Как работает арбитраж по времени использования с C&I BESS? Разницы тарифов, эффективность и стратегия распределения.

Самая высокая цена на электричество не всегда является лучшим временем для разрядки.

Арбитраж по времени использования использует C&I BESS для зарядки, когда электроэнергия относительно дешева, и разряда, когда электроэнергия из сети дороже. Но одна только тарифная разница не определяет ценность. Потери при цикле, уровень заряда батареи, мощность зарядки и разряда, деградация, плата за спрос, солнечное производство и резерв на случай непредвиденных обстоятельств все влияют на решение диспетчеризации. На практике EMS может намеренно держать батарею в простое в течение периода дорогого тарифа, если ожидается более ценная пиковая нагрузка позже.

NREL моделирует коммерческое накопление энергии с учетом как мощности, так и энергии и явно включает эффективность циклов и предположения о циклах в свою производственную и экономическую структуру.

Самый простой способ понять арбитраж - следить за одной фабрикой в течение рабочего дня.

01:00 — Дешевое электричество поступает.

Предположим, что это иллюстративный тариф:

На фабрике естьBESS класса 500kWh.

В 01:00 уровень заряда батареи составляет 25%.

Очевидная команда:

Зарядить.

Но сколько?

Если ожидается, что солнечные панели на крыше завтра произведут значительный избыток энергии, зарядка батареи до 100% за ночь может упустить возможность бесплатной зарядки в полдень.

Если солнечных панелей нет и батарея столкнется с длительным вечерним пиком, более высокая цель на ночь может иметь смысл.

Таким образом, EMS нужно больше, чем просто часы.

Ему нужна целевая величина SoC, основанная на следующей ожидаемой нагрузке.

05:30 — Успели ли мы закончить зарядку вовремя?

Предположим, что EMS хочет добавить300kWhпрежде чем закроется окно низких тарифов.

Доступно пять часов.

Игнорируя потери для первого расчета:

300kWh ÷ 5h = 60kW

Следовательно, батарее необходимо примерно 60kW средней мощности зарядки на стороне батареи до учета фактических потерь на пути зарядки и эксплуатационных ограничений.

Если PCS может заряжаться только на 50kW, тарифная стратегия физически невозможна, как написано.

Более крупная батарея не решает эту проблему.

Проекту нужно достаточноkW, чтобы переместить необходимые kWh внутри тарифного окна.

Это одна из причин, почему мощность PCS должна быть включена в модель арбитража с самого начала.

11:30 — Солнечная энергия меняет ценность накопленной энергии.

Производство идет, и солнечные панели на крыше теперь превышают потребление объекта на 80 кВт.

Система накопления энергии (BESS) имеет свободное место.

Система управления энергией (EMS) теперь имеет несколько вариантов:

зарядка от избыточной солнечной энергии

экспорт избыточной энергии

сокращение солнечной энергии при необходимости

или удержание емкости батареи для других целей.

Правильное решение зависит от экспортной стоимости на площадке и последующих цен на электроэнергию.

Если экспортируемая солнечная энергия приносит мало, а вечерняя цена на электроэнергию в сети составляет $0.22/кВтч, хранение избыточной энергии может быть привлекательным.

Если компенсация за экспорт высока, расчет меняется.

Хранимая энергия добавляет экономическую ценность только тогда, когда избегаемая покупка в пиковые часы превышает потери при круговом использовании, деградацию батареи и другие затраты, связанные с хранением и высвобождением этой энергии.

16:00 — Тариф поднимается до $0.22/кВтч.

Теперь появляется классическая возможность арбитража.

Предположим, что BESS предоставит200 кВтчв течение дорогого периода.

Для упрощенного примера используйте:

Цена зарядки в непиковые часы = $0.08/кВтч

Пиковая цена на электроэнергию = $0.22/кВтч

Круговая эффективность = 90%

Чтобы позже предоставить 200 кВтч, системе потребуется примерно:

200 ÷ 0.90 = 222.2 кВтч

зарядной энергии при этом упрощенном предположении об эффективности.

235.3 × $0.08 = $18.82

222.2 × $0.08 ≈ $17.78

Стоимость 200 кВтч избегаемой покупки в пиковые часы:

200 × $0.22 = $44.00

Иллюстративная валовая стоимость арбитража:

$44.00 − $17.78 = $26.22

Это значение этого упрощенного изменения цен на энергию до учета других затрат проекта или конкурирующих использований батареи.

Это не $28.

Просто умножая:

200 × ($0.22 − $0.08)

игнорировал бы дополнительную энергию зарядки, необходимую из-за потерь.

17:30 — EMS отказывается разряжаться.

Цена на электроэнергию все еще высокая.

Тем не менее, EMS удерживает батарею.

Почему?

В 18:00 ожидается наложение нескольких производственных линий.

Предприятие платит плату за спрос на основе своего пикового счета.

Если агрессивный арбитраж в 16:00 оставляет недостаточный уровень заряда для снижения пикового спроса в 18:00, завод может сэкономить несколько долларов на энергии и потерять гораздо больше на плате за спрос.

Батарея не может использовать одно и то же хранившееся кВтч дважды.

Поэтому EMS может сохранить:

100–150 кВтч

для ожидаемого пикового спроса.

Здесь простая тарифная сетка становится стратегией распределения.

Для проекта Ruibit/Dawnice C&I я бы поэтому спросил, ожидается ли, что система будет выполнять:

только арбитраж энергии

или

арбитраж + снижение пиков + смещение солнечной энергии + резервное питание

прежде чем решать, сколько полезной энергии на самом деле можно назначить каждой задаче.

