Una fabbrica non risparmia denaro perché la batteria si scarica
Una fabbrica risparmia denaro con un BESS di peak-shaving solo quando la scarica della batteria riduce il valore della domanda che appare effettivamente sulla bolletta elettrica. Il risparmio annuale di prima passata è quindiavoided demand charge − charging cost − conversion losses − auxiliary energy − degradation cost − maintenance. Le alte tariffe di domanda e i picchi brevi e ripetibili creano solitamente un caso aziendale più forte rispetto a ampi plateau di carico multi-orari.
Questo sembra ovvio finché qualcuno non mi mostra una proposta che dice:
“500 kWh BESS risparmia il 30% sulla bolletta elettrica.”
La mia prima domanda non riguarda la batteria.
“Il trenta percento di quale carica?”
Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti distingue le tariffe energetiche, fatturate in kWh, dalle tariffe di domanda, comunemente basate sui kW massimi durante un periodo di fatturazione. Nota anche che sono necessari dati di intervallo—spesso orari o ogni 15 minuti—per vedere i picchi che i totali di consumo mensile nascondono.DOE
NREL ha raggiunto una conclusione simile da una direzione diversa: nella sua analisi dell'economia dello stoccaggio di batterie commerciali,le tariffe di domanda di picco erano il miglior indicatore di se un BESS fosse economicamente sostenibile, mentre la forma del profilo di carico era il miglior indicatore della dimensione della batteria. NREL
È da lì che inizio il foglio di calcolo.
Non con il prezzo della batteria.
La fabbrica che paga $18/kW-Mese attira la mia attenzione
Considera una fabbrica ipotetica. Queste sono assunzioni di esempio lavorato, non un caso cliente Ruibit/Dawnice.
L'impianto ha:
Domanda di picco mensile: 1.020 kW
Obiettivo dopo il peak shaving: 800 kW
Tariffa di domanda: $18/kW-mese
Riduzione del picco richiesta: 220 kW
Supponi che il BESS mantenga con successo quella riduzione in tutti i 12 mesi di fatturazione.
Il risparmio lordo sulla tariffa di domanda è:
220 kW × $18/kW-mese × 12 mesi = $47.520/anno
Questo è il numero che alle persone piace inserire nelle presentazioni.
Non lo faccio.
Non ancora.
Perché$47.520 è la tariffa di domanda evitata, non il risparmio netto del BESS.
Poi apro la curva di carico e il bel numero di solito cambia
Supponi che la riduzione del picco di 220 kW sia necessaria solo per 45 minuti in un tipico giorno di picco.
L'energia fornita durante l'evento è:
220 kW × 0,75 h = 165 kWh
Se il picco dura invece tre ore:
220 kW × 3 h = 660 kWh
Stessa riduzione della domanda.
Stessa teoria di risparmio annuale sui costi di domanda di $47,520.
Batteria molto diversa.
Ecco perché la durata del picco ha un'influenza così forte sull'economia. NREL osserva che i sistemi di riduzione del picco a lunga durata costano generalmente di più perché è necessaria energia aggiuntiva dalla batteria.NREL
Una fabbrica con un picco di produzione netto di 30–45 minuti può essere un candidato BESS molto più interessante rispetto a un'altra fabbrica con la stessa domanda massima di 1,020 kW distribuita su un plateau di quattro ore.
La bolletta elettrica mostra lo stesso picco.
La batteria vede la larghezza.
Perdere un picco può costare più che perdere un ciclo
Ora arriviamo alla parte che mi preoccupa come gestore dell'energia.
Altariffe contengono scatti di domanda o disposizioni di retrospettiva. Il DOE osserva che questi possono calcolare i costi di domanda attuali in parte dai picchi precedenti, il che significa che un picco occasionale può influenzare le bollette oltre il mese in cui si è verificato.DOE
Quindi immagina che il BESS funzioni perfettamente per 11 mesi.
Ad agosto, lo stato di carica è troppo basso quando la produzione raggiunge il picco annuale.
La fabbrica raggiunge1,015 kWinvece di rimanere vicino a 800 kW.
A seconda della tariffa, non è semplicemente "una cattiva distribuzione".
Può ripristinare parte della base economica.
Ecco perché non valuto un sistema di riduzione del picco da:
capacità della batteria + costo di domanda
da solo.
Voglio anche:
logica EMS
previsione del carico
riserva minima di SoC
intervallo del contatore
strategia di ricarica
potenza PCS
e la definizione esatta della tariffa per la domanda di fatturazione.
Una batteria può essere tecnicamente sana e finanziariamente inutile per quindici minuti molto costosi.
La bolletta di carica torna attraverso un'altra porta
Supponiamo che la fabbrica abbia bisogno di165 kWh di scarica sul lato ACdurante ogni evento di rasatura.
Per un calcolo illustrativo, supponiamoefficienza di ritorno del 90%.
