أعلى سعر للكهرباء ليس دائمًا أفضل وقت للتفريغ
يستخدم التحكيم حسب وقت الاستخدام نظام تخزين الطاقة في المنشآت التجارية والصناعية للشحن عندما تكون الكهرباء رخيصة نسبيًا والتفريغ عندما تكون كهرباء الشبكة أكثر تكلفة. لكن فروق التعرفة وحدها لا تحدد القيمة. تؤثر خسائر الرحلة ذهابًا وإيابًا، مستوى شحن البطارية، طاقة الشحن والتفريغ، التدهور، رسوم الطلب، إنتاج الطاقة الشمسية، والاحتياطي الاحتياطي جميعها على قرار الإرسال. في الممارسة العملية، قد يحتفظ EMS بالبطارية في حالة خمول خلال فترة التعرفة المكلفة إذا كان من المتوقع حدوث ذروة طلب ذات قيمة أعلى لاحقًا.
تقوم NREL بنمذجة تخزين البطاريات التجارية مع تصنيفات الطاقة والطاقة وتدرج بشكل صريح كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا وافتراضات الدورة في إطار الأداء والاقتصاد.
أسهل طريقة لفهم التحكيم هي متابعة مصنع واحد خلال يوم عمل.
01:00 — وصول الكهرباء الرخيصة
افترض هذه التعرفة التوضيحية:
| الفترة | سعر الكهرباء |
|---|---|
| 00:00–06:00 | $0.08/ك.و.س |
| 06:00–16:00 | $0.13/ك.و.س |
| 16:00–21:00 | $0.22/ك.و.س |
| 21:00–24:00 | 0.12 دولار/كيلوواط ساعة |
يمتلك المصنعنظام تخزين طاقة بسعة 500 كيلو واط ساعة.
في الساعة 01:00، مستوى شحن البطارية هو 25%.
الأمر الواضح هو:
شحن.
لكن كم؟
إذا كان من المتوقع أن تنتج الألواح الشمسية على السطح غدًا طاقة زائدة كبيرة، فإن شحن البطارية إلى 100% خلال الليل قد يهدر فرصة شحن مجانية في منتصف النهار.
إذا لم توجد ألواح شمسية وكان من المتوقع أن تواجه البطارية ذروة طويلة في المساء، فقد يكون من المنطقي تحديد هدف أعلى خلال الليل.
لذا يحتاج EMS إلى أكثر من مجرد ساعة.
يحتاج إلى مستوى شحن مستهدف بناءً على الواجب المتوقع التالي.
05:30 — هل انتهينا من الشحن في الوقت المناسب؟
افترض أن EMS يريد إضافة300 كيلو واط ساعةقبل أن يغلق نافذة التعرفة المنخفضة.
هناك خمس ساعات متاحة.
متجاهلاً الخسائر لفحص أول:
300 كيلو واط ساعة ÷ 5 ساعات = 60 كيلو واط
لذا تحتاج البطارية تقريبًا إلى 60 كيلو واط من متوسط طاقة الشحن على جانب البطارية قبل احتساب خسائر مسار الشحن الفعلية والقيود التشغيلية.
إذا كان يمكن لنظام التحكم في الطاقة الشحن فقط عند 50 كيلو واط، فإن استراتيجية التعرفة مستحيلة جسديًا كما هو مكتوب.
لا تحل البطارية الأكبر هذه المشكلة.
يحتاج المشروع إلى ما يكفي منكيلو واط لتحريك الكيلو واط ساعة المطلوبة داخل نافذة التعرفة.
هذه واحدة من الأسباب التي تجعل طاقة نظام التحكم في الطاقة تنتمي إلى نموذج التحكيم من البداية.
11:30 — الطاقة الشمسية تغير قيمة الطاقة المخزنة
الإنتاج جارٍ الآن وتجاوزت الطاقة الشمسية على السطح احتياجات المنشأة بمقدار 80 كيلووات.
