피크 셰이빙 경제학: 공장이 BESS로 얼마나 절약할 수 있을까요?

공장은 배터리가 방전되기 때문에 돈을 절약하지 않습니다.

공장은 배터리 방전이 실제로 전기 요금에 나타나는 수요 가치를 줄일 때만 피크 셰이빙 BESS로 돈을 절약합니다. 따라서 첫 번째 연간 절감액은avoided demand charge − charging cost − conversion losses − auxiliary energy − degradation cost − maintenance. 높은 수요 요금과 짧고 반복 가능한 피크는 일반적으로 넓고 여러 시간의 부하 고원보다 더 강력한 비즈니스 사례를 만듭니다.

누군가가 다음과 같은 제안을 보여줄 때까지는 명백하게 들립니다:

“500 kWh BESS가 전기 요금에서 30%를 절약합니다.”

내 첫 번째 질문은 배터리에 관한 것이 아닙니다.

“어떤 요금의 30%인가요?”

미국 에너지부는 kWh로 청구되는 에너지 요금을 청구 기간 동안 최대 kW를 기준으로 하는 수요 요금과 구분합니다. 또한 월별 소비 총계가 숨기는 피크를 보려면 종종 시간별 또는 15분 간격의 데이터가 필요하다고 언급합니다.DOE

NREL은 다른 방향에서 유사한 결론에 도달했습니다: 상업용 배터리 저장 경제학 분석에서,피크 수요 요금이 BESS의 경제적 타당성을 예측하는 가장 강력한 지표였으며, 부하 프로필 형태가 배터리 크기의 가장 강력한 예측 지표였습니다.. NREL

여기서 스프레드시트를 시작합니다.

배터리 가격으로 시작하지 않습니다.

$18/kW-월을 지불하는 공장이 제 관심을 끌었습니다.

가상의 공장을 고려해 보십시오. 이것은 Ruibit/Dawnice 고객 사례가 아닌 작업 예제 가정입니다.

공장은 다음과 같습니다:

월간 피크 수요: 1,020 kW

피크 셰이빙 후 목표: 800 kW

수요 요금: $18/kW-월

필요한 피크 감소: 220 kW

BESS가 모든 12개월 청구 기간 동안 그 감소를 성공적으로 유지한다고 가정합니다.

총 수요 요금 절감액은:

220 kW × $18/kW-월 × 12개월 = $47,520/년

그 숫자는 사람들이 프레젠테이션에 넣는 것을 좋아하는 숫자입니다.

저는 그렇지 않습니다.

아직 아닙니다.

왜냐하면$47,520은 회피된 수요 요금이지 순 BESS 절감액이 아닙니다..

그런 다음 부하 곡선을 열어보면 보통 좋은 숫자가 변합니다.

220 kW 피크 감소가 전형적인 피크 일에 단 45분 동안만 필요하다고 가정합니다.

이벤트 중에 전달된 에너지는:

220 kW × 0.75 h = 165 kWh

피크가 대신 3시간 지속된다면:

220 kW × 3 h = 660 kWh

동일한 수요 감소.

동일한 이론적 연간 수요 요금 절감액 $47,520.

매우 다른 배터리.

이것이 피크 지속 시간이 경제에 강한 영향을 미치는 이유입니다. NREL은 장기 지속 피크 절감 시스템이 일반적으로 더 많은 배터리 에너지가 필요하기 때문에 더 비싸다고 언급합니다.NREL

30–45분의 급격한 생산 피크가 있는 공장은 1,020 kW의 최대 수요가 4시간 동안 분산된 다른 공장보다 훨씬 더 흥미로운 BESS 후보일 수 있습니다.

전기 요금 청구서에는 동일한 피크가 표시됩니다.

배터리는 폭을 인식합니다.

하나의 피크를 놓치는 것은 하나의 사이클을 잃는 것보다 더 많은 비용이 들 수 있습니다.

이제 에너지 관리자로서 제가 걱정하는 부분에 도달했습니다.

일부 요금제에는 수요 래칫 또는 회고 조항이 포함되어 있습니다. DOE는 이러한 조항이 현재 수요 요금을 이전 피크의 일부로 계산할 수 있다고 언급하며, 이는 가끔 발생하는 높은 스파이크가 발생한 달을 넘어 청구서에 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다.DOE

그래서 BESS가 11개월 동안 완벽하게 작동한다고 상상해 보세요.

8월에 생산이 연간 피크에 도달할 때 SoC가 너무 낮습니다.

공장은1,015 kW에 도달합니다.800 kW 근처에 머무르지 않고.

요금제에 따라, 이는 단순히 '한 번의 나쁜 배치'가 아닙니다.

경제적 기준선의 일부를 재설정할 수 있습니다.

이것이 제가 다음과 같은 피크 절감 시스템의 가치를 평가하지 않는 이유입니다:

배터리 용량 + 수요 요금

단독으로.