L'energia che deve essere acquistata per ripristinare la batteria è approssimativamente:
165 ÷ 0,90 = 183,3 kWh
Se il costo dell'elettricità per la ricarica è$0,09/kWh:
183,3 × $0,09 = $16,50 per evento
A 250 eventi di picco di rasatura all'anno:
$16,50 × 250 = $4.125/anno
Ora la nostra semplice economia appare più simile a questa:
| Voce annuale | Esempio Lavorato |
|---|---|
| Tariffa per la domanda evitata lorda | $47.520 |
| Energia di ricarica | −$4.125 |
| Rimanente prima di altri costi | $43.395 |
| Consumo HVAC / ausiliario | Non ancora incluso |
| Manutenzione | Non ancora incluso |
| Degradazione della batteria | Non ancora monetizzato |
| Finanziamenti / tasse | Non ancora incluso |
Quella$43.395 non è ancora profitto del progetto.
È semplicemente un numero più pulito rispetto a $47.520.
Ed è esattamente per questo che sono sospettoso delle proposte BESS che saltano direttamente dai risparmi sui costi di domanda al periodo di ammortamento.
Il degrado è una spesa anche quando nessuno invia una fattura
Un ciclo della batteria non arriva con una ricevuta allegata.
Ha comunque un costo.
Supponiamo che una fabbrica risparmi altri $8.000 all'anno ciclando in modo più aggressivo per l'arbitraggio energetico, ma che quel dispatch aumenti il throughput a sufficienza per accelerare la perdita di capacità o raggiungere prima i limiti di throughput di garanzia.
Il ricavo extra ne valeva la pena?
Forse.
Ma l'EMS non dovrebbe inseguire ogni differenziale di prezzo solo perché lo scarico è tecnicamente possibile.
La modellazione dello stoccaggio di NREL mostra che la strategia di dispatch può cambiare materialmente il NPV del progetto, in particolare dove le tariffe variano nel tempo. La rasatura di picco e il dispatch basato sui segnali di prezzo sono obiettivi di controllo diversi e possono produrre comportamenti operativi differenti.NREL
Per un progetto di fabbrica, quindi, modellerei almeno:
MWh scaricati annualmente
efficienza di ritorno attesa
perdita di capacità
throughput di garanzia
assunzioni di aumento/sostituzione
non solo conteggio dei cicli.
Un evento di rasatura di picco superficiale di 20 minuti e un ciclo di arbitraggio profondo giornaliero non dovrebbero essere trattati come economicamente identici solo perché entrambi appaiono come “un ciclo” in una presentazione di vendita.
La batteria più economica può produrre il peggior ritorno
Usiamo un'altra comparazione ipotetica.
Due fornitori citano sistemi in grado della stessa riduzione di picco di 220 kW:
| Proposta | Costo installato | Energia utilizzabile | Beneficio Netto Annuale Prima del Finanziamento | Rimborso Semplice |
|---|---|---|---|---|
| Sistema A | 210.000 $ | 250 kWh | 40.000 $ | 5,25 anni |
| Sistema B | 285.000 $ | 500 kWh | 43.000 $ | 6,63 anni |
Il Sistema B immagazzina il doppio dell'energia.
In questo esempio guadagna anche solo 3.000 dollari in più.
Se il picco reale della fabbrica dura meno di un'ora, i 250 kWh extra potrebbero trascorrere la maggior parte della loro vita senza fare nulla di finanziariamente utile.
Ecco perchéla dimensione economica non è la stessa della dimensione massima.
Quando Ruibit/Dawnice riceve una richiesta di riduzione del picco, preferirei inviare i dati di intervallo della fabbrica e la tariffa piuttosto che richiedere '500 kWh perché questo è il nostro budget.'
Dawnice attualmente offre configurazioni commerciali tra cui100 kW/200 kWhe125 kW/265 kWhsistemi, insieme a piattaforme di stoccaggio commerciali e containerizzate più grandi.Dawnice
Queste sono configurazioni di attrezzature.
Il picco della fabbrica decide se qualcuna di esse ha senso economico.
Il solare può migliorare il calcolo, ma solo se il tempismo funziona
Le fabbriche con PV sul tetto a volte presumono che il solare renda automaticamente la riduzione del picco più redditizia.
Non necessariamente.
Immagina che il picco della fabbrica si verifichi alle17:30, dopo che la produzione di PV è diminuita drasticamente.
Il solare potrebbe comunque caricare la batteria prima, il che può ridurre il costo dell'energia di carica o aumentare l'autoconsumo solare.
Utile.
Ma non elimina la necessità di avere abbastanza potenza PCS e energia riservata alle 17:30.
Al contrario, se il PV riduce già il picco di mezzogiorno al di sotto della soglia di domanda, il BESS potrebbe avere molto poco lavoro di riduzione del picco da fare.
