เศรษฐศาสตร์การตัดพีค: โรงงานสามารถประหยัดได้เท่าไหร่ด้วย BESS?

โรงงานไม่ได้ประหยัดเงินเพราะแบตเตอรี่ปล่อยพลังงาน

โรงงานประหยัดเงินด้วย BESS ที่ลดพีคได้เฉพาะเมื่อการปล่อยพลังงานของแบตเตอรี่ลดค่าความต้องการที่ปรากฏจริงในบิลค่าไฟฟ้า การประหยัดในปีแรกจึงเป็นavoided demand charge − charging cost − conversion losses − auxiliary energy − degradation cost − maintenance. ค่าธรรมเนียมความต้องการสูงและพีคที่สั้นและทำซ้ำได้มักสร้างกรณีธุรกิจที่แข็งแกร่งกว่าพีคที่กว้างและมีหลายชั่วโมง

ฟังดูชัดเจนจนกว่าจะมีใครแสดงข้อเสนอให้ฉันดูว่า:

“BESS ขนาด 500 kWh ประหยัดค่าไฟฟ้าได้ 30%.”

คำถามแรกของฉันไม่เกี่ยวกับแบตเตอรี่

“30% ของค่าชาร์จไหน?”

กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาแยกแยะค่าพลังงานที่เรียกเก็บใน kWh ออกจากค่าธรรมเนียมความต้องการ ซึ่งมักจะอิงจาก kW สูงสุดในช่วงการเรียกเก็บเงิน นอกจากนี้ยังระบุว่าข้อมูลช่วงเวลา—มักจะเป็นรายชั่วโมงหรือ 15 นาที—จำเป็นต้องเห็นพีคที่ยอดการบริโภคประจำเดือนซ่อนอยู่DOE

NREL สรุปข้อสรุปที่คล้ายกันจากมุมมองที่แตกต่าง: ในการวิเคราะห์เศรษฐศาสตร์การจัดเก็บแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์ค่าธรรมเนียมความต้องการสูงสุดเป็นตัวทำนายที่แข็งแกร่งที่สุดว่า BESS นั้นมีความสามารถทางเศรษฐกิจหรือไม่ ในขณะที่รูปแบบโหลดโปรไฟล์เป็นตัวทำนายที่แข็งแกร่งที่สุดของขนาดแบตเตอรี่. NREL

นั่นคือจุดที่ฉันเริ่มสเปรดชีต

ไม่ใช่ราคาของแบตเตอรี่

โรงงานที่จ่าย $18/kW-เดือนดึงดูดความสนใจของฉัน

พิจารณาโรงงานสมมุติ นี่คือสมมติฐานตัวอย่างการทำงาน ไม่ใช่กรณีลูกค้า Ruibit/Dawnice

โรงงานมี:

ความต้องการสูงสุดรายเดือน: 1,020 kW

เป้าหมายหลังการลดพีค: 800 kW

ค่าธรรมเนียมความต้องการ: $18/kW-เดือน

การลดพีคที่ต้องการ: 220 kW

สมมติว่า BESS สามารถรักษาการลดนี้ได้ในทุกเดือนการเรียกเก็บเงิน 12 เดือน

การประหยัดค่าธรรมเนียมความต้องการรวมคือ:

220 kW × $18/kW-เดือน × 12 เดือน = $47,520/ปี

นั่นคือจำนวนที่ผู้คนชอบใส่ในงานนำเสนอ

ฉันไม่ทำ

ยังไม่ใช่.

เพราะ$47,520 คือค่าธรรมเนียมความต้องการที่หลีกเลี่ยงได้ ไม่ใช่การประหยัดสุทธิจาก BESS.

จากนั้นฉันเปิดกราฟโหลดและตัวเลขที่ดีมักจะเปลี่ยนไป

สมมติว่าการลดพีค 220 kW จำเป็นต้องใช้เพียง 45 นาทีในวันพีคทั่วไป

พลังงานที่ส่งมอบในระหว่างเหตุการณ์คือ:

220 kW × 0.75 ชม. = 165 kWh

ถ้าช่วงพีคมีระยะเวลานานสามชั่วโมง:

220 kW × 3 h = 660 kWh

การลดความต้องการเท่าเดิม.

