วิธีการกำหนดขนาดระบบจัดเก็บแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์สำหรับการลดพีค: ขีดจำกัดความต้องการ, การพุ่งของโหลด, และ kWh ที่ใช้งานได้

แบตเตอรี่ขนาด 1 MWh อาจยังเล็กเกินไปสำหรับพีค

สำหรับการลดพีค ขนาด BESS เชิงพาณิชย์จากโหลดที่สูงกว่าขีดจำกัดความต้องการเป้าหมาย—ไม่ใช่จากการใช้ไฟฟ้าประจำปีหรืออัตราส่วน kWh/kW ที่ตายตัว พลังงาน PCS ต้องครอบคลุมความสูงของพีค ขณะที่พลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้ต้องครอบคลุมพื้นที่ของกราฟโหลดที่สูงกว่าขีดจำกัดความต้องการ จากนั้นปรับให้เหมาะสมกับประสิทธิภาพ, หน้าต่าง SoC ที่ใช้งานได้, การเสื่อมสภาพ, ข้อจำกัดในการชาร์จ, และช่วงเวลาการวัดความต้องการของสาธารณูปโภค

การวิเคราะห์ของ NREL เกี่ยวกับอาคารเชิงพาณิชย์สรุปข้อสรุปที่คล้ายกัน:รูปแบบโปรไฟล์โหลดเป็นตัวทำนายขนาด BESS ที่ต้องการหลัก, ขณะที่โครงสร้างค่าใช้จ่ายตามความต้องการมีผลกระทบอย่างมากต่อความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของโครงการ

เมื่อโรงงานขอ Ruibit/Dawnice ว่า "500 kWh สำหรับการลดพีค" ฉันจะขอไฟล์โหลดระยะเวลาก่อนที่จะเลือกตู้

เริ่มต้นด้วยขีดจำกัดความต้องการ

พิจารณาโรงงานสมมุติที่มีข้อมูลมิเตอร์ 15 นาที

ความต้องการสูงสุดที่วัดได้: 760 kW

ความต้องการกริดเป้าหมาย: 600 kW

พลังงานการปล่อย BESS ที่ต้องการสูงสุดในเบื้องต้นคือ:

พลังงานการลดพีค = 760 − 600 = 160 kW

นั่นบอกฉันได้ทันทีในสิ่งที่บิลค่าไฟฟ้ารายเดือนไม่สามารถบอกได้

PCS ขนาด 100 kW ไม่สามารถบังคับใช้ขีดจำกัด 600 kW ได้เต็มที่ ไม่ว่าจะมีแบตเตอรี่ขนาด 200 kWh หรือ 2 MWh

แต่160 kW ไม่บอกฉันเกี่ยวกับความจุของแบตเตอรี่.

สำหรับสิ่งนั้น ฉันต้องการรูปแบบของพีค

การพุ่งหนึ่งครั้งและที่ราบหนึ่งครั้งต้องการแบตเตอรี่ที่แตกต่างกัน

สมมุติว่ามีโหลดรอบๆ พีคดูเหมือนแบบนี้:

พลังงานด้าน AC ที่ต้องการประมาณ:

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

ดังนั้นพีคนี้ต้องการประมาณ:

พลังงานการปล่อยสูงสุด 160 kW

และ

พลังงานด้าน AC 110 kWh

ก่อนที่จะมีการออกแบบขอบเขตและการสูญเสีย

ตอนนี้จินตนาการว่าโรงงานอยู่ที่700 kW เป็นเวลาสามชั่วโมง.