저는 또한 원합니다:

EMS 논리

부하 예측

최소 예비 SoC

계량기 간격

재충전 전략

PCS 전력

및 청구 수요의 정확한 요금 정의.

배터리는 기술적으로 건강할 수 있지만 15분 동안 재정적으로 무용지물일 수 있습니다.

충전 요금은 다른 경로로 돌아옵니다.

공장이 필요하다고 가정해 보세요.165 kWh AC 측 방전각 면도 이벤트 동안.

예시 계산을 위해 가정해 보겠습니다.90% 왕복 효율.

배터리를 복원하기 위해 구매해야 하는 에너지는 대략:

165 ÷ 0.90 = 183.3 kWh

전기 요금이$0.09/kWh:

183.3 × $0.09 = $16.50 per event

연간 250회의 피크 면도 이벤트에서:

$16.50 × 250 = $4,125/년

이제 우리의 간단한 경제는 다음과 같습니다:

그것은$43,395는 여전히 프로젝트 이익이 아닙니다..

단순히 $47,520보다 더 깔끔한 숫자일 뿐입니다.

그리고 이것이 바로 제가 수요 요금 절감에서 직접적으로 투자 회수 기간으로 넘어가는 BESS 제안에 의심을 가지는 이유입니다.

열화는 아무도 청구서를 보내지 않아도 비용입니다.

배터리 사이클은 영수증이 붙어 오지 않습니다.

여전히 비용이 발생합니다.

공장이 에너지 차익 거래를 위해 더 공격적으로 사이클을 돌려 연간 추가로 $8,000를 절약한다고 가정해 보겠습니다. 그러나 그 배치가 처리량을 증가시켜 용량 손실을 가속화하거나 보증 처리량 한도에 더 빨리 도달하게 만듭니다.

추가 수익이 그만한 가치가 있었나요?

어쩌면.

하지만 EMS는 방전이 기술적으로 가능하다는 이유만으로 모든 가격 차이를 쫓아서는 안 됩니다.

NREL의 저장 모델링은 배치 전략이 프로젝트 NPV를 실질적으로 변경할 수 있음을 보여줍니다. 특히 요금이 시간에 따라 달라질 때 더욱 그렇습니다. 피크 면도와 가격 신호 배치는 서로 다른 제어 목표이며 서로 다른 운영 행동을 만들어낼 수 있습니다.NREL

따라서 공장 프로젝트의 경우 최소한 다음을 모델링해야 합니다:

연간 방전된 MWh

예상 왕복 효율

용량 감소

보증 처리량

증가/교체 가정

단순히 사이클 수가 아닙니다.

얕은 20분 피크 면도 이벤트와 깊은 일일 차익 거래 사이클은 판매 프레젠테이션에서 모두 '하나의 사이클'로 보인다고 해서 경제적으로 동일하게 취급되어서는 안 됩니다.

가장 저렴한 배터리가 최악의 회수 기간을 초래할 수 있습니다.

다른 가상의 비교를 사용해 보겠습니다.

두 공급업체가 동일한 220 kW 피크 감소가 가능한 시스템을 인용합니다:

시스템 B는 두 배의 에너지를 저장합니다.

이 예시에서는 단지 3,000달러만 더 벌어들입니다.

공장의 실제 피크가 한 시간 미만으로 지속된다면, 추가 250 kWh는 재정적으로 유용한 일을 하지 않고 대부분의 시간을 보낼 수 있습니다.

이것이 바로경제적 크기 조정이 최대 크기 조정과 같지 않은 이유입니다..

Ruibit/Dawnice가 피크 절감 문의를 받을 때, "500 kWh가 우리의 예산이기 때문에 요청합니다."라고 하기보다는 공장의 간격 데이터와 요금을 보내는 것이 좋습니다.

Dawnice는 현재 다음과 같은 상업적 구성을 제공합니다:100 kW/200 kWh및125 kW/265 kWh시스템과 함께 더 큰 상업적 및 컨테이너형 저장 플랫폼을 제공합니다.Dawnice

이것들은 장비 구성입니다.

공장의 피크가 이들 중 어느 것이 경제적으로 타당한지를 결정합니다.

태양광은 계산을 개선할 수 있지만, 타이밍이 맞아야만 가능합니다.

옥상 PV를 가진 공장들은 때때로 태양광이 자동으로 피크 절감을 더 수익성 있게 만든다고 가정합니다.

그렇지 않을 수 있습니다.

공장 피크가17:30에 발생하고, PV 생산이 급격히 감소한 후라고 상상해 보세요.

태양광은 여전히 배터리를 더 일찍 충전할 수 있으며, 이는 충전 에너지 비용을 줄이거나 태양광 자가 소비를 증가시킬 수 있습니다.

유용합니다.

그러나 17:30에 충분한 PCS 전력과 예약 에너지가 필요하지 않게 하지는 않습니다.

반대로, PV가 이미 정오 피크를 수요 임계값 이하로 줄인다면, BESS는 피크 절감 작업이 거의 남아 있지 않을 수 있습니다.