การประหยัดค่าใช้จ่ายด้านความต้องการทฤษฎี $47,520 ต่อปีเท่าเดิม.

แบตเตอรี่ที่แตกต่างกันมาก.

นี่คือเหตุผลที่ระยะเวลาของพีคมีอิทธิพลอย่างมากต่อเศรษฐศาสตร์ NREL ชี้ให้เห็นว่าระบบการลดพีคที่มีระยะเวลานานมักมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าเพราะต้องการพลังงานแบตเตอรี่เพิ่มเติม.NREL

โรงงานที่มีช่วงพีคการผลิตที่ชัดเจน 30–45 นาทีอาจเป็นผู้สมัคร BESS ที่น่าสนใจกว่าโรงงานอื่นที่มีความต้องการสูงสุด 1,020 kW แบ่งกระจายอยู่ในช่วงที่ราบสี่ชั่วโมง.

ใบแจ้งค่าบริการไฟฟ้าแสดงพีคเดียวกัน.

แบตเตอรี่เห็นความกว้าง.

การพลาดพีคหนึ่งครั้งอาจมีค่าใช้จ่ายมากกว่าการสูญเสียรอบหนึ่งครั้ง

ตอนนี้เรามาถึงส่วนที่ฉันกังวลในฐานะผู้จัดการพลังงาน.

บางอัตราค่าบริการมีการปรับความต้องการหรือข้อกำหนดย้อนหลัง DOE ชี้ให้เห็นว่าสิ่งเหล่านี้สามารถคำนวณค่าใช้จ่ายด้านความต้องการในปัจจุบันบางส่วนจากพีคก่อนหน้า ซึ่งหมายความว่าการพีคสูงเป็นครั้งคราวอาจส่งผลต่อใบแจ้งค่าบริการเกินกว่าหนึ่งเดือนเมื่อมันเกิดขึ้น.DOE

ดังนั้นลองนึกภาพว่า BESS ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบเป็นเวลา 11 เดือน.

ในเดือนสิงหาคม, SoC ต่ำเกินไปเมื่อการผลิตถึงพีคประจำปี.

โรงงานถึง1,015 kWแทนที่จะอยู่ใกล้ 800 kW.

ขึ้นอยู่กับอัตราค่าบริการ, นั่นไม่ใช่แค่ "การส่งออกที่ไม่ดีครั้งเดียว."

มันอาจรีเซ็ตส่วนหนึ่งของฐานเศรษฐกิจ.

นี่คือเหตุผลที่ฉันไม่ให้คุณค่ากับระบบการลดพีคจาก:

ความจุแบตเตอรี่ + ค่าใช้จ่ายด้านความต้องการ

เพียงอย่างเดียว.

ฉันยังต้องการ:

ตรรกะ EMS

การคาดการณ์โหลด

ระดับ SoC สำรองขั้นต่ำ

ช่วงการวัด

กลยุทธ์การชาร์จใหม่

SoC

และการกำหนดอัตราค่าบริการที่แน่นอนของความต้องการในการเรียกเก็บเงิน.

แบตเตอรี่สามารถมีสุขภาพทางเทคนิคดีและไม่มีประโยชน์ทางการเงินในช่วงเวลาที่มีค่าใช้จ่ายสูงสิบห้านาที.

บิลการชาร์จกลับมาผ่านประตูอีกบาน

สมมติว่าโรงงานต้องการ165 kWh การปล่อยไฟฟ้าด้าน ACในแต่ละเหตุการณ์การโกนหนวด

สำหรับการคำนวณที่เป็นภาพประกอบ ให้สมมติว่าประสิทธิภาพการเดินทางกลับ 90%.

พลังงานที่ต้องซื้อเพื่อฟื้นฟูแบตเตอรี่ประมาณ:

165 ÷ 0.90 = 183.3 kWh

ถ้าค่าไฟฟ้าสำหรับการชาร์จอยู่ที่$0.09/kWh:

183.3 × $0.09 = $16.50 ต่อเหตุการณ์

ที่มีเหตุการณ์การโกนหนวดสูงสุด 250 ครั้งต่อปี:

$16.50 × 250 = $4,125/ปี

ตอนนี้เศรษฐศาสตร์ที่ง่ายของเราดูเหมือนจะเป็นแบบนี้:

นั้น$43,395 ยังไม่ใช่กำไรจากโครงการ.