NREL osserva che il PV può accorciare la durata del picco netto in alcuni sistemi, il che può migliorare l'economia dello stoccaggio per la riduzione del picco.NREL
La parola importante èpuò.
Sovrapporrei la generazione di PV e la domanda della fabbrica alla stessa risoluzione di intervallo prima di assegnare il valore alla batteria.
Non calcolo il ritorno fino a quando questi sette numeri smettono di muoversi
Per un caso aziendale preliminare di riduzione del picco della fabbrica, voglio:
| Input | Perché è Importante |
|---|---|
| Domanda di picco | Stabilisce la potenziale riduzione kW |
| Durata di picco | Stabilisce i kWh richiesti |
| Costo della domanda | Prezzi per ogni kW evitato |
| Intervallo del contatore | Definisce come viene misurato il picco |
| Tariffa di ricarica | Prezzi per la ricarica della batteria |
| Efficienza del BESS | Determina le perdite energetiche |
| Costo del BESS installato | Stabilisce la base di investimento |
Poi aggiungo degradazione, manutenzione, consumo ausiliario, finanziamenti, tasse, incentivi, limiti di garanzia e valore residuo man mano che il progetto diventa più serio.
Solo dopo calcolo:
Ritorno semplice = Costo del progetto installato ÷ Risparmi netti annuali
Ad esempio, se il progetto completamente installato costa220.000 $e i risparmi netti annuali modellati dopo i costi operativi sono40.000 $:
Ritorno semplice = 220.000 $ ÷ 40.000 $ = 5,5 anni
Numero utile.
Non sufficiente per una decisione di investimento.
Un progetto serio dovrebbe anche esaminare il VAN, il TIR, la degradazione, la sensibilità alle tariffe e cosa succede se il picco cambia dopo l'espansione della produzione.
A volte la mia raccomandazione è di non acquistare la batteria
Questa è la parte che raramente appare in un preventivo.
Supponiamo di aprire i dati di 15 minuti e scoprire che il picco della fabbrica proviene da un compressore che parte inutilmente mentre due linee di produzione si sovrappongono.
Ripianificare quell'attrezzatura costa quasi nulla.
O forse il costo della domanda è solo4 $/kW-mese.
O il “picco” dura cinque ore ogni giorno lavorativo, costringendo così tanta energia della batteria che l'economia collassa.
Preferirei scoprirlo prima che qualcuno ordini i quadri.
Il ridimensionamento del picco è attraente quando un costoso costo della domanda incontra un profilo di carico che la batteria può attaccare in modo efficiente. L'analisi di NREL supporta esattamente quella relazione: tariffa e forma del carico sono fattori economici centrali, non dettagli di sfondo.NREL
Quindi, quando una fabbrica chiede:
“Quanto può risparmiarci il BESS?”
Non risponderei con una percentuale.
Dammi la tariffa.
Dammi i dati dell'intervallo.
Dammi il costo del progetto installato.
Poi possiamo mettere un prezzo sul picco.
Un BESS non crea valore di riduzione del picco semplicemente essendo grande. Crea valore rimuovendo i giusti kilowatt dal giusto intervallo di fatturazione a un costo di vita inferiore rispetto a quanto quei kilowatt avrebbero costato alla fabbrica.
Domande Frequenti
1. Quanto può risparmiare una fabbrica con il picco di BESS?
I risparmi dipendono principalmente dadomanda di picco evitata, tariffa del costo della domanda, durata del picco, regole tariffarie, efficienza del BESS e costi operativi. Non esiste una percentuale di risparmio universale affidabile.
2. Come si calcolano i risparmi del picco?
Una formula di partenza semplice è:
Risparmi lordi annuali = Riduzione del picco (kW) × Costo della domanda ($/kW-mese) × Mesi applicabili
Poi sottrai l'energia di carica, le perdite, il consumo ausiliario, la manutenzione e i costi legati alla degradazione.
3. Perché la durata del picco influisce sull'economia del BESS?
L'altezza di picco determina la potenza richiesta del PCS, mentre la durata di picco determina la capacità energetica della batteria. Un picco breve di 200 kW può richiedere molte meno kWh rispetto a una riduzione di 200 kW sostenuta per diverse ore.
4. Un BESS più grande produce sempre maggiori risparmi sul picco?
No. Una volta che la batteria può coprire il picco economicamente prezioso, una capacità aggiuntiva può fornire poca riduzione dei costi di domanda. Un sovradimensionamento può aumentare il CAPEX e allungare il periodo di ammortamento.
5. Quali dati sono necessari prima di calcolare il ritorno del BESS della fabbrica?
Gli acquirenti dovrebbero forniredati di carico per intervallo, costi di domanda, tariffe energetiche, durata di picco, finestre di carica, capacità del trasformatore, efficienza del BESS, costo installato, assunzioni di degrado e costi di manutenzione.
