Riduzione del picco in fabbrica con BESS: Analisi del carico, dimensionamento e strategia di controllo

Il file degli intervalli dell'impianto ha registrato 96 quarti d'ora sopra i 500 kW in un anno, e ciò che contava non era quanto fossero alti. Era che sono arrivati in 41 eventi separati, e che un evento si è svolto per nove intervalli consecutivi. Una batteria che copre il picco più alto ma non il lungo evento viene addebitata per l'evento.

Factory Peak Shaving with BESS: Load Analysis, Sizing, and Control Strategy

Cosa dice il file degli intervalli su questo impianto

Esempio pratico. Un sito di produzione a due turni con un picco mensile ricorrente di 620 kW, un obiettivo di domanda di 500 kW e un costo di domanda di EUR 14,50 per kW al mese.

  • 96 intervalli sopra l'obiettivo in un anno, che corrispondono a 24 ore di tempo oltre il limite
  • 41 eventi separati, quindi l'evento medio è di 2,3 intervalli, circa 35 minuti
  • L'evento più lungo è di 9 intervalli, 2 ore e 15 minuti
  • Energia sopra la linea: 228 kWh in quell'evento più lungo, 1.860 kWh nell'arco dell'anno

La forma conta più dell'altezza. Un sito il cui tempo oltre il limite è concentrato in pochi eventi lunghi ha bisogno di energia, e un sito con molti picchi brevi ha bisogno di potenza e molto poca energia. Questo impianto è il primo tipo, motivo per cui il dimensionamento è stato deciso dal nono intervallo di un evento piuttosto che dalla lettura di 620 kW.

Cosa deve decidere il controllo

La riduzione del picco è fornita da un controllore, non da una scheda dati, e il controllore deve prendere cinque decisioni prima che venga immagazzinata energia.

Decisione di controlloImpostazione per questo impiantoCosa fa all'aritmetica
Limite di domanda e deadbandScarico sopra 500 kW, fermarsi a 490 kWImposta il picco fatturato a cui il sito mira
Potenza massima di scarico125 kW dal cabinet sottostanteCopre i 120 kW necessari per l'intervallo di picco, con 5 kW di riserva
Riserva mantenuta per altri compitiDeve rimanere al di sotto o uguale al 4,0 percento dell'energia nominaleOltre a ciò, il lungo evento dell'anno non è coperto
Finestra di ricaricaNotte, all'interno del limite di carico del sitoAggiunge 259 kWh di carico di ricarica per evento da gestire
Comportamento quando il carico supera la batteriaAllerta e registrazione, non inseguireImpedisce a un controllore di svuotare la batteria durante un transitorio

Il calcolo, nell'ordine in cui il controllore lo esegue

Durante l'intervallo di picco il carico supera l'obiettivo di 120 kW, che è all'interno dei 125 kW del cabinet. Pertanto, il requisito di potenza è soddisfatto da un'unità, e il resto del calcolo riguarda l'energia.

L'evento più lungo richiede 228 kWh consegnati sopra la linea. La finestra utilizzabile del cabinet è di 238,74 kWh a una profondità di scarica del 90 percento, il che lascia 10,74 kWh di margine, ovvero il 4,0 percento dei 265,26 kWh di energia nominale. Un margine del quattro percento è abbastanza sottile da appartenere alle impostazioni di controllo piuttosto che a una nota a piè di pagina.

Ricaricare quell'evento costa 259 kWh al contatore, poiché l'energia consegnata deve essere sostituita attraverso un viaggio di andata e ritorno dell'88 percento. Quel carico deve essere programmato, perché la ricarica si aggiunge alla stessa domanda che il controllore sta cercando di mantenere bassa.

Dove il controllo diventa una decisione di dimensionamento

Ruibit cita due cifre per il cabinet da 125 kW, 265,26 kWh nominali e 238,74 kWh utilizzabili a una profondità di scarica del 90 percento, e il calcolo della riserva deve derivare dalla differenza tra di esse piuttosto che essere aggiunto sopra.

Questo è il punto in cui una scelta operativa si trasforma in capitale. Una riserva del 10 percento dell'energia nominale trattiene 26,53 kWh, il che lascia 212,21 kWh per la riduzione, e 212,21 kWh non copre i 228 kWh richiesti dall'evento più lungo. L'evento non viene ridotto, e poiché quell'evento è quello che determina il picco mensile nel mese in cui si verifica, il costo della domanda per quel mese viene addebitato al livello non ridotto indipendentemente da quanto bene il controllore abbia funzionato sugli altri 40 eventi.