การลดที่ต้องการ:

700 − 600 = 100 kW

พลังงานที่ต้องการ:

100 × 3 = 300 kWh

โรงงานที่สองต้องการพลังงาน PCS น้อยกว่า แต่ต้องการพลังงานแบตเตอรี่มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

นี่คือเหตุผลที่ฉันหลีกเลี่ยงกฎเช่น:

"การตัดยอดพีคต้องการแบตเตอรี่สองชั่วโมง"

NREL โมเดลการจัดเก็บเชิงพาณิชย์ในอัตราส่วนพลังงานต่อพลังงานหลายแบบและเน้นว่าการประมาณระยะเวลาอย่างถูกต้องมีความสำคัญต่อค่าใช้จ่ายทั้งหมดของระบบ

เส้นโค้งโหลดควรเลือกระยะเวลา

kWh ที่ใช้งานได้คือจำนวนที่พีคเห็นจริง

สมมติว่าตัวอย่างที่ทำงานต้องการ110 kWh AC.

สำหรับการกำหนดขนาดเบื้องต้น ให้สมมติว่า:

ประสิทธิภาพเส้นทางการปล่อย: 94%

สัดส่วนแบตเตอรี่ที่ใช้ได้: 90%

จากนั้น:

พลังงานแบตเตอรี่ก่อนการอนุญาตความจุที่ใช้ได้ = 110 ÷ 0.94 ≈ 117 kWh

พลังงานชื่อแผ่นเบื้องต้น = 117 ÷ 0.90 ≈ 130 kWh

ดังนั้นขั้นต่ำทางทฤษฎีจึงอยู่ที่ประมาณ130 kWhภายใต้สมมติฐานเหล่านี้

ฉันจะไม่สั่งซื้อระบบ 130 kWh

เรายังต้องพิจารณา:

การเสื่อมสภาพในอนาคต

ข้อผิดพลาดในการคาดการณ์

ความแปรปรวนของยอดพีค

การลดประสิทธิภาพจากอุณหภูมิ

ระดับ SoC สำรองขั้นต่ำ

โอกาสในการชาร์จใหม่

และว่ามียอดพีคอีกครั้งก่อนที่แบตเตอรี่จะฟื้นตัว

สมมติฐานข้างต้นเป็นตัวอย่างที่ทำงาน ไม่ใช่ข้อกำหนดผลิตภัณฑ์ของ Ruibit/Dawnice

เกณฑ์มาตรฐาน BESS เชิงพาณิชย์ของ NREL ปี 2024 ตัวอย่างเช่น ใช้สำหรับตัวอย่างนี้ ระบบต้องซื้อประมาณ:เป็นสมมติฐานการสร้างแบบจำลองที่เป็นตัวแทน แสดงให้เห็นว่าทำไมขอบเขตประสิทธิภาพจึงต้องระบุเสมอแทนที่จะถูกถือว่าเงียบ ๆ

พีคที่สูงที่สุดไม่จำเป็นต้องเป็นพีคที่ยากที่สุดเสมอไป

นี่คือจุดที่ฉันหยุดมองเพียงแค่สูงสุดประจำปี

สมมติว่า:

พีค A: 760 kW เป็นเวลา 15 นาที

พีค B: 680 kW เป็นเวลา 2.5 ชั่วโมง

ด้วยเป้าหมาย 600 kW:

พีค A ต้องการ:

160 kW × 0.25 ชม. = 40 kWh

พีค B ต้องการ:

80 kW × 2.5 ชม. = 200 kWh

พีค A กำหนดความต้องการ PCS ได้มากกว่า

พีค B มีผลกระทบต่อพลังงานแบตเตอรี่มากกว่า

ดังนั้นฉันมักจะค้นหาข้อมูลช่วงเวลาอย่างน้อย:

พีคสูงสุด

พีคที่ยาวนานที่สุดที่สูงกว่าเป้าหมาย

พีคที่เกิดซ้ำ

พีคตามฤดูกาล

เหตุการณ์ที่ต่อเนื่องกัน

งานการลดพีคของ NREL ได้จำลองพลังงานแบตเตอรี่ที่มีอยู่และพลังงานอินเวอร์เตอร์สูงสุดที่สัมพันธ์กับโหลดของสถานที่ เพราะทั้งสองอย่างนี้จำกัดการลดพีคที่เป็นไปได้

ค่าความสูงสุด kW ที่สูงที่สุดเพียงค่าเดียวไม่ใช่การศึกษาขนาด

ขีดจำกัดความต้องการก็เป็นตัวแปรทางเศรษฐกิจเช่นกัน

ทำไมถึง 600 kW?

