Как правильно рассчитать коммерческую систему хранения батарей для сглаживания пиков: предел спроса, всплески нагрузки и используемые кВтч.

Батарея на 1 МВтч все еще может быть слишком маленькой для пика.

Для сглаживания пиков размер коммерческой BESS должен определяться нагрузкой выше целевого предела спроса, а не годовым потреблением электроэнергии или фиксированным соотношением кВтч/кВт. Мощность PCS должна покрывать высоту пика, в то время как используемая энергия батареи должна покрывать площадь кривой нагрузки выше предела спроса. Затем скорректируйте с учетом эффективности, используемого окна SoC, деградации, ограничений на перезарядку и интервала измерения спроса со стороны коммунальных служб.

Анализ NREL коммерческих зданий приходит к аналогичному выводу:форма профиля нагрузки является основным предсказателем необходимого размера BESS, в то время как структура платы за спрос сильно влияет на экономическую целесообразность проекта.

Когда фабрика запрашивает Ruibit/Dawnice "500 кВтч для сглаживания пиков", я бы попросил файл нагрузки за интервал перед выбором шкафа.

Начните с предела спроса.

Рассмотрим гипотетическую фабрику с данными счетчика за 15 минут.

Максимальный измеренный спрос: 760 кВт

Целевой спрос сети: 600 кВт

Максимальная требуемая мощность разряда BESS изначально составляет:

Мощность для сглаживания пиков = 760 − 600 = 160 кВт

Это сразу говорит мне о том, что ежемесячный счет за электроэнергию не может.

PCS мощностью 100 кВт не может полностью обеспечить предел в 600 кВт, независимо от того, содержит ли батарея 200 кВтч или 2 МВтч.

Но160 кВт не говорит мне о емкости батареи.

Для этого мне нужна форма пика.

Один всплеск и одно плато требуют разных батарей.

Предположим, что нагрузка вокруг пика выглядит так:

Требуемая энергия на стороне переменного тока составляет примерно:

E = (20 + 90 + 160 + 120 + 50) × 0.25 = 110 кВтч

Таким образом, этот пик требует примерно:

максимальная мощность разряда 160 кВт

и

110 кВтч энергии на стороне переменного тока

до проектных запасов и потерь.

Теперь представьте, что фабрика остается на700 кВт в течение трех часов.

Требуемое сокращение:

700 − 600 = 100 кВт

Необходимая энергия:

100 × 3 = 300 кВтч

Второй завод нуждается в меньшей мощности PCS, но значительно большем количестве энергии от батареи.

Вот почему я избегаю правил, таких как:

"Снижение пиковых нагрузок требует двухчасовой батареи."

Модели NREL учитывают коммерческое хранение при различных соотношениях энергия-ко-мощность и подчеркивают, что точная оценка продолжительности важна для общей стоимости системы.

Кривая нагрузки должна определять продолжительность.

Используемые кВтч — это число, которое пик фактически видит.

Предположим, что в приведенном примере требуется110 кВтч переменного тока.

Для предварительного расчета предположим:

Эффективность пути разряда: 94%

Используемая доля батареи: 90%

Затем:

Энергия батареи до учета полезной емкости = 110 ÷ 0.94 ≈ 117 кВтч

Предварительная номинальная энергия = 117 ÷ 0.90 ≈ 130 кВтч

Теоретический минимум, следовательно, составляет около130 кВтчпри этих предположениях.

Я бы не заказывал систему на 130 кВтч.

Нам все еще нужно учитывать:

будущее ухудшение

ошибку прогноза

вариабельность пиков

понижение температуры

минимальный резерв SoC

возможность перезарядки

и произойдет ли еще один пик до того, как батарея восстановится.

Вышеуказанные предположения являются рабочим примером, а не спецификациями продуктов Ruibit/Dawnice.

Бенчмарк коммерческих BESS NREL за 2024 год, например, использует85% эффективность полного циклав качестве представительной модели, иллюстрируя, почему граница эффективности всегда должна быть указана, а не подразумеваться молча.

Самый высокий пик не всегда является самым трудным пиком.

Здесь я перестаю смотреть только на годовой максимум.

Предположим:

Пик A: 760 кВт в течение 15 минут

Пик B: 680 кВт в течение 2,5 часов

С целью 600 кВт:

Пик A требует:

160 кВт × 0,25 ч = 40 кВтч

Пик B требует:

80 кВт × 2,5 ч = 200 кВтч

Пик A определяет большую часть требований к PCS.

Пик B более нагружает батарею.

