قد تكون بطارية بسعة 1 ميغاواط ساعة صغيرة جدًا للذروة
لتقليل الذروة، قم بحجم نظام تخزين الطاقة التجاري (BESS) من الحمل فوق حد الطلب المستهدف - وليس من استهلاك الكهرباء السنوي أو نسبة ثابتة من الكيلووات ساعة/كيلووات. يجب أن تغطي طاقة PCS ارتفاع الذروة، بينما يجب أن تغطي طاقة البطارية القابلة للاستخدام مساحة منحنى الحمل فوق حد الطلب. ثم قم بتصحيح الكفاءة، ونافذة حالة الشحن القابلة للاستخدام، والتدهور، وقيود إعادة الشحن، وفترة قياس الطلب من المرفق.
تحليل NREL للمباني التجارية يصل إلى نفس الاستنتاج:شكل ملف الحمل هو مؤشر رئيسي على حجم BESS المطلوب، بينما تؤثر هيكل رسوم الطلب بشكل كبير على ما إذا كان المشروع مجديًا اقتصاديًا.
عندما تطلب مصنع من Ruibit/Dawnice "500 كيلووات ساعة لتقليل الذروة"، سأطلب ملف الحمل الزمني قبل اختيار الخزانة.
ابدأ بحد الطلب
اعتبر مصنعًا افتراضيًا ببيانات عداد لمدة 15 دقيقة.
أقصى طلب مقاس: 760 كيلووات
حد الطلب على الشبكة: 600 كيلووات
أقصى طاقة تفريغ BESS المطلوبة في البداية هي:
طاقة تقليل الذروة = 760 − 600 = 160 كيلووات
هذا يخبرني على الفور بشيء لا يمكن أن تخبرني به فاتورة الكهرباء الشهرية.
لا يمكن أن يفرض PCS بسعة 100 كيلووات الحد البالغ 600 كيلووات بالكامل، بغض النظر عما إذا كانت البطارية تحتوي على 200 كيلووات ساعة أو 2 ميغاوات ساعة.
لكن160 كيلووات لا تخبرني بسعة البطارية.
لذلك، أحتاج إلى شكل الذروة.
ارتفاع واحد وهضبة واحدة تحتاج إلى بطاريات مختلفة
افترض أن الحمل حول الذروة يبدو هكذا:
| فترة 15 دقيقة | حمل المصنع | طاقة نظام تخزين الطاقة بالبطارية المطلوبة |
|---|---|---|
| 13:30–13:45 | 620 كيلووات | 20 كيلووات |
| 13:45–14:00 | 690 كيلووات | 90 كيلووات |
| 14:00–14:15 | 760 كيلووات | 160 كيلووات |
| 14:15–14:30 | 720 كيلووات | 120 كيلووات |
| 14:30–14:45 | 650 كيلو واط | 50 كيلووات |
الطاقة المطلوبة من الجانب المتردد تقريبًا هي:
E = (20 + 90 + 160 + 120 + 50) × 0.25 = 110 كيلووات ساعة
لذا، تتطلب هذه الذروة تقريبًا:
160 كيلووات أقصى طاقة تفريغ
و
110 كيلووات ساعة من الطاقة من الجانب المتردد
قبل هوامش التصميم والخسائر.
الآن تخيل أن المصنع يبقى عند700 كيلووات لمدة ثلاث ساعات.
الخفض المطلوب:
700 − 600 = 100 كيلووات
الطاقة المطلوبة:
100 × 3 = 300 كيلوواط ساعة
المصنع الثاني يحتاج إلى طاقة PCS أقل ولكن يحتاج إلى طاقة بطارية أكبر بكثير.
لهذا السبب أبتعد عن قواعد مثل:
"تتطلب تقنيات تقليل الذروة بطارية لمدة ساعتين."
نماذج NREL تخزن الطاقة التجارية عبر نسب الطاقة إلى القدرة المتعددة وتؤكد أن تقدير المدة بدقة مهم لتكلفة النظام الكلية.
يجب أن تختار منحنى الحمل المدة.
الكيلوواط ساعة القابلة للاستخدام هو الرقم الذي تراه الذروة فعليًا
افترض أن المثال العملي يتطلب110 كيلوواط ساعة تيار متردد.
