку комерційних електромобілів; 30-хвилинний піковий сплеск може знищити місяць прибутку.
• Розумні зарядні станції, оснащені BESS, є єдиною архітектурою об'єкта, яка може як заряджати транспортні засоби, так і продавати гнучкість назад у мережу.
• Зменшення піків, зміщення навантаження, динамічне управління навантаженням та розряд V2G утворюють чотирирівневий стек оптимізації, який слід реалізовувати послідовно.
• Рівень протоколу керування (OCPP 1.6J/2.0.1, ISO 15118, Modbus/DNP3) визначає, чи може станція фактично брати участь у програмах DR комунальних підприємств.
• Акумуляторний блок ємністю 200–500 кВт⋅год розміром 0,5–1× зарядна потужність забезпечує найкращу рентабельність інвестицій у залежності від попиту для типових комерційних об'єктів потужністю 120–480 кВт.

Можливість реагування на попит, що прихована у вашій зарядній станції

Європейський оператор зарядного пристрою використовує вісім швидкісних зарядних станцій постійного струму потужністю 120 кВт на зупинці для відпочинку на автомагістралі. Щомісячне споживання енергії є помірним, але рахунки за комунальні послуги показують, що стаття «Зарядка за попит» становить майже 60% вартості електроенергії. Причиною є один 15-хвилинний сплеск у лютому, коли вісім електровантажівок одночасно прибули під час похолодання та забрали 900 кВт від підключення до мережі, розрахованого на 800 кВт.

Цей сценарій не є винятком. Комерційні тарифи на електроенергію в Північній Америці, Європі та Австралії зазвичай становлять 5–20 доларів США за кВт пікового навантаження, що вимірюється протягом 15- або 30-хвилинних інтервалів. Для зарядної станції для електромобілів збіг пікового навантаження кількох транспортних засобів — автопарк доставки, що повертається о 17:00, або автобусний парк, що заряджається вночі — створює саме ті короткі, різкі піки навантаження, які карають тарифи на зарядку. Розумна зарядна станція BESS існує саме для того, щоб поглинати ці піки. Акумулятор заряджається протягом періодів низької ціни та низького попиту та розряджається протягом періоду високого попиту, вирівнюючи профіль навантаження станції на лічильнику.

Реагування на попит поширює цю логіку з окремого об'єкта на всю мережу. Комунальні підприємства та оператори систем передачі (TSO) оплачують активи, які можуть зменшити споживання або вводити потужність за командою — зазвичай 50–300 доларів США за кВт/рік за зобов'язання щодо потужності, плюс плата за енергію за фактично поставлений МВт·год під час подій. Зарядна станція з акумуляторним живленням може реагувати на подію DR менш ніж за одну секунду та підтримувати розряд протягом 1–4 годин, що робить її одним із найбільш адаптивних розподілених активів, з якими комунальне підприємство може укласти контракт. Те саме обладнання, що обслуговує водіїв, приносить об'єкту друге джерело доходу.

Як зарядна станція BESS бере участь у реагуванні на попит

Зарядна станція для електромобілів з інтегрованим акумулятором — це, по суті, тритермінальний енергетичний актив: вхідна енергія мережі, акумуляторна енергія та вихідна енергія автомобіля. Система управління енергією (EMS) розташована посередині та в режимі реального часу вирішує, куди спрямовується кожен кіловат. Архітектура дотримується простої ієрархії.

Theлічильник сіткиє точкою істини. Вся оптимізація реагування на попит спрямована на обліковий імпорт: метою є не максимізація тарифікації, а мінімізація вартості сукупного профілю.Інвертор BESS(зазвичай 100–250 кВт на шафу, у вигляді двонаправлених перетворювачів змінного струму в постійний або постійного струму в постійний струм) перетворює струм між мережею змінного струму та акумулятором постійного струму.зарядний пристрій— для MIDA, модульна [підлогова станція] потужністю 60–480 кВт (https://www.midapower.com/dc-fast-charger-station) або спліт-система потужністю 360–1680 кВт — живиться від шини постійного струму. У конструкціях із зв’язком постійного струму акумулятор живить зарядний пристрій безпосередньо без подвійного перетворення, що підвищує ефективність заряджання приблизно до 92–95%.