มันเป็นเพียงตัวเลขที่สะอาดกว่าที่ $47,520

และนี่คือเหตุผลที่ทำให้ฉันสงสัยเกี่ยวกับข้อเสนอ BESS ที่กระโดดตรงจากการประหยัดค่าใช้จ่ายตามความต้องการไปยังระยะเวลาคืนทุน

การเสื่อมสภาพเป็นค่าใช้จ่ายแม้ว่าจะไม่มีใครส่งใบแจ้งหนี้

รอบการทำงานของแบตเตอรี่ไม่ได้มาพร้อมกับใบเสร็จ

มันยังมีค่าใช้จ่าย

สมมติว่ามีโรงงานประหยัดอีก $8,000 ต่อปีโดยการทำงานให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อการเก็งกำไรพลังงาน แต่การส่งพลังงานเพิ่มขึ้นทำให้การผลิตเพิ่มขึ้นเพียงพอที่จะเร่งการสูญเสียความจุหรือถึงขีดจำกัดการผลิตตามการรับประกันได้เร็วขึ้น

รายได้เพิ่มเติมนั้นคุ้มค่าหรือไม่?

อาจจะ

แต่ EMS ไม่ควรไล่ตามการกระจายราคาเพียงเพราะการปล่อยพลังงานเป็นไปได้ทางเทคนิค

การจำลองการเก็บพลังงานของ NREL แสดงให้เห็นว่ากลยุทธ์การส่งพลังงานสามารถเปลี่ยนแปลง NPV ของโครงการได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะเมื่ออัตราค่าบริการแตกต่างกันตามเวลา การโกนหนวดพีคและการส่งสัญญาณราคาคือวัตถุประสงค์การควบคุมที่แตกต่างกันและสามารถสร้างพฤติกรรมการทำงานที่แตกต่างกันได้NREL

สำหรับโครงการโรงงาน ฉันจึงจะสร้างแบบจำลองอย่างน้อย:

MWh ที่ปล่อยออกประจำปี

ประสิทธิภาพการเดินทางกลับที่คาดหวัง

การลดความจุ

การผลิตตามการรับประกัน

สมมติฐานการเสริม/การเปลี่ยน

ไม่ใช่เพียงแค่จำนวนรอบ

เหตุการณ์การโกนหนวดพีคที่ตื้น 20 นาทีและรอบการเก็งกำไรที่ลึกในแต่ละวันไม่ควรถูกมองว่าเป็นเศรษฐกิจที่เหมือนกันเพียงเพราะทั้งสองดูเหมือนจะเป็น "หนึ่งรอบ" ในการนำเสนอการขาย

แบตเตอรี่ที่ถูกที่สุดอาจสร้างการคืนทุนที่แย่ที่สุด

เรามาใช้การเปรียบเทียบสมมุติฐานอีกครั้ง

ซัพพลายเออร์สองรายเสนอระบบที่สามารถลดพีคได้เท่ากับ 220 kW:

ระบบ B เก็บพลังงานได้มากกว่าสองเท่า.

ในตัวอย่างนี้มันยังทำเงินได้เพียง 3,000 ดอลลาร์เท่านั้น.

หากพีคจริงของโรงงานใช้เวลาน้อยกว่าหนึ่งชั่วโมง พลังงาน 250 kWh ที่เพิ่มขึ้นอาจใช้ชีวิตส่วนใหญ่ไปโดยไม่เกิดประโยชน์ทางการเงิน.

นี่คือเหตุผลที่การกำหนดขนาดทางเศรษฐกิจไม่เหมือนกับการกำหนดขนาดสูงสุด.

เมื่อ Ruibit/Dawnice ได้รับการสอบถามเกี่ยวกับการตัดพีค ฉันอยากส่งข้อมูลช่วงเวลาของโรงงานและอัตราค่าไฟฟ้ามากกว่าที่จะขอ "500 kWh เพราะนั่นคืองบประมาณของเรา."

Dawnice ขณะนี้มีการเสนอการกำหนดค่าทางการค้า รวมถึง100 kW/200 kWhและ125 kW/265 kWhระบบต่างๆ พร้อมกับแพลตฟอร์มการเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่และแบบบรรจุภัณฑ์.Dawnice

นี่คือการกำหนดค่าของอุปกรณ์.