لأغراض الحجم الأولي، افترض:
كفاءة مسار التفريغ: 94%
نسبة البطارية القابلة للاستخدام: 90%
ثم:
طاقة البطارية قبل السماح بالسعة القابلة للاستخدام = 110 ÷ 0.94 ≈ 117 كيلوواط ساعة
طاقة الاسم الأولية = 117 ÷ 0.90 ≈ 130 كيلوواط ساعة
لذا فإن الحد الأدنى النظري هو حوالي130 كيلوواط ساعةتحت هذه الافتراضات.
لن أطلب نظامًا بسعة 130 كيلوواط ساعة.
لا يزال يتعين علينا النظر في:
التدهور المستقبلي
خطأ التوقع
تقلب الذروة
خفض درجة الحرارة
الحد الأدنى من احتياطي حالة الشحن
فرصة إعادة الشحن
وما إذا كانت ذروة أخرى تحدث قبل أن تتعافى البطارية.
الافتراضات أعلاه هي مثال عملي، وليست مواصفات منتجات Ruibit/Dawnice.
معيار NREL لعام 2024 لتخزين الطاقة التجارية، على سبيل المثال، يستخدملهذا المثال العملي، يجب على النظام شراء حوالي:كافتراض نمذجة تمثيلي، موضحًا لماذا يجب دائمًا ذكر حدود الكفاءة بدلاً من افتراضها بصمت.
أعلى ذروة ليست دائمًا الأصعب
هنا أتوقف عن النظر فقط إلى الحد الأقصى السنوي.
افترض:
الذروة A: 760 كيلوواط لمدة 15 دقيقة
الذروة ب: 680 كيلو وات لمدة 2.5 ساعة
مع هدف 600 كيلو وات:
الذروة أ تتطلب:
160 كيلو وات × 0.25 ساعة = 40 كيلو وات ساعة
الذروة ب تتطلب:
80 كيلو وات × 2.5 ساعة = 200 كيلو وات ساعة
الذروة أ تحدد المزيد من متطلبات نظام تخزين الطاقة.
الذروة ب تؤثر بشكل أكبر على طاقة البطارية.
لذا عادةً ما أبحث في بيانات الفترات عن الأقل:
أعلى ذروة
أطول ذروة فوق الهدف
ذروات متكررة
ذروات موسمية
أحداث متتالية
عمل NREL في تقليل الذروة يوضح بشكل صريح نمذجة كل من طاقة البطارية المتاحة وأقصى قدرة عاكس بالنسبة لحمل المنشأة لأن كلاهما يقيد تقليل الذروة الممكن.
قيمة كيلو وات القياسية العالية ليست دراسة حجم.
حد الطلب هو متغير اقتصادي أيضًا
لماذا 600 كيلو وات؟
لماذا ليس 550 كيلو وات؟
كلما كان الهدف أعمق، زادت كمية منحنى الحمل التي تتحرك فوق العتبة.
افترض أن تقليل الحد من 600 إلى 550 كيلو وات يضاعف طاقة البطارية المطلوبة ولكنه يوفر فقط 4000 دولار إضافية سنويًا في رسوم الطلب.
قد لا تدفع تلك البطارية الإضافية لنفسها أبدًا.
وجدت NREL أن رسوم الطلب كانت مؤشرًا مهمًا بشكل خاص على الجدوى الاقتصادية لنظام تخزين الطاقة التجاري.
لذا سأختبر عدة حدود للطلب:
| الهدف | متطلبات PCS | متطلبات الطاقة القابلة للاستخدام | توفير الطلب السنوي |
|---|---|---|---|
| 650 كيلو واط | احسب | احسب | احسب |
| 600 كيلووات | احسب | احسب | احسب |
| 550 كيلو واط | احسب | احسب | احسب |
الهدف الصحيح ليس بالضرورة أقل طلب يمكن تحقيقه تقنيًا.
غالبًا ما يكون النقطة التيتكون فيها الزيادة التالية في تكلفة البطارية أكثر من قيمة تقليل الذروة.
إعادة الشحن يمكن أن تكسر تصميم تقليل الذروة الجيد
بعد أن تزيل البطارية ذروة بعد الظهر، متى تعيد شحنها؟
إذا كانت المصنع تشحن على الفور عند 160 كيلو وات بينما يبقى الإنتاج مرتفعًا، يمكن لنظام تخزين الطاقة إنشاء ذروة طلب أخرى.