Система управління енергопостачанням (EMS) виконує стратегію DR, використовуючи чотирирівневий стек керування:

1. Прогнозування локального навантаження: служба ЕМС вивчає моделі заряджання за годиною доби, днем ​​тижня та пору року, прогнозуючи навантаження на наступні 24–48 годин. 2.Ціна та прийом сигналів: тарифні графіки, повідомлення про події, пов'язані з відновленням комунальних послуг, та ринкові ціни в режимі реального часу надходять через такі протоколи, як OpenADR, Modbus або DNP3. 3.Механізм оптимізації: процедура оптимізації зі змішаним цілочисельним розраховує графік заряджання/розряджання акумулятора, який мінімізує загальні витрати, дотримуючись при цьому пріоритету зарядного пристрою, обмежень заряду акумулятора та обмежень підключення до мережі. 4.Виконання: графік надсилається до інвертора BESS та передається зарядним пристроям через OCPP, дроселюючи або підвищуючи потужність для кожного сеансу за потреби.

Добре налаштована система управління енергоспоживанням (EMS) постійно утримуватиме вимірюване навантаження в межах м’якої стелі (наприклад, 80% пропускної здатності підключення), залишаючи запас для випадків DR, коли комунальне підприємство вимагає жорсткого обмеження.

Основні стратегії оптимізації, що забезпечують вимірну економію

Чотири стратегії складають систему реагування на попит для інтелектуальних зарядних станцій BESS. Вони доповнюють одна одну, а розвинені оператори використовують усі чотири одночасно.

Зменшення пікової потужності – це відправна точка, оскільки воно не вимагає зовнішніх контрактів і забезпечує економію з першого дня. Динамічне управління навантаженням – це найефективніше оновлення: [розумні зарядні пристрої постійного струму для електромобілів] від MIDA (https://www.midapower.com/smart-ev-dc-charger-150kw-180kw-200kw-240kw-300kw-360kw-420kw-fast-charging-station-floor-standing-dc-pile-product/) у діапазоні 150–420 кВт регулюють потужність за сеанс через OCPP, тому оператор може встановити два зарядні пристрої на кожні 120 кВт потужності мережі замість одного. Регулювання частоти – це преміум-послуга; вона монетизує швидкість акумулятора, але вимагає укладання договору з оператором передачі даних або агрегатором.

Стек керування, який робить можливим реагування на попит

Фізична батарея та зарядні пристрої – це лише половина системи. Реагування на попит – це гра даних, а стек протоколів визначає, до яких програм може приєднатися станція.

Операторам слід наполягати на підтримці OCPP 2.0.1 у новому обладнанні: він додає безпеку (TLS, підписані оновлення прошивки) та вбудовані примітиви інтелектуальної зарядки, яких бракує в OCPP 1.6J. ISO 15118-20 – це стандарт на стороні транспортного засобу, який перетворює V2G з лабораторної демонстрації на мережеву послугу; він обробляє двонаправлену передачу енергії, автентифікацію на основі сертифікатів та планування живлення в режимі реального часу між зарядним пристроєм та автомобілем. Для інтерфейсу комунального підприємства OpenADR 2.0b є фактичним стандартом для подій DR, тоді як DNP3/IEC 61850 має значення для об'єктів, які хочуть продавати регулювання частоти безпосередньо оператору мережі.

Інтеграція [Зарядний модуль V2G](https://www.midapower.com/30kw-40kw-v2g-charging-module-bidirectional-ac-dc-converter-product/) на сайт перетворює весь автопарк на розподілену батарею. Двонаправлені модулі MIDA потужністю 30 кВт/40 кВт та модулі DC-DC V2G потужністю 15 кВт/20 кВт дозволяють депо об’єднувати десятки транспортних засобів у віртуальний пул зберігання потужністю 1–2 МВт — потужність, яка бере участь у DR без будь-якого додаткового акумуляторного обладнання.

Дорожня карта впровадження: від проблеми з рахунками-фактурами до доходів від DR

П'ятиетапна послідовність переводить об'єкт від пасивного виставлення рахунків до активної участі в мережі:

1. Перевірте профіль навантаження.2. Отримайте дані з лічильника комунальних послуг за 12 місяців з 15-хвилинним інтервалом. Визначте 10 найсильніших пікових подій, їх тривалість та їх рушійну силу (прибуття автопарку, холодна погода, події).Правильно підберіть розмір батареї.Для зарядної станції потужністю 120–480 кВт, акумуляторна батарея потужністю 200–500 кВт⋅год (приблизно 0,5–1× зарядна потужність у кВт⋅год) покриває 90% потреб у скороченні пікової активності. Модульні станції BESS від MIDA — від конфігурацій 120 кВт⋅год/60 кВт до [482 кВт⋅год/320 кВт](https://www.midapower.com/320kw-482kwh-bess-charger-mobile-ev-charging-station-energy-storage-system-product/) — дозволяють додавати потужність стандартними блоками. 3.Розгорніть службу екстреної медичної допомоги та підключіть зарядні пристрої через OCPP.Налаштуйте динамічне управління навантаженням, перш ніж торкатися програм аварійного відновлення; саме це може подвоїти використання потужностей сайту. 4.Приєднуйтесь до програм DR на основі потужностей та енергії.Почніть з подій DR комунальних підприємств (OpenADR), потім перейдіть до допоміжних ринків TSO, якщо місцеві правила дозволяють участь у зберіганні енергії. 5.Додайте V2G та агрегацію.Укладіть договір з агрегатором для об'єднання сайту з іншими активами, що розблокує регулювання частоти та платежі на ринку потужності.