Поэтому я обычно ищу данные интервала как минимум для:

самого высокого пика

самого длинного пика выше цели

повторяющихся пиков

сезонных пиков

последовательных событий

Работа NREL по снижению пиков явно моделирует как доступную энергию батареи, так и максимальную мощность инвертора относительно нагрузки объекта, поскольку оба фактора ограничивают достижимое снижение пиков.

Одно рекордное значение кВт не является исследованием по определению размеров.

Предел спроса также является экономической переменной.

Почему 600 кВт?

Почему не 550 кВт?

Чем глубже цель, тем больше часть кривой нагрузки превышает порог.

Предположим, что снижение лимита с 600 до 550 кВт удваивает необходимую энергию батареи, но экономит всего 4000 долларов в год на плате за спрос.

Эта дополнительная батарея может никогда не окупиться.

NREL обнаружил, что платы за спрос являются особенно важным предсказателем экономической жизнеспособности коммерческих BESS.

Поэтому я бы протестировал несколько лимитов спроса:

Правильная цель не обязательно является самой низкой технически достижимой нагрузкой.

Это часто точка, гдеследующий прирост стоимости батареи превышает ценность снижения пика.

Перезарядка может разрушить хорошую конструкцию для сглаживания пиков.

После того как батарея убирает дневной пик, когда она перезаряжается?

Если завод немедленно заряжает на 160 кВт, пока производство остается высоким, BESS может создать еще один пик спроса.

Поэтому EMS необходимо координировать:

нагрузка сайта

заряд батареи

мощность зарядки

ожидаемый следующий пик

тарифное окно

Работа по распределению хранения NREL различает управление уменьшением пиков и распределение по ценовым сигналам, поскольку разные цели могут привести к различному поведению зарядки/разрядки.

Для реального предложения Ruibit/Dawnice C&I я бы предоставил инженерной командеполный профиль нагрузки за интервал, тариф, мощность трансформатора, целевое потребление и доступное окно зарядки, а не только желаемые кВтч батареи.

Правило расчета, которое я бы сохранил.

Для первичного дизайна уменьшения пиков:

Требуемая мощность PCS = Максимум (нагрузка сайта − лимит потребления)

Для каждого интервала выше целевого:

Энергия для уменьшения пиков = Σ[(нагрузка сайта − лимит потребления) × продолжительность интервала]

Затем преобразуйте требуемую переменную энергию в номинальную мощность батареи, используя фактические данные проекта:

эффективность

используемое окно SoC

допустимое снижение

температурные условия

требование к резерву

Наконец, смоделируйте дизайн на основе полного набора данных о нагрузке.

Этот последний шаг важен.

Коммерческая BESS неправильно подобрана, если она выживает в худшие 15 минут в Excel.

Она правильно подобрана, когда может многократно удерживать выбранный лимит потребления через реальную последовательность пиков, перезаряжаться, не создавая новый пик, и при этом удовлетворять экономической цели, которая оправдала ее покупку.

Определите мощность PCS по высоте нагрузки выше лимита потребления. Определите используемые кВтч по площади выше этого лимита. Пусть кривая нагрузки завода — а не стандартная продолжительность батареи — определяет остальное.

Часто задаваемые вопросы

1. Как правильно рассчитать коммерческую BESS для сглаживания пиков?

Рассчитайтемощность PCS из максимальной нагрузки выше целевого лимита потребления, затем рассчитайте энергию батареи из продолжительности и формы всех интервалов нагрузки выше этого лимита.

2. Почему мощность BESS для сглаживания пиков нельзя рассчитывать только по самому высокому пиковому значению кВт?

Самый высокий пик определяет мощность, но не обязательно энергию. Кратковременный всплеск в 160 кВт может потребовать меньшей емкости батареи, чем снижение в 80 кВт, поддерживаемое в течение нескольких часов.

3. Как рассчитать энергию для сглаживания пиков на основе данных о нагрузке за интервал?

Для каждого интервала выше лимита потребления рассчитайте:

Энергия = (нагрузка сайта − лимит потребления) × продолжительность интервала

Затем добавьте энергетические требования для полного пикового события.

4. В чем разница между используемыми кВтч и номинальной мощностью батареи?

Используемые кВтч — это энергия, фактически доступная для сглаживания пиков. Номинальная мощность также должна учитыватьограничения SoC, потери при преобразовании, допустимую деградацию, температурные условия и требования к резерву..

5. Может ли переоцененная BESS улучшить экономику сглаживания пиков?

Не обязательно. Более низкая цель по спросу требует большей мощности PCS и/или энергии батареи, но дополнительные экономии на плате за спрос могут не оправдать дополнительные затраты на систему. Экономическая цель должна оптимизироваться вместе с техническим размером.