Une usine ne fait pas d'économies parce que la batterie se décharge.
Une usine fait des économies avec un BESS de réduction de pointe uniquement lorsque la décharge de la batterie réduit la valeur de la demande qui apparaît réellement sur la facture d'électricité. L'économie annuelle de première passe est doncavoided demand charge − charging cost − conversion losses − auxiliary energy − degradation cost − maintenance. Les charges de demande élevées et les pics courts et répétables créent généralement un cas commercial plus fort que les plateaux de charge larges et de plusieurs heures.
Cela semble évident jusqu'à ce que quelqu'un me montre une proposition disant :
« Un BESS de 500 kWh économise 30 % sur l'électricité. »
Ma première question ne concerne pas la batterie.
« Trente pour cent de quelle charge ? »
Le Département de l'énergie des États-Unis distingue les charges d'énergie, facturées en kWh, des charges de demande, généralement basées sur le maximum de kW pendant une période de facturation. Il note également que des données d'intervalle—souvent horaires ou de 15 minutes—sont nécessaires pour voir les pics que les totaux de consommation mensuels cachent.DOE
Le NREL a atteint une conclusion similaire d'une direction différente : dans son analyse de l'économie du stockage de batterie commercial,les charges de demande de pointe étaient le meilleur prédicteur de la viabilité économique d'un BESS, tandis que la forme du profil de charge était le meilleur prédicteur de la taille de la batterie. NREL
C'est là que je commence le tableau.
Pas avec le prix de la batterie.
L'usine payant 18 $/kW-mois attire mon attention.
Considérons une usine hypothétique. Ce sont des hypothèses d'exemple, pas un cas client Ruibit/Dawnice.
L'usine a :
Demande de pointe mensuelle : 1 020 kW
Cible après réduction de pointe : 800 kW
Charge de demande : 18 $/kW-mois
Réduction de pointe requise : 220 kW
Supposons que le BESS maintienne avec succès cette réduction pendant les 12 mois de facturation.
L'économie brute de charge de demande est :
220 kW × 18 $/kW-mois × 12 mois = 47 520 $/an
C'est le chiffre que les gens aiment mettre dans les présentations.
Je ne le fais pas.
Pas encore.
Parce que47 520 $ est la charge de demande évitée, pas les économies nettes du BESS.
Ensuite, j'ouvre la courbe de charge et le joli chiffre change généralement.
Supposons que la réduction de pointe de 220 kW soit requise pendant seulement 45 minutes un jour de pointe typique.
L'énergie délivrée pendant l'événement est :
220 kW × 0,75 h = 165 kWh
Si le pic dure plutôt trois heures :
220 kW × 3 h = 660 kWh
Même réduction de la demande.
Même économie théorique de 47 520 $ par an sur les charges de demande.
Batterie très différente.
C'est pourquoi la durée des pics a une si forte influence sur l'économie. Le NREL note que les systèmes de réduction de pic de longue durée coûtent généralement plus cher car une énergie de batterie supplémentaire est requise.NREL
Une usine avec un pic de production aigu de 30 à 45 minutes peut être un candidat BESS beaucoup plus intéressant qu'une autre usine avec la même demande maximale de 1 020 kW répartie sur un plateau de quatre heures.
La facture d'électricité montre le même pic.
La batterie voit la largeur.
Manquer un pic peut coûter plus cher que de perdre un cycle.
Maintenant, nous arrivons à la partie qui m'inquiète en tant que gestionnaire de l'énergie.
Certaines tarifications contiennent des mécanismes de réajustement de la demande ou des dispositions de rétroaction. Le DOE note que celles-ci peuvent calculer les charges de demande actuelles en partie à partir des pics précédents, ce qui signifie qu'un pic élevé occasionnel peut affecter les factures au-delà du mois où il s'est produit.DOE
Alors imaginez que le BESS fonctionne parfaitement pendant 11 mois.
En août, l'état de charge est trop bas lorsque la production atteint le pic annuel.
L'usine atteint1 015 kWau lieu de rester près de 800 kW.
Selon la tarification, ce n'est pas simplement « un mauvais dispatch ».
Cela peut réinitialiser une partie de la base économique.
C'est pourquoi je ne valorise pas un système de réduction de pic uniquement à partir de :
capacité de batterie + charge de demande
seulement.
Je veux aussi :
logique EMS
prévision de charge
réserve minimale de SoC
intervalle de mesure
stratégie de recharge
Puissance PCS
et la définition exacte du tarif de la demande de facturation.
Une batterie peut être techniquement saine et financièrement inutile pendant quinze minutes très coûteuses.
La facture de charge revient par une autre porte.
Supposons que l'usine ait besoinde 165 kWh de décharge côté ACdurant chaque événement de rasage.
Pour un calcul illustratif, supposonsune efficacité de 90 % aller-retour.