يوجد مساحة متاحة في نظام تخزين الطاقة.
لدى نظام إدارة الطاقة الآن عدة خيارات:
الشحن من الطاقة الشمسية الزائدة
تصدير الفائض
تقليل الطاقة الشمسية إذا لزم الأمر
أو الاحتفاظ بسعة البطارية لغرض آخر.
تعتمد القرار الصحيح على قيمة التصدير للموقع وأسعار الكهرباء لاحقًا.
إذا كانت الطاقة الشمسية المصدرة تكسب القليل بينما تكلف الكهرباء من الشبكة في المساء 0.22 دولار/كيلووات ساعة، فقد يكون تخزين الفائض جذابًا.
إذا كانت تعويضات التصدير قوية، فإن الحساب يتغير.
تضيف الطاقة المخزنة قيمة اقتصادية فقط عندما تتجاوز تكلفة الشراء في أوقات الذروة التي تم تجنبها الخسائر الناتجة عن جولة الشحن، وتدهور البطارية، والتكاليف الأخرى المرتبطة بتخزين وإطلاق تلك الطاقة.
16:00 — القفزة في التعرفة إلى 0.22 دولار/كيلووات ساعة
الآن تظهر فرصة التحكيم الكلاسيكية.
افترض أن نظام تخزين الطاقة سيوفر200 كيلووات ساعةخلال الفترة المكلفة.
للحصول على مثال مبسط، استخدم:
سعر الشحن في أوقات الذروة = 0.08 دولار/كيلووات ساعة
سعر الكهرباء في أوقات الذروة = 0.22 دولار/كيلووات ساعة
كفاءة الجولة = 90%
لتوفير 200 كيلووات ساعة لاحقًا، سيحتاج النظام تقريبًا إلى:
200 ÷ 0.90 = 222.2 كيلووات ساعة
من الطاقة الشحن تحت هذا الافتراض المبسط للكفاءة.
235.3 × 0.08 دولار = 18.82 دولار
222.2 × 0.08 ≈ 17.78 دولار
قيمة 200 كيلووات ساعة من شراء الشبكة في أوقات الذروة التي تم تجنبها:
200 × 0.22 = 44.00 دولار
قيمة التحكيم الإجمالية التوضيحية:
44.00 دولار − 17.78 دولار = 26.22 دولار
هذه هي قيمة هذا التحول المبسط في سعر الطاقة قبل النظر في التكاليف الأخرى للمشروع أو استخدامات البطارية المتنافسة.
ليست 28 دولار.
ببساطة ضرب:
200 × (0.22 − 0.08)
سيتجاهل الطاقة الإضافية المطلوبة بسبب الفقد.
17:30 — نظام إدارة الطاقة يرفض التفريغ
لا يزال سعر الكهرباء مرتفعًا.
ومع ذلك، يحتفظ نظام إدارة الطاقة بالبطارية.
لماذا؟
في الساعة 18:00، من المتوقع أن تتداخل عدة خطوط إنتاج.
تدفع المنشأة رسوم طلب بناءً على ذروة الفواتير.
إذا ترك التحكيم العدواني في الساعة 16:00 مستوى شحن غير كافٍ لتقليل حدث الطلب في الساعة 18:00، فقد توفر المصنع بعض الدولارات على الطاقة وتفقد أكثر بكثير على رسوم الطلب.
لا يمكن للبطارية أن تنفق نفس الكيلووات ساعة المخزنة مرتين.
لذا قد يحافظ نظام إدارة الطاقة على:
100–150 كيلووات ساعة
لذروة الطلب المتوقعة.
هنا تصبح جدول التعريف البسيط استراتيجية توزيع.
للمشروع Ruibit/Dawnice C&I، سأطرح إذن سؤالاً عما إذا كان من المتوقع أن يؤدي النظام:
التحكيم في الطاقة فقط
أو
التحكيم + تقليل الذروة + تحويل الطاقة الشمسية + النسخ الاحتياطي
قبل اتخاذ قرار بشأن مقدار الطاقة القابلة للاستخدام التي يمكن تخصيصها فعليًا لكل وظيفة.