L'aritmetica stabilisce il tetto: 238,74 kWh meno 228 kWh lascia 10,74 kWh, che è il 4,0 percento dell'energia nominale. Un sito che ha bisogno di una riserva più grande di quella ha due opzioni oneste, e solo due. Acquista un secondo cabinet, oppure accetta una bolletta annuale che include l'unico evento che conta.

Perché una regola di programmazione rinuncia a parte del risparmio

Esempio pratico. Con un limite di domanda a 500 kW, il picco scende da 620 kW all'obiettivo, e il risparmio è di 120 kW a EUR 14,50 per kW al mese, che è EUR 1.740 al mese, o EUR 20.880 all'anno.

Ora supponiamo che il controllore scarichi secondo un programma fisso invece, dalle 10:00 alle 14:00, che è il modello che la maggior parte dei carichi di fabbrica segue sulla carta. Sei dei 41 eventi cadono al di fuori di quella finestra, e in due dei dodici mesi quegli eventi determinano il picco addebitato. Quei due mesi vengono addebitati al picco non ridotto di 620 kW, il che rimuove EUR 3.480 dal risparmio annuale, ovvero il 16,7 percento di esso.

Due criteri separano i due approcci. Se gli eventi oltre il limite si concentrano all'interno di una finestra più ristretta di quattro ore e rimangono lì in ogni mese dell'anno, una regola di programmazione è difendibile. Se gli eventi che cadono al di fuori della finestra determinano il picco in più di un mese, solo il controllo del limite di domanda evita l'addebito, perché il controllore segue il carico piuttosto che l'orologio.

Cosa chiedere e cosa il controllo non può recuperare

Chiedi a cosa serve la riserva e se la funzione che protegge deve essere all'interno della stessa unità. Una risposta che la riserva è un margine di sicurezza, senza un dovere allegato, è una riserva che sta costando al sito il suo evento più lungo.

Chiedi cosa fa il controllore quando il carico supera l'obiettivo di più di quanto la batteria possa fornire in potenza. Una risposta che il sistema riduce ciò che può è una risposta su un picco che sarà comunque addebitato.

Chiedi come viene programmata la ricarica e contro quale limite. Una risposta che la batteria si ricarica dopo l'evento, senza nominare la finestra, di solito significa che si ricarica durante il picco pomeridiano.

Tre cose sono impostate una volta che il controllore è in funzione e non possono essere recuperate in seguito. La percentuale di riserva è la decisione di dimensionamento descritta sopra, ed è fissata dall'unità che è stata ordinata. La finestra di ricarica è fissata dalla struttura tariffaria sotto cui il sito è addebitato. E il risultato è verificabile solo dopo un intero ciclo di fatturazione, motivo per cui il limite di domanda e il deadband devono essere messi per iscritto prima della prima scarica piuttosto che in un file di impostazioni che nessuno riapre.

Factory Peak Shaving with BESS: Load Analysis, Sizing, and Control Strategy

Domande Frequenti

1. Di quali dati di carico ha bisogno la riduzione del picco in fabbrica?

Dodici mesi di dati a intervalli di 15 minuti. Una bolletta mensile fornisce la domanda massima ma non per quanto tempo è durata, quanto spesso si è verificata o quanti eventi separati l'hanno prodotta. La struttura dell'evento è ciò che decide se il sito ha bisogno di potenza o energia.

2. Come viene dimensionata la potenza di scarica?

Dalla più grande differenza tra il carico e l'obiettivo di domanda, non dal picco stesso. Se l'impianto raggiunge un picco di 620 kW rispetto a un obiettivo di 500 kW, il requisito è di 120 kW, e un'unità da 125 kW lo copre con un piccolo margine.

3. Come viene dimensionata l'energia della batteria?

Dal lungo evento sopra l'obiettivo, non dall'energia annuale. Nell'esempio, un evento si svolge per nove intervalli e richiede 228 kWh, che rientra in una finestra utilizzabile di 238,74 kWh con 10,74 kWh avanzati.

4. Perché il controllo del limite di domanda è migliore di un programma temporale?

Perché i picchi in fabbrica non seguono l'orologio. Nell'esempio, sei dei 41 eventi cadono al di fuori di una finestra fissa di quattro ore, e in due mesi quegli eventi determinano il picco addebitato, il che rimuove il 16,7 percento del risparmio annuale.

5. Quanta riserva può contenere una batteria per la riduzione del picco?

Solo ciò che rimane dopo l'evento più lungo. Una riserva esce dalla finestra utilizzabile piuttosto che essere aggiunta ad essa, quindi se l'evento più lungo richiede 228 kWh di una finestra di 238,74 kWh, la riserva è limitata al 4,0 percento dell'energia nominale.

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