Как рассчитать мощность PCS для системы BESS с пиковым срезом: руководство по выбору и правила расчета

Батарея на 500 кВтч, которая не смогла сократить пик в 140 кВт

Для сглаживания пиков, мощность PCS должна быть рассчитана исходя из максимального снижения кВт, которое объект должен предоставить на сетевом счетчике, в то время как емкость батареи должна быть рассчитана исходя из того, как долго это снижение должно поддерживаться. Практическое правило первого прохода -PCS power ≥ site peak − target demand limit, за которым следуют проверки на запас, фактическую форму нагрузки, мощность заряда, ограничения трансформатора, реактивную мощность, снижение мощности при температуре/высоте и реакцию EMS.

Это различие кажется элементарным. Тем не менее, оно все еще приводит к дорогостоящим ошибкам.

NRELрассматривает мощность инвертора и энергию батареи как отдельные переменные в анализе хранения за счет счетчика и показывает, почему производительность по плате за потребление зависит в значительной степени от профиля нагрузки объекта и структуры тарифов.

Когда кто-то отправляет мне:

"Нам нужна батарея для сглаживания пиков на 500 кВтч. Пожалуйста, укажите мощность PCS."

Я обычно отправляю один вопрос в ответ:

"Какой пик мы пытаемся сократить?"

Я обычно начинаю с самых плохих 15 минут

Рассмотрим гипотетическую фабрику. Это рабочий пример, а не случай клиента Ruibit/Dawnice.

Счетчик коммунальных услуг показывает:

Максимальная нагрузка: 618 кВт

Менеджер объекта хочет ограничить импорт из сети на уровне:

480 кВт

Первое число, которое меня интересует, это:

Необходимое снижение пика = 618 − 480 = 138 кВт

Это138 кВтявляется первым сигналом для расчета PCS.

PCS мощностью 100 кВт, подключенный к батарее на 500 кВтч, все равно не сможет справиться с задачей. При полной мощности:

Оставшаяся нагрузка из сети = 618 − 100 = 518 кВт

У батареи может быть достаточно энергии для разряда на протяжении нескольких часов.

Она просто не может передать достаточно мощности через PCS в тот момент, когда это нужно счетчику.

Вот почему я разделяюкВт и кВтч перед тем, как смотреть каталог продуктов..

138 кВт — это расчет. Это еще не мой заказ.

Если наивысшее историческое требование точно составляет 138 кВт, я бы не стал автоматически указывать преобразователь на 138 кВт.

В этом примере предположим, что мы применяем иллюстративный10% маржи на инжиниринг/контроль:

138 × 1.10 = 151.8 кВт

Это указывает примерно накласс PCS 150–160 кВт, в зависимости от фактических оценок поставщика и окончательного исследования проекта.

10% не является законом отрасли.

Я могу использовать другую маржу, если производство расширяется в следующем году, исторический пик существенно варьируется, высокая температура окружающей среды вызывает снижение мощности PCS, площадка находится на большой высоте, реактивная мощность должна быть доставлена одновременно, или EMS нуждается в дополнительном запасе управления.

Это одно из тех мест, где я предпочел бы оставить число открытым, чем создавать ложную точность.

Один год данных о нагрузке говорит мне, что произошло.

Он не говорит мне, добавит ли фабрика еще один компрессор мощностью 90 кВт в следующем марте.

Затем я смотрю вбок вдоль кривой нагрузки

Самая высокая точка говорит мне о мощности.

Область над целевым уровнем говорит мне об энергии.

Предположим, что та же фабрика производит это событие с четырьмя интервалами:

Необходимая энергия на стороне переменного тока для сглаживания этого часового пика составляет примерно:

Энергия пикового события = (50 + 138 + 110 + 40) × 0.25 = 84.5 кВтч

Теперь проект начинает иметь смысл:

Пиковая нагрузка PCS: около 138 кВт до маржи

Энергия для сглаживания пиков для этого события: около 84.5 кВтч до потерь и маржи батареи

Это совершенно иное требование, чем автоматическое сочетание PCS мощностью 150 кВт с батареей на 600 кВтч на четыре часа.

Анализ коммерческого хранения батарей NRELрассматривает мощностные характеристики и продолжительность энергии как отдельные проектные параметры, а не предполагает одно универсальное соотношение энергии к мощности.

Сглаживание пиков может быть удивительномощностным, легким на энергиюприменением, когда проблемный пик короткий.

Тариф на 15 минут может сделать короткий пик дорогим

Здесь электрические инженеры и финансисты наконец начинают смотреть на один и тот же график.

PCS видит кВт.

Бухгалтерия видит плату за спрос.

Счетчик коммунальных услуг соединяет их.

СистемаСправочник по хранению электроэнергии DOE/EPRIобсуждает тарифы, где один 15-минутный интервал спроса может установить плату за спрос.

Поэтому быстрая реакция PCS полезна, но скорость реакции сама по себе не решает проблему.

Если счетчик измеряет 15-минутное среднее значение, BESS должен поддерживать требуемое снижение в течение соответствующего интервала.

PCS мощностью 200 кВт, у которого заканчивается usable энергия батареи в середине пика, все равно может не достичь целевого спроса.

Вот почему я не спрашиваю:

"Насколько быстро может реагировать PCS?"

пока я также не знаю:

"Как долго он должен оставаться там?"