L'énergie qui doit être achetée pour restaurer la batterie est d'environ :
165 ÷ 0,90 = 183,3 kWh
Si le coût de l'électricité de charge est0,09 $/kWh:
183,3 × 0,09 $ = 16,50 $ par événement
À 250 événements de rasage de pointe par an :
16,50 $ × 250 = 4 125 $/an
Maintenant, notre simple économie ressemble davantage à ceci :
| Article annuel | Exemple travaillé |
|---|---|
| Charge de demande brute évitée | $47,520 |
| Énergie de charge | −4 125 $ |
| Reste avant autres coûts | 43 395 $ |
| Consommation HVAC / auxiliaire | Pas encore inclus |
| Maintenance | Pas encore inclus |
| Dégradation de la batterie | Pas encore monétisé |
| Financement / taxes | Pas encore inclus |
Cela43 395 $ n'est toujours pas un profit de projet.
C'est simplement un chiffre plus propre que 47 520 $.
Et c'est exactement pourquoi je suis suspicieux des propositions BESS qui passent directement des économies sur les frais de demande au délai de récupération.
La dégradation est une dépense même lorsque personne n'envoie de facture.
Un cycle de batterie n'arrive pas avec un reçu attaché.
Il a toujours un coût.
Supposons qu'une usine économise 8 000 $ supplémentaires par an en cyclant plus agressivement pour l'arbitrage énergétique, mais que cette répartition augmente le débit suffisamment pour accélérer la perte de capacité ou atteindre plus tôt les limites de débit de garantie.
Le revenu supplémentaire en valait-il la peine ?
Peut-être.
Mais le EMS ne devrait pas poursuivre chaque écart de prix simplement parce que la décharge est techniquement possible.
La modélisation de stockage de NREL montre que la stratégie de répartition peut changer matériellement la VAN du projet, en particulier lorsque les tarifs varient selon le temps. Le rasage de pointe et la répartition par signal de prix sont des objectifs de contrôle différents et peuvent produire des comportements opérationnels différents.NREL
Pour un projet d'usine, je modéliserais donc au moins :
MWh déchargés annuels
efficacité de cycle aller-retour attendue
dégradation de capacité
débit de garantie
hypothèses d'augmentation/de remplacement
pas seulement le nombre de cycles.
Un événement de réduction de pointe superficiel de 20 minutes et un cycle d'arbitrage quotidien profond ne devraient pas être considérés comme économiquement identiques simplement parce que les deux apparaissent comme « un cycle » dans une présentation commerciale.
La batterie la moins chère peut produire le pire retour sur investissement.
Utilisons une autre comparaison hypothétique.
Deux fournisseurs proposent des systèmes capables de la même réduction de pointe de 220 kW :
| Proposition | Coût installé | Énergie utilisable | Bénéfice net annuel avant financement | Remboursement simple |
|---|---|---|---|---|
| Système A | 210 000 $ | 250 kWh | 40 000 $ | 5,25 ans |
| Système B | 285 000 $ | 500 kWh | 43 000 $ | 6,63 ans |
Le système B stocke deux fois plus d'énergie.
Il ne rapporte également que 3 000 $ de plus dans cet exemple.
Si le pic réel de l'usine dure moins d'une heure, les 250 kWh supplémentaires peuvent passer la majeure partie de leur vie à ne rien faire d'économiquement utile.
C'est pourquoila dimension économique n'est pas la même que la dimension maximale.
Lorsque Ruibit/Dawnice reçoit une demande de réduction de pointe, je préfère envoyer les données d'intervalle de l'usine et le tarif plutôt que de demander « 500 kWh parce que c'est notre budget. »
Dawnice propose actuellement des configurations commerciales comprenant100 kW/200 kWhet125 kW/265 kWhsystèmes, aux côtés de plateformes de stockage commercial et conteneurisées plus grandes.Dawnice
Ce sont des configurations d'équipement.
Le pic de l'usine décide si l'un d'eux a un sens économique.
Le solaire peut améliorer le calcul, mais seulement si le timing fonctionne.
Les usines avec des panneaux photovoltaïques sur le toit supposent parfois que le solaire rend automatiquement la réduction de pointe plus rentable.
Pas nécessairement.
Imaginez que le pic de l'usine se produise à17h30, après que la production photovoltaïque ait chuté fortement.
Le solaire peut encore charger la batterie plus tôt, ce qui peut réduire le coût de l'énergie de charge ou augmenter l'autoconsommation solaire.
Utile.
Mais cela n'élimine pas le besoin d'une puissance PCS suffisante et d'énergie réservée à 17h30.
Inversement, si le photovoltaïque réduit déjà le pic de midi en dessous du seuil de demande, le BESS peut avoir très peu de travail de réduction de pointe à faire.
NREL note que le photovoltaïque peut raccourcir la durée nette du pic dans certains systèmes, ce qui peut améliorer l'économie de stockage pour la réduction de pointe.NREL
Le mot important estpeut.