18:05 — تقليل الذروة يأخذ الأولوية
يصل طلب المصنع إلى:
680 كيلووات
الطلب المستهدف للشبكة في الموقع هو:
550 كيلووات
المساهمة المطلوبة من نظام تخزين الطاقة:
680 − 550 = 130 كيلووات
الآن يحتاج نظام التحكم في الطاقة إلى توفير حوالي 130 كيلووات لتقليل الذروة.
إذا كان نظام التحكم في الطاقة مصنفًا فقط بـ 100 كيلووات، فلا يمكن لأي خوارزمية لنظام إدارة الطاقة أن تجعله يوفر 130 كيلووات باستمرار بما يتجاوز قدرته المسموح بها.
إذا كانت البطارية تحتوي فقط على 40 كيلووات ساعة متاحة، فقد تفتقر أيضًا إلى الطاقة الكافية للحفاظ على التخفيض لفترة طويلة.
لذا يتنافس التحكيم وتقليل الذروة على بعدين:
كيلووات نظام التحكم
و
كيلووات ساعة البطارية المتاحة.
يجب أن تحمي استراتيجية التحكم كلاهما.
21:00 — هل يجب أن تكون البطارية فارغة؟
ليس بالضرورة.
افترض أن التعريف ينخفض إلى 0.12 دولار/كيلووات ساعة، لكن العميل يتطلب 20% من مستوى الشحن محفوظًا للنسخ الاحتياطي.
تلك الاحتياطات غير متاحة للتحكيم العادي.
قد يبدو الاحتفاظ بالطاقة غير المستخدمة غير فعال في جدول الإيرادات اليومي.
لكن العميل اشترى المرونة أيضًا.
يجب على نظام إدارة الطاقة احترام هذا المطلب.
نموذج مالي يفترض أن البطارية تستخدم 100% من الطاقة المتاحة للتداول بينما تحافظ في الوقت نفسه على احتياطي كامل هو احتساب مزدوج للأصل.
يحتاج فرق التعرفة إلى فحص نقطة التعادل
هناك طريقة مفيدة لاختبار ما إذا كانت الفجوة السعرية تستحق الفحص.
إذا كانت تكلفة الكهرباء خارج ذروة الاستخدام:
$0.10/kWh
وكفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا هي:
90%
فإن تكلفة الطاقة المطلوبة لتوصيل 1kWh لاحقًا هي تقريبًا:
$0.10 ÷ 0.90 = $0.111/kWh
لذا فإن سعر الذروة الذي يزيد قليلاً عن $0.111/kWh يترك قيمة تداول إجمالية قليلة جدًا قبل النظر في التدهور، والاستهلاك الإضافي، والتكاليف التشغيلية والصيانة، أو التكاليف الأخرى.
يجب أن تبقى الفجوة قائمة رغم الخسائر.
هذا أكثر فائدة من مجرد السؤال:
ما الفرق بين أسعار الذروة وأسعار خارج الذروة؟
ما أريده قبل نمذجة التحكيم في C&I
لمشروع جاد، سأطلب:
بيانات تحميل الفترات
جدول التعريف الكامل
قواعد رسوم الطلب
بيانات توليد الطاقة الشمسية
حدود الشحن/التفريغ لنظام التحكم في الطاقة
طاقة البطارية القابلة للاستخدام
كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا وحدود قياسها
الحد الأدنى والأقصى لحالة الشحن
احتياطي احتياطي
الحدود المتوقعة للدورات
أولويات تشغيل نظام إدارة الطاقة
ثم سأقوم بمحاكاة الإرسال الفعلي بدلاً من افتراض دورة شحن/تفريغ مثالية واحدة كل يوم.