Що це означає для вашого бізнес-кейсу

Економіка реагування на попит – це різниця між зарядною станцією, яка ледве виходить з нуля, та тією, яка генерує прибуток інфраструктурного рівня. Розглянемо зарядну станцію BESS потужністю 320 кВт з 482 кВт-год накопичення енергії, що обслуговує вузлову автомагістраль. Плата за попит знижується приблизно на 30%, що дозволяє заощадити 18 000–30 000 доларів США на рік за типовими комерційними тарифами. Арбітраж TOU додає ще 8 000–15 000 доларів США щорічно. Контракт на регулювання потужності приносить 6 000–12 000 доларів США на рік, а регулювання частоти додає 10 000–25 000 доларів США, якщо ринок TSO відкритий. Сукупна річна вигода в розмірі 40 000–80 000 доларів США порівняно з премією BESS приблизно 150 000–250 000 доларів США забезпечує окупність протягом 3–6 років — без урахування уникнених витрат на модернізацію підключення до мережі, які для багатьох автомагістралей повністю перевищують вартість акумуляторів.

У грі «реагування на попит» виграють ті сайти, які ставляться до акумулятора як до активу мережі, а не як до зарядного аксесуара. Кожен кіловат сховища повинен мати графік диспетчеризації, контракт на дохід та вимірюваний результат. Завдяки модульним архітектурам та вбудованому керуванню OCPP/ISO 15118, доступним сьогодні, між зарядним сайтом та ринками гнучких технологій не залишається технічних бар'єрів.

Найчастіші запитання

1. Що таке реагування на попит на зарядній станції BESS?Реагування на попит — це практика зменшення або зміни споживання електроенергії з мережі на об'єкті, або введення накопиченої енергії, у відповідь на цінові сигнали, події DR комунальних підприємств або вимоги щодо регулювання частоти мережі, використовуючи акумуляторну батарею станції та інтелектуальні системи керування.

2. Наскільки реагування на попит може зменшити рахунок за електроенергію моєї зарядної станції?Оператори зазвичай знижують плату за електроенергію на 20–40%, а витрати на електроенергію — на 10–30% завдяки перерозподілі навантаження, що дозволяє заощадити від 40 000 до 80 000 доларів США на рік на об'єктах класу 300 кВт.

3. Чи помічають водії, коли станція бере участь у реагуванні на попит?Ні. Система EMS обмежує або підвищує зарядку в межах контрактних лімітів потужності кожного сеансу, а розряд акумулятора покриває прогалину. Водії бачать однакову швидкість зарядки та час сеансу.

4. Яка різниця між зменшенням піків та зміщенням навантаження?Зменшення пікового навантаження обмежує максимальне вимірюване навантаження на об'єкті, розряджаючи акумулятор протягом пікового інтервалу, тоді як перенавантаження переміщує споживання енергії з дорогих годин пік на дешеві години поза піком. Зменшення пікового навантаження спрямоване на плату за споживання; перенавантаження спрямоване на тариф на енергію.

5. Чи потрібні моїй станції BESS спеціальні протоколи для приєднання до програм DR комунальних служб?Так. OpenADR 2.0b для подій DR комунальних підприємств, OCPP 2.0.1 для керування зарядними пристроями та ISO 15118 для V2G – це стандарти, які мають значення. Старіше обладнання OCPP 1.6J все ще може брати участь через EMS, але з меншою кількістю функцій.

6. Чи можуть автомобільні акумулятори замінити локальну систему BESS для реагування на попит?Частково. Транспортні засоби з підтримкою V2G можуть забезпечити 50–150 кВт гнучкої потужності на невеликий автопарк, але наявність BESS на місці залишається важливою для гарантованого та постійно доступного реагування — транспортні засоби паркуються непередбачувано, а акумулятори — ні.

7. Який термін окупності BESS на зарядній станції для електромобілів з оптимізацією DR?За умови активності всіх чотирьох рівнів оптимізації окупність зазвичай становить від 3 до 6 років; об'єкти, які уникають модернізації підключення до мережі, можуть окупитися протягом 3 років.