Je superposerais la production photovoltaïque et la demande de l'usine à la même résolution d'intervalle avant d'attribuer la valeur à la batterie.
Je ne calcule pas le retour sur investissement tant que ces sept chiffres ne cessent de bouger.
Pour un cas d'affaires préliminaire de réduction de pointe d'usine, je veux :
| Entrée | Pourquoi c'est important |
|---|---|
| Demande de pointe | Détermine la réduction potentielle en kW |
| Durée de pointe | Détermine les kWh requis |
| Frais de demande | Prix de chaque kW évité |
| Intervalle de mesure | Définit comment le pic est mesuré |
| Tarif de chargement | Prix de la recharge de batterie |
| Efficacité du BESS | Détermine les pertes d'énergie |
| Coût du BESS installé | Établit la base d'investissement |
Ensuite, j'ajoute la dégradation, l'entretien, la consommation auxiliaire, le financement, les taxes, les incitations, les limites de garantie et la valeur résiduelle à mesure que le projet devient plus sérieux.
Ce n'est qu'après cela que je calcule :
Remboursement simple = Coût total du projet installé ÷ Économies nettes annuelles
Par exemple, si le coût total du projet installé est220 000 $et que les économies nettes annuelles modélisées après les coûts d'exploitation sont40 000 $:
Remboursement simple = 220 000 $ ÷ 40 000 $ = 5,5 ans
Chiffre utile.
Pas assez pour une décision d'investissement.
Un projet sérieux devrait également examiner la VAN, le TRI, la dégradation, la sensibilité aux tarifs et ce qui se passe si le pic change après l'expansion de la production.
Parfois, ma recommandation est de ne pas acheter la batterie.
C'est la partie qui apparaît rarement dans un devis.
Supposons que j'ouvre les données de 15 minutes et découvre que le pic de l'usine provient d'un compresseur qui démarre inutilement pendant que deux lignes de production se chevauchent.
Reprogrammer cet équipement ne coûte presque rien.
Ou peut-être que le tarif de demande est seulement4 $/kW-mois.
Ou le "pic" dure cinq heures chaque jour ouvrable, forçant tant d'énergie de batterie que l'économie s'effondre.
Je préférerais le découvrir avant que quelqu'un ne commande des armoires.
La réduction de pointe est attrayante lorsqu'un tarif de demande coûteux rencontre un profil de charge que la batterie peut attaquer efficacement. L'analyse de NREL soutient exactement cette relation : le tarif et la forme de la charge sont des moteurs économiques centraux, pas des détails de fond.NREL
Donc, quand une usine demande :
"Combien le BESS peut-il nous faire économiser ?"
Je ne répondrais pas par un pourcentage.
Donnez-moi le tarif.
Donnez-moi les données d'intervalle.
Donnez-moi le coût total du projet installé.
Alors nous pourrons mettre un prix sur le pic.
Un BESS ne crée pas de valeur de réduction de pointe en étant grand. Il crée de la valeur en retirant les bons kilowatts du bon intervalle de facturation à un coût de cycle de vie inférieur à celui que ces kilowatts auraient coûté à l'usine.
Questions fréquentes
1. Combien une usine peut-elle économiser avec la réduction de pointe BESS ?
Les économies dépendent principalement dela demande de pointe évitée, le taux de charge de demande, la durée du pic, les règles tarifaires, l'efficacité du BESS et les coûts d'exploitation.. Il n'existe pas de pourcentage d'épargne universel fiable.
2. Comment calculez-vous les économies de réduction de pointe ?
Une formule de départ simple est :
Économies brutes annuelles = Réduction de pointe (kW) × Charge de demande ($/kW-mois) × Mois applicables
Ensuite, soustrayez l'énergie de charge, les pertes, la consommation auxiliaire, les coûts de maintenance et les coûts liés à la dégradation.
3. Pourquoi la durée de la pointe affecte-t-elle l'économie du BESS ?
La hauteur de la pointe détermine la puissance requise du PCS, tandis que la durée de la pointe détermine la capacité énergétique de la batterie. Un pic court de 200 kW peut nécessiter beaucoup moins de kWh qu'une réduction de 200 kW maintenue pendant plusieurs heures.
4. Un BESS plus grand produit-il toujours des économies de réduction de pointe plus importantes ?
Non. Une fois que la batterie peut couvrir le pic économiquement précieux, une capacité supplémentaire peut offrir peu de réduction supplémentaire de la charge de demande. Un dimensionnement excessif peut augmenter le CAPEX et prolonger le retour sur investissement.
5. Quelles données sont nécessaires avant de calculer le retour sur investissement du BESS pour l'usine ?
Les acheteurs doivent fournirdes données de charge par intervalles, des charges de demande, des tarifs énergétiques, la durée des pics, les fenêtres de charge, la capacité du transformateur, l'efficacité du BESS, le coût installé, les hypothèses de dégradation et les coûts de maintenance..