18:05 — Сглаживание пиков имеет приоритет.

Спрос на завод составляет:

680 кВт

Целевой спрос на сеть на площадке составляет:

550 кВт

Необходимый вклад BESS:

680 − 550 = 130 кВт

Теперь PCS нужно предоставить примерно 130 кВт для снижения пиков.

Если PCS имеет мощность только 100 кВт, ни один алгоритм EMS не может заставить его обеспечивать 130 кВт непрерывно за пределами его разрешенной мощности.

Если у батареи доступно только 40 кВтч, ей также может не хватить энергии для поддержания снижения на длительном событии.

Таким образом, арбитраж и снижение пиков конкурируют по двум параметрам:

кВт PCS

и

доступные кВтч батареи.

Стратегия управления должна защищать оба.

21:00 — Должна ли батарея быть пустой?

Не обязательно.

Предположим, тариф падает до 0,12 $/кВтч, но клиент требует 20% SoC, зарезервированного для резервного питания.

Этот резерв недоступен для обычного арбитража.

Сохранение неиспользованной энергии может показаться неэффективным в ежедневной таблице доходов.

Но клиент также купил устойчивость.

EMS должен учитывать это требование.

Финансовая модель, предполагающая, что батарея использует 100% доступной энергии для арбитража, одновременно поддерживая полный резерв, дважды учитывает актив.

Тарифный спред нуждается в проверке на безубыточность

Существует полезный способ проверить, стоит ли вообще рассматривать ценовой спред.

Если стоимость электроэнергии в непиковые часы составляет:

$0.10/кВтч

и эффективность кругового цикла составляет:

90%

то стоимость энергии, необходимая для доставки 1 кВтч позже, составляет примерно:

$0.10 ÷ 0.90 = $0.111/кВтч

Таким образом, цена пикового времени, лишь немного превышающая $0.111/кВтч, оставляет очень мало валовой арбитражной стоимости до учета деградации, вспомогательного потребления, O&M или других затрат.

Спред должен выдерживать потери.

Это более полезно, чем просто спрашивать:

В чем разница между пиковыми и непиковыми ценами?

Что я хочу перед моделированием арбитража C&I

Для серьезного проекта я бы запросил:

данные о нагрузке по интервалам

полный тарифный график

правила взимания платы за спрос

данные о генерации солнечной энергии

лимиты зарядки/разрядки PCS

используемая энергия батареи

эффективность кругового цикла и ее границы измерения

минимальный и максимальный уровень заряда

резерв на случай непредвиденных обстоятельств

ожидаемые лимиты циклов

приоритеты работы EMS

Затем я бы смоделировал фактическую диспетчеризацию, а не предполагал один идеальный цикл зарядки/разрядки каждый день.

Методология оценки хранения энергии в батареях DOE аналогично подчеркивает измеренные показатели производительности и определенные метрики эффективности и емкости при оценке работы BESS.

Поэтому не оценивайте проект арбитража только по емкости батареи. Попросите поставщика подтвердить емкость энергии, мощность PCS, окно зарядки, логику управления и требования к резерву.

Арбитраж — это решение EMS, а не просто расчет тарифа

Простая версия арбитража по времени использования выглядит так:

зарядить низко → разрядить высоко

Настоящий объект C&I добавляет еще один уровень:

Доступно ли дешевое электричество достаточно долго для зарядки?

Предоставит ли солнечная энергия более дешевую энергию позже?

Сколько эффективности обратного цикла убирает из разницы?

Приближается ли пик спроса?

Сколько SoC должно оставаться для резервного питания?

Может ли PCS перемещать достаточно энергии, когда появляется возможность?

Более ценно ли использовать батарею сейчас, чем сохранить ее для следующего события?

Этот последний вопрос — это то, где EMS зарабатывает свое место.

Самое дешевое электричество не всегда является лучшим временем для зарядки, а самый высокий тариф не всегда является лучшим временем для разрядки. Лучшее распределение — это то, которое назначает ограниченные кВт и кВтч батареи для самой ценной работы, не учитывая одну и ту же накопленную энергию дважды.

Часто задаваемые вопросы

1. Как работает арбитраж по времени использования с BESS C&I?

BESS заряжается, когда электричество относительно недорого, и разряжается в периоды более высоких цен. Фактическая ценность зависит отразницы тарифов, эффективности, ограничений батареи и стратегии распределения EMS.

2. Как эффективность обратного цикла влияет на экономию арбитража BESS?

Потери энергии означают, что BESS должен купить больше энергии для зарядки, чем он позже поставляет. Избегаемая стоимость пикового электричества должна превышать затраты на зарядку, потери, деградацию и другие эксплуатационные расходы..

3. Почему EMS может избегать разряда в период дорогого тарифа?

EMS может сохранить SoC дляболее ценной пиковой нагрузки, резервного питания или другого ожидаемого событиявместо того, чтобы немедленно использовать батарею для арбитража.

4. Какие данные нужны для оценки арбитража BESS C&I?

Используйтеданные о нагрузке по интервалам, тарифные расписания, сборы за спрос, генерацию солнечной энергии, ограничения PCS, используемую энергию батареи, эффективность обратного цикла, ограничения SoC, резервное питание и приоритеты EMS..

5. Можно ли использовать одну и ту же батарейную энергию для арбитража и сглаживания пиков?

Не одновременно. Использование накопленной энергии для арбитража снижает доступный SoC для последующего сглаживания пиков, поэтому EMS должен приоритизировать более ценную задачу.