لذا يحتاج نظام إدارة الطاقة إلى التنسيق:
حمولة الموقع
نسبة شحن البطارية
قوة الشحن
الذروة المتوقعة التالية
نافذة التعرفة
تعمل أبحاث تخزين الطاقة في NREL على تمييز التحكم في تقليل الذروة عن توزيع إشارة السعر لأن الأهداف المختلفة يمكن أن تنتج سلوك شحن/تفريغ مختلف.
لاقتراح حقيقي من Ruibit/Dawnice في القطاع التجاري والصناعي، سأقوم بتزويد الفريق الهندسي بـملف الحمل الكامل، التعرفة، سعة المحول، هدف الطلب ونافذة الشحن المتاحة، وليس فقط سعة البطارية المطلوبة بالكيلوواط ساعة.
قاعدة الحجم التي سأحتفظ بها
لتصميم تقليل الذروة في المرحلة الأولى:
قوة PCS المطلوبة = الحد الأقصى (حمل الموقع - حد الطلب)
لكل فترة فوق الهدف:
طاقة تقليل الذروة = Σ[(حمل الموقع - حد الطلب) × مدة الفترة]
ثم تحويل الطاقة المطلوبة من التيار المتردد إلى سعة البطارية الاسمية باستخدام:
الكفاءة
نافذة نسبة الشحن القابلة للاستخدام
مقدار التدهور المسموح به
ظروف الحرارة
متطلبات الاحتياطي
أخيرًا، محاكاة التصميم عبر مجموعة بيانات الحمل الكاملة.
تلك الخطوة الأخيرة مهمة.
لا يتم تحديد حجم نظام تخزين الطاقة التجاري بشكل صحيح لأنه يتحمل أسوأ 15 دقيقة في Excel.
يتم تحديد حجمه بشكل صحيح عندما يمكنه باستمرار الاحتفاظ بالحد المطلوب من الطلب خلال تسلسل الذروات الحقيقي، وإعادة الشحن دون خلق ذروة أخرى، وما زال يلبي الهدف الاقتصادي الذي يبرر شرائه.
حدد قوة PCS من ارتفاع الحمل فوق حد الطلب. حدد كيلوواط ساعة القابلة للاستخدام من المساحة فوق ذلك الحد. دع منحنى حمل المصنع - وليس مدة البطارية القياسية - يحدد الباقي.
أسئلة شائعة
1. كيف تحدد حجم نظام تخزين البطارية التجاري لتقليل الذروة؟
احسبقوة PCS من الحد الأقصى للحمل فوق حد الطلب المستهدف، ثم احسب طاقة البطارية من مدة وشكل جميع فترات الحمل فوق ذلك الحد.
2. لماذا لا يمكن تحديد سعة نظام تخزين البطارية لتقليل الذروة بناءً على أعلى ذروة كيلوواط فقط؟
تحدد الذروة الأعلى القوة، ولكن ليس بالضرورة الطاقة. قد تتطلب ذروة قصيرة بقوة 160 كيلوواط سعة بطارية أقل من تقليل بقوة 80 كيلوواط مستمر لعدة ساعات.
3. كيف تحسب طاقة تقليل الذروة من بيانات الحمل الفترية؟
لكل فترة فوق حد الطلب، احسب:
الطاقة = (حمل الموقع - حد الطلب) × مدة الفترة
ثم أضف متطلبات الطاقة عبر الحدث الذروي الكامل.
4. ما الفرق بين الكيلوواط ساعة القابلة للاستخدام وسعة البطارية الاسمية؟
الكيلوواط ساعة القابلة للاستخدام هي الطاقة المتاحة فعليًا لتقليل ذروة الاستهلاك. يجب أن تأخذ السعة الاسمية في الاعتبار أيضًاحدود حالة الشحن، خسائر التحويل، السماح بالتدهور، ظروف الحرارة، ومتطلبات الاحتياطي.
5. هل يمكن أن يحسن نظام تخزين البطارية الكبير اقتصاديات تقليل الذروة؟
ليس بالضرورة. يتطلب هدف الطلب المنخفض مزيدًا من طاقة نظام التحكم في الطاقة و/أو طاقة البطارية، لكن المدخرات الإضافية من رسوم الطلب قد لا تبرر التكلفة الإضافية للنظام. يجب تحسين الهدف الاقتصادي جنبًا إلى جنب مع الأبعاد الفنية.