พีคของโรงงานเป็นตัวตัดสินว่าระบบใดมีความหมายทางเศรษฐกิจ.

พลังงานแสงอาทิตย์สามารถปรับปรุงการคำนวณได้ แต่เฉพาะเมื่อเวลาทำงาน

โรงงานที่มี PV บนหลังคาบางครั้งคิดว่าโซลาร์ทำให้การตัดพีคมีความคุ้มค่ามากขึ้นโดยอัตโนมัติ.

ไม่จำเป็น.

ลองนึกภาพว่าพีคของโรงงานเกิดขึ้นที่17:30, หลังจากการผลิต PV ลดลงอย่างรวดเร็ว.

โซลาร์อาจยังชาร์จแบตเตอรี่ได้เร็วกว่านี้ ซึ่งสามารถลดต้นทุนพลังงานในการชาร์จหรือเพิ่มการใช้พลังงานจากโซลาร์เอง.

มีประโยชน์.

แต่ไม่สามารถกำจัดความจำเป็นในการมีพลังงาน PCS และพลังงานสำรองเพียงพอในเวลา 17:30.

ในทางกลับกัน หาก PV ลดพีคกลางวันต่ำกว่าขีดจำกัดความต้องการแล้ว BESS อาจมีงานตัดพีคน้อยมากที่ต้องทำ.

NREL ระบุว่า PV สามารถทำให้ระยะเวลาพีคสุทธิลดลงในบางระบบ ซึ่งสามารถปรับปรุงเศรษฐศาสตร์การเก็บพลังงานสำหรับการตัดพีค.NREL

คำสำคัญคือสามารถ.

ฉันจะซ้อนการผลิต PV และความต้องการของโรงงานที่มีความละเอียดช่วงเวลาเดียวกันก่อนที่จะกำหนดค่าให้กับแบตเตอรี่.

ฉันไม่คำนวณการคืนทุนจนกว่าตัวเลขเจ็ดตัวนี้จะหยุดเคลื่อนไหว

สำหรับกรณีธุรกิจการตัดพีคเบื้องต้นของโรงงาน ฉันต้องการ:

จากนั้นฉันจะเพิ่มการเสื่อมสภาพ การบำรุงรักษา การใช้พลังงานเสริม การเงิน ภาษี สิ่งจูงใจ ข้อจำกัดการรับประกัน และมูลค่าที่เหลือเมื่อโครงการเริ่มจริงจังมากขึ้น.

หลังจากนั้นฉันจะคำนวณ:

การคืนทุนง่าย = ต้นทุนโครงการที่ติดตั้ง ÷ การประหยัดสุทธิต่อปี

ตัวอย่างเช่น หากโครงการที่ติดตั้งเสร็จสมบูรณ์มีค่าใช้จ่าย$220,000และการประหยัดสุทธิต่อปีที่จำลองหลังจากค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานคือ$40,000:

ระยะเวลาคืนทุน = $220,000 ÷ $40,000 = 5.5 ปี

ตัวเลขที่มีประโยชน์

ไม่เพียงพอสำหรับการตัดสินใจลงทุน

โครงการที่จริงจังควรตรวจสอบ NPV, IRR, การเสื่อมสภาพ, ความไวต่ออัตราค่าบริการ และสิ่งที่จะเกิดขึ้นหากพีคเปลี่ยนแปลงหลังจากการขยายการผลิต

บางครั้งคำแนะนำของฉันคือไม่ซื้อแบตเตอรี่

นี่คือส่วนที่ปรากฏในใบเสนอราคาได้ยาก

สมมติว่าฉันเปิดข้อมูล 15 นาทีและค้นพบว่าพีคของโรงงานมาจากการเริ่มต้นของคอมเพรสเซอร์หนึ่งตัวโดยไม่จำเป็นในขณะที่สองสายการผลิตทับซ้อนกัน

การปรับตารางเวลาของอุปกรณ์นั้นแทบไม่มีค่าใช้จ่าย

หรืออาจจะค่าบริการความต้องการเพียง$4/kW-month.