تؤكد منهجية تقييم تخزين البطاريات التابعة لوزارة الطاقة أيضًا على الأداء المقاس والمعايير المحددة للكفاءة والسعة عند تقييم تشغيل أنظمة تخزين الطاقة.
لذا لا تستند إلى مشروع تداول بناءً على سعة البطارية فقط. اطلب من المورد التحقق من سعة الطاقة، وقوة نظام التحكم في الطاقة، ونافذة الشحن، ومنطق التحكم، ومتطلبات الاحتياطي.
التحكيم هو قرار EMS، وليس مجرد حساب تعرفة
الإصدار البسيط من تداول وقت الاستخدام هو:
شحن منخفض → تفريغ مرتفع
موقع C&I حقيقي يضيف طبقة أخرى:
هل الكهرباء الرخيصة متاحة لفترة كافية للشحن؟
هل ستوفر الطاقة الشمسية طاقة أرخص لاحقًا؟
كم من الكفاءة في الرحلة الكاملة تزيل من الفارق؟
هل هناك ذروة طلب قادمة؟
كم يجب أن يبقى من حالة الشحن للاحتياطي؟
هل يمكن لجهاز التحكم في الطاقة نقل طاقة كافية عندما تأتي الفرصة؟
هل استخدام البطارية الآن أكثر قيمة من الاحتفاظ بها للحدث التالي؟
هذا السؤال الأخير هو المكان الذي يكسب فيه نظام إدارة الطاقة مكانه.
أرخص كهرباء ليست بالضرورة أفضل وقت للشحن، وأعلى تعرفة ليست بالضرورة أفضل وقت للتفريغ. التوزيع الأفضل هو الذي يخصص كيلووات وساعات كيلووات محدودة لأعلى قيمة دون احتساب نفس الطاقة المخزنة مرتين.
أسئلة شائعة
1. كيف يعمل التحكيم حسب وقت الاستخدام مع نظام تخزين الطاقة BESS في C&I؟
تقوم أنظمة تخزين الطاقة بالشحن عندما تكون الكهرباء رخيصة نسبيًا وتفريغها خلال فترات الأسعار الأعلى. القيمة الفعلية تعتمد علىفارق التعرفة، الكفاءة، حدود البطارية، واستراتيجية توزيع نظام إدارة الطاقة.
2. كيف تؤثر كفاءة الرحلة الكاملة على مدخرات التحكيم في BESS؟
خسائر الطاقة تعني أن نظام تخزين الطاقة يجب أن يشتري طاقة شحن أكثر مما يسلمه لاحقًا. يجب أن يتجاوزتكلفة الكهرباء في ذروة الطلب تكلفة الشحن، والخسائر، والتدهور، وتكاليف التشغيل الأخرى.
3. لماذا قد يتجنب EMS التفريغ خلال فترة تعرفة مرتفعة؟
قد يحافظ نظام إدارة الطاقة على حالة الشحن من أجلذروة طلب ذات قيمة أعلى، احتياطي احتياطي، أو حدث متوقع آخربدلاً من استخدام البطارية فورًا للربح من الفارق.
4. ما البيانات المطلوبة لتقييم التحكيم في BESS في C&I؟
استخدمبيانات تحميل الفترات، جداول التعرفة، رسوم الطلب، توليد الطاقة الشمسية، حدود جهاز التحكم في الطاقة، الطاقة القابلة للاستخدام من البطارية، الكفاءة في الرحلة الكاملة، حدود حالة الشحن، الاحتياطي الاحتياطي، وأولويات نظام إدارة الطاقة.
5. هل يمكن استخدام نفس طاقة البطارية للتحكيم وتخفيض الذروة؟
ليس في الوقت نفسه. استخدام الطاقة المخزنة للربح من الفارق يقلل من حالة الشحن المتاحة لاحقًا لتقليل الذروة، لذا يجب على نظام إدارة الطاقة إعطاء الأولوية للواجب ذي القيمة الأعلى.