NREL은 PV가 일부 시스템에서 순 피크 지속 시간을 단축할 수 있으며, 이는 피크 절감을 위한 저장 경제성을 개선할 수 있다고 언급합니다.NREL

중요한 단어는할 수 있습니다..

저는 배터리에 가치를 할당하기 전에 동일한 간격 해상도로 PV 생성과 공장 수요를 겹쳐 놓고 싶습니다.

이 7개의 숫자가 움직이지 않을 때까지 회수 기간을 계산하지 않습니다.

예비 공장 피크 절감 비즈니스 사례를 위해 저는 다음을 원합니다:

그런 다음 프로젝트가 더 진지해짐에 따라 열화, 유지보수, 보조 소비, 자금 조달, 세금, 인센티브, 보증 한도 및 잔여 가치를 추가합니다.

그 이후에야 저는 다음을 계산합니다:

단순 회수 기간 = 설치된 프로젝트 비용 ÷ 연간 순 절감액

예를 들어, 완전히 설치된 프로젝트 비용이$220,000운영 비용을 제외한 연간 순절감이$40,000:

단순 회수 기간 = $220,000 ÷ $40,000 = 5.5년

유용한 숫자입니다.

투자 결정을 내리기에는 충분하지 않습니다.

중요한 프로젝트는 NPV, IRR, 열화, 요금 민감도 및 생산 확장 후 피크가 변경될 경우의 상황도 검토해야 합니다.

때때로 제 추천은 배터리를 구매하지 않는 것입니다.

이 부분은 견적서에 잘 나타나지 않습니다.

15분 데이터를 열어보니 공장 피크가 두 생산 라인이 겹치는 동안 불필요하게 한 압축기가 시작되는 것에서 발생한다면.

그 장비의 재조정은 거의 비용이 들지 않습니다.

혹은 수요 요금이 단지$4/kW-월.

혹은 '피크'가 매일 근무하는 날 5시간 지속되어 배터리 에너지를 너무 많이 소모하게 되어 경제성이 무너질 수도 있습니다.

누군가 캐비닛을 주문하기 전에 그 사실을 발견하고 싶습니다.

피크 절감은 비싼 수요 요금이 배터리가 효율적으로 공격할 수 있는 부하 프로필과 만날 때 매력적입니다. NREL의 분석은 바로 그 관계를 지지합니다: 요금과 부하 형태는 중심 경제적 요인이며, 배경 세부사항이 아닙니다.NREL

그래서 공장이 물어볼 때:

“BESS가 우리에게 얼마나 절약할 수 있나요?”

퍼센트로 대답하지 않을 것입니다.

요금을 알려주세요.

간격 데이터를 주세요.

설치된 프로젝트 비용을 주세요.

그럼 우리는 피크에 가격을 매길 수 있습니다.

BESS는 크기만으로 피크 절감 가치를 창출하지 않습니다. 올바른 청구 간격에서 올바른 킬로와트를 제거하여 그 킬로와트가 공장에 비용이 들었던 것보다 낮은 평생 비용으로 가치를 창출합니다.

자주 묻는 질문

1. 공장은 BESS 피크 셰이빙으로 얼마나 절약할 수 있나요?

절감액은 주로회피된 피크 수요, 수요 요금, 피크 지속 시간, 요금 규칙, BESS 효율성 및 운영 비용에 따라 달라집니다.신뢰할 수 있는 보편적인 절감 비율은 없습니다.

2. 피크 셰이빙 절감을 어떻게 계산하나요?

간단한 시작 공식은:

연간 총 절감액 = 피크 감소 (kW) × 수요 요금 ($/kW-월) × 적용 가능한 개월 수

그런 다음 충전 에너지, 손실, 보조 소비, 유지보수 및 열화 관련 비용을 빼십시오.

3. 왜 피크 지속 시간이 BESS 경제성에 영향을 미치나요?

피크 높이는 필요한 PCS 전력을 결정하고, 피크 지속 시간은 배터리 에너지 용량을 결정합니다. 짧은 200 kW 스파이크는 몇 시간 동안 지속되는 200 kW 감소보다 훨씬 적은 kWh를 요구할 수 있습니다.

4. 더 큰 BESS가 항상 더 큰 피크 셰이빙 절감을 가져오나요?

아니요. 배터리가 경제적으로 가치 있는 피크를 커버할 수 있게 되면 추가 용량은 수요 요금 절감에 거의 도움이 되지 않을 수 있습니다. 과도한 용량은 CAPEX를 증가시키고 회수 기간을 길게 할 수 있습니다.

5. 공장 BESS 회수 기간을 계산하기 전에 어떤 데이터가 필요하나요?

구매자는 다음을 제공해야 합니다.간헐적 부하 데이터, 수요 요금, 에너지 요금, 피크 지속 시간, 충전 시간, 변압기 용량, BESS 효율성, 설치 비용, 열화 가정 및 유지보수 비용.