Трансформатор — это место, где некоторые идеальные расчеты PCS терпят неудачу

Предположим, 150 кВт выглядит правильно.

Прежде чем я одобрю это, я проверяю трансформатор и окно зарядки на объекте.

Представьте себе трансформатор мощностью 800 кВА, который уже несет тяжелую дневную нагрузку. Если EMS перезаряжает BESS на 150 кВт сразу после пика, зарядка может создать еще один интервал высокого спроса.

Правильный вопрос, следовательно, не только:

Сколько может разрядить PCS?

Это также:

Когда и с какой максимальной мощностью он может перезарядиться?

Это может привести к асимметричным пределам работы:

Максимальная разрядка: 150 кВт

Максимальная разрешенная зарядка на объекте: возможно, 70 кВт

Точное значение должно исходить из электрических и тарифных ограничений объекта.

Вот почему я также отправлю Ruibit/Dawnice профиль нагрузки, рейтинг трансформатора, целевой потолок спроса и доступное окно зарядки перед тем, как запрашивать окончательную конфигурацию. Стандартная комбинация кВт/кВтч поставщика является аппаратным вариантом, а не правилом размерности.

Еще одно число: кВА

Снижение пикового спроса обычно сосредоточено на активной мощности.

PCS может иметь и другие обязанности.

Предположим, что от преобразователя ожидается:

140 кВт активной мощности

и одновременно:

60 kvar реактивной мощности

Его требование к видимой мощности становится:

S = √(P² + Q²)

S = √(140² + 60²) ≈ 152.3 кВА

Преобразователь мощностью 150 кВА теперь фактически полон.

Вот почему B2B покупателю следует различать:

Я бы обратил особое внимание накривую эффективности, а не только на пик эффективности. PCS, проводящий большую часть своего времени при нагрузке 30–60%, следует оценивать именно там.

Правило расчета, которое я держу на доске

Для предварительного проектирования:

Обязанности по снижению пиковых нагрузок PCS:

Pshave = Ppeak − Ptarget

Предварительная оценка PCS:

PPCS ≥ Pshave × проектная надбавка

Энергия пикового события:

Eevent = Σ(Pload − Ptarget) × продолжительность интервала

Затем проверьте результат поемкости трансформатора, C-рейту батареи, способности зарядки PCS, требованиям к реактивной мощности, температуре окружающей среды, высоте, будущему росту нагрузки, стратегии управления EMS и интервалу спроса со стороны коммунальных служб..

Исследования NREL по снижению пиковых нагрузокделают основную мысль ясной: доступная мощность инвертора и энергия батареи ограничивают, сколько пикового снижения может обеспечить накопитель.

Это правило, которое стоит запомнить.

Мощность PCS зависит от высоты пика, который необходимо убрать. Энергия батареи зависит от ширины этого пика.

Смешайте эти две задачи, и станет очень легко купить слишком много батареи — или слишком мало PCS.

Я бы снова открыл файл нагрузки перед добавлением еще одного шкафа

Если первое предложение не достигло цели, мой инстинкт не таков:

"Добавьте еще 200 кВтч."

Я возвращаюсь к данным интервала.

Была ли мощность PCS ограничена?

Закончилась ли полезная энергия?

Начинался ли SoC слишком низко?

Реагировал ли EMS слишком поздно?

Было ли ограничение на зарядку со стороны трансформатора?

Был ли "пик" на самом деле трехчасовым плато?

Эти сбои могут выглядеть одинаково в счете за электричество и требовать совершенно разных решений.

Для проекта по снижению пиковых нагрузок это дисциплина закупок, которую я бы сохранил:

Не выбирайте мощность PCS из емкости батареи. Не выбирайте емкость батареи из мощности PCS. Пусть кривая нагрузки сайта определяет оба параметра.

Часто задаваемые вопросы

1. Как рассчитать мощность PCS для пикового среза?

Начните с необходимого снижения пиковых нагрузок:Мощность PCS ≈ пиковый спрос на объект − целевой лимит спроса от сети. Затем проверьте инженерный запас, снижение мощности, ограничения трансформатора, реактивную мощность и будущий рост нагрузки.

2. Можно ли рассчитать мощность PCS из емкости батареи?

Нет. Емкость батареи в кВтч определяет, как долго BESS может разряжаться, в то время как мощность PCS в кВт определяет, сколько энергии она может предоставить в данный момент. Оба параметра должны быть рассчитаны на основе профиля нагрузки.

3. Почему данные нагрузки за 15 минут важны для расчета PCS?

Данные интервалов показывают высоту и продолжительность фактических пиков спроса. Короткий всплеск в 150 кВт и трехчасовое плато в 150 кВт могут требовать схожей мощности PCS, но очень разных емкостей батареи.

4. Должна ли мощность PCS включать запас по размеру?

Обычно да, но нет универсального процента. Запас должен отражать изменчивость нагрузки, будущую экспансию, снижение мощности при температуре и высоте, требования к реактивной мощности и стратегию управления.

5. Какие спецификации PCS должны сравнивать покупатели B2B?

Сравнитенепрерывные кВт, кВА, возможности перегрузки, кривую эффективности, ограничения зарядки/разрядки, возможности реактивной мощности, диапазон коэффициента мощности, условия снижения мощности и интерфейсы управления.