หรือ ‘พีค’ ใช้เวลานานห้าชั่วโมงในทุกวันทำงาน ทำให้ต้องใช้พลังงานแบตเตอรี่มากจนเศรษฐกิจล่มสลาย

ฉันจะดีกว่าที่จะค้นพบสิ่งนี้ก่อนที่ใครจะสั่งตู้

การลดพีคมีความน่าสนใจเมื่อค่าบริการความต้องการที่มีราคาแพงตรงกับรูปแบบโหลดที่แบตเตอรี่สามารถโจมตีได้อย่างมีประสิทธิภาพ การวิเคราะห์ของ NREL สนับสนุนความสัมพันธ์นี้อย่างแน่นอน: อัตราค่าบริการและรูปแบบโหลดเป็นปัจจัยทางเศรษฐกิจหลัก ไม่ใช่รายละเอียดพื้นหลังNREL

ดังนั้นเมื่อโรงงานถามว่า:

“BESS จะช่วยประหยัดเราได้เท่าไหร่?”

ฉันจะไม่ตอบด้วยเปอร์เซ็นต์

ให้ฉันทราบอัตราค่าบริการ

ให้ฉันทราบข้อมูลช่วงเวลา

ให้ฉันทราบค่าใช้จ่ายของโครงการที่ติดตั้ง

จากนั้นเราสามารถตั้งราคาให้กับพีคได้

BESS ไม่สร้างมูลค่าการลดพีคโดยการมีขนาดใหญ่ แต่มันสร้างมูลค่าโดยการนำกิโลวัตต์ที่ถูกต้องออกจากช่วงการเรียกเก็บเงินที่ถูกต้องในต้นทุนตลอดอายุการใช้งานที่ต่ำกว่ากิโลวัตต์เหล่านั้นที่จะมีค่าใช้จ่ายกับโรงงาน

คำถามที่พบบ่อย

1. โรงงานสามารถประหยัดได้เท่าไหร่ด้วยการตัดพีค BESS?

การประหยัดขึ้นอยู่กับความต้องการพีคที่หลีกเลี่ยงได้, อัตราค่าบริการความต้องการ, ระยะเวลาพีค, กฎอัตราค่าบริการ, ประสิทธิภาพของ BESS, และค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน. ไม่มีเปอร์เซ็นต์การประหยัดที่เชื่อถือได้ทั่วไป

2. คุณคำนวณการประหยัดจากการตัดพีคได้อย่างไร?

สูตรเริ่มต้นที่ง่ายคือ:

การประหยัดรวมประจำปี = การลดพีค (kW) × ค่าบริการความต้องการ ($/kW-month) × เดือนที่ใช้ได้

จากนั้นหักพลังงานที่ชาร์จ, การสูญเสีย, การบริโภคเสริม, การบำรุงรักษา, และค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการเสื่อมสภาพ

3. ทำไมระยะเวลาพีคถึงมีผลต่อเศรษฐศาสตร์ BESS?

ความสูงของพีคกำหนดพลังงาน PCS ที่ต้องการ ในขณะที่ระยะเวลาของพีคกำหนดความจุพลังงานของแบตเตอรี่ การพีคสั้น ๆ ที่ 200 kW อาจต้องการ kWh น้อยกว่าการลดลงที่ 200 kW ที่ยืดเยื้อเป็นเวลาหลายชั่วโมง

4. BESS ขนาดใหญ่กว่ามักจะสร้างการประหยัดจากการตัดพีคที่มากขึ้นหรือไม่?

ไม่ เมื่อแบตเตอรี่สามารถครอบคลุมพีคที่มีค่าเศรษฐกิจสูงแล้ว ความจุเพิ่มเติมอาจให้การลดค่าใช้จ่ายที่น้อยลง การขยายขนาดอาจเพิ่ม CAPEX และยืดระยะเวลาคืนทุน

5. ข้อมูลใดที่จำเป็นก่อนการคำนวณการคืนทุนของ BESS ในโรงงาน?

ผู้ซื้อควรจัดเตรียมข้อมูลโหลดระยะเวลา, ค่าบริการความต้องการ, อัตราค่าไฟฟ้า, ระยะเวลาพีค, ช่วงเวลาชาร์จ, ความจุของหม้อแปลง, ประสิทธิภาพ BESS, ต้นทุนที่ติดตั้ง, สมมติฐานการเสื่อมสภาพ, และต้นทุนการบำรุงรักษา.