ทำไมไม่ 550 kW?

ยิ่งเป้าหมายลึกเท่าไหร่ เส้นโค้งโหลดก็ยิ่งเคลื่อนที่สูงกว่าเกณฑ์มากขึ้น

สมมุติว่าการลดขีดจำกัดจาก 600 เป็น 550 kW ทำให้พลังงานแบตเตอรี่ที่ต้องการเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า แต่ประหยัดได้เพียงอีก $4,000 ต่อปีในค่าใช้จ่ายด้านความต้องการ

แบตเตอรี่เพิ่มเติมนั้นอาจจะไม่คืนทุน

NREL พบว่าค่าใช้จ่ายด้านความต้องการเป็นตัวทำนายที่สำคัญเกี่ยวกับความสามารถในการทำกำไรของ BESS เชิงพาณิชย์

ดังนั้นฉันจะทดสอบขีดจำกัดด้านความต้องการหลายๆ อย่าง:

เป้าหมายที่ถูกต้องไม่จำเป็นต้องเป็นความต้องการที่ต่ำที่สุดที่สามารถทำได้ทางเทคนิค

มันมักจะเป็นจุดที่ค่าใช้จ่ายแบตเตอรี่ถัดไปมีค่ามากกว่าการลดพีคที่คุ้มค่า.

การชาร์จใหม่สามารถทำลายการออกแบบการลดพีคที่ดี

หลังจากที่แบตเตอรี่ลดพีคในช่วงบ่าย แบตเตอรี่จะชาร์จเมื่อไหร่?

หากโรงงานชาร์จทันทีที่ 160 kW ขณะที่การผลิตยังสูงอยู่ BESS อาจสร้างพีคความต้องการอีกครั้ง

ดังนั้น EMS จึงต้องประสานงาน:

โหลดไซต์

สถานะแบตเตอรี่ (SoC)

พลังงานที่ชาร์จ

จุดสูงสุดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นถัดไป

ช่วงอัตราค่าบริการ

งานการจัดการพลังงานจาก NREL แยกการควบคุมการลดจุดสูงสุดออกจากการจัดการตามสัญญาณราคา เนื่องจากวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันสามารถสร้างพฤติกรรมการชาร์จ/การปล่อยที่แตกต่างกันได้

สำหรับข้อเสนอ Ruibit/Dawnice C&I ที่แท้จริง ฉันจึงจะจัดเตรียมทีมวิศวกรรมด้วยโปรไฟล์โหลดเต็มช่วงเวลา อัตราค่าบริการ ความจุหม้อแปลง เป้าหมายความต้องการ และช่วงเวลาที่สามารถชาร์จได้, ไม่ใช่แค่ kWh ของแบตเตอรี่ที่ต้องการ

กฎการกำหนดขนาดที่ฉันจะรักษาไว้

สำหรับการออกแบบการลดจุดสูงสุดในรอบแรก:

พลังงาน PCS ที่ต้องการ = สูงสุด (โหลดไซต์ − ขีดจำกัดความต้องการ)

สำหรับทุกช่วงเวลาที่สูงกว่าขีดจำกัด:

พลังงานการลดจุดสูงสุด = Σ[(โหลดไซต์ − ขีดจำกัดความต้องการ) × ระยะเวลาช่วง]

จากนั้นแปลงพลังงาน AC ที่ต้องการเป็นความจุชื่อแบตเตอรี่โดยใช้:

ประสิทธิภาพ

ช่วงสถานะแบตเตอรี่ที่ใช้ได้

การอนุญาตการเสื่อมสภาพ

สภาพอุณหภูมิ

ข้อกำหนดการสำรอง

สุดท้าย จำลองการออกแบบในชุดข้อมูลโหลดทั้งหมด

ขั้นตอนสุดท้ายสำคัญ

BESS เชิงพาณิชย์ไม่ได้ขนาดอย่างถูกต้องเพราะมันทนต่อ 15 นาทีที่เลวร้ายที่สุดใน Excel

มันขนาดอย่างถูกต้องเมื่อมันสามารถรักษาขีดจำกัดความต้องการที่เลือกได้ซ้ำ ๆ ผ่านลำดับจุดสูงสุดจริง ชาร์จใหม่โดยไม่สร้างจุดสูงสุดใหม่ และยังคงตอบสนองวัตถุประสงค์ทางเศรษฐกิจที่ทำให้มันคุ้มค่าในการซื้อ

ขนาดพลังงาน PCS จากความสูงของโหลดที่สูงกว่าขีดจำกัดความต้องการ ขนาด kWh ที่ใช้ได้จากพื้นที่เหนือขีดจำกัดนั้น ปล่อยให้เส้นโค้งโหลดของโรงงาน—ไม่ใช่ระยะเวลาแบตเตอรี่ตามมาตรฐาน—ตัดสินที่เหลือ

คำถามที่พบบ่อย

1. คุณจะกำหนดขนาด BESS เชิงพาณิชย์สำหรับการลดพีคได้อย่างไร?

คำนวณพลังงาน PCS จากโหลดสูงสุดที่สูงกว่าขีดจำกัดความต้องการ, จากนั้นคำนวณพลังงานแบตเตอรี่จากระยะเวลาและรูปทรงของช่วงโหลดทั้งหมดที่สูงกว่าขีดจำกัดนั้น

2. ทำไมความจุ BESS สำหรับการลดพีคจึงไม่สามารถกำหนดขนาดจากพีค kW ที่สูงที่สุดเพียงอย่างเดียว?

จุดสูงสุดที่สูงที่สุดกำหนดพลังงาน แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นพลังงาน สปีก 160 kW ที่สั้นอาจต้องการความจุแบตเตอรี่น้อยกว่าการลดลง 80 kW ที่ยืดเยื้อเป็นเวลาหลายชั่วโมง

3. คุณจะคำนวณพลังงานการลดพีคจากข้อมูลโหลดช่วงเวลาได้อย่างไร?

สำหรับทุกช่วงเวลาที่สูงกว่าขีดจำกัดความต้องการ ให้คำนวณ:

พลังงาน = (โหลดไซต์ − ขีดจำกัดความต้องการ) × ระยะเวลาช่วง

จากนั้นให้เพิ่มความต้องการพลังงานทั้งหมดในช่วงเวลาสูงสุด

4. ความแตกต่างระหว่าง kWh ที่ใช้งานได้และความจุตามชื่อของแบตเตอรี่คืออะไร?

kWh ที่ใช้งานได้คือพลังงานที่มีอยู่จริงสำหรับการลดพีค ความจุตามชื่อจะต้องคำนึงถึงขีดจำกัด SoC, การสูญเสียจากการแปลง, การอนุญาตการเสื่อมสภาพ, สภาพอุณหภูมิ และความต้องการสำรอง.

5. BESS ที่มีขนาดเกินสามารถปรับปรุงเศรษฐศาสตร์การลดพีคได้หรือไม่?

ไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น เป้าหมายความต้องการที่ต่ำกว่าจะต้องการพลังงาน PCS และ/หรือพลังงานแบตเตอรี่มากขึ้น แต่การประหยัดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมจากความต้องการอาจไม่คุ้มค่ากับต้นทุนระบบที่เพิ่มขึ้น เป้าหมายทางเศรษฐกิจควรได้รับการปรับให้เหมาะสมควบคู่ไปกับการกำหนดขนาดทางเทคนิค