Một Nhà Máy Không Tiết Kiệm Tiền Vì Pin Xả
Một nhà máy tiết kiệm tiền với BESS cắt đỉnh chỉ khi việc xả pin giảm giá trị nhu cầu thực sự xuất hiện trên hóa đơn điện. Tiết kiệm hàng năm lần đầu tiên do đó làavoided demand charge − charging cost − conversion losses − auxiliary energy − degradation cost − maintenance. Các phí nhu cầu cao và các đỉnh ngắn, lặp lại thường tạo ra một lý do kinh doanh mạnh mẽ hơn so với các cao nguyên tải rộng, nhiều giờ.
Điều đó nghe có vẻ hiển nhiên cho đến khi ai đó cho tôi thấy một đề xuất nói rằng:
“BESS 500 kWh tiết kiệm 30% điện.”
Câu hỏi đầu tiên của tôi không phải về pin.
“Ba mươi phần trăm của phí nào?”
Bộ Năng lượng Hoa Kỳ phân biệt giữa phí năng lượng, được tính theo kWh, và phí nhu cầu, thường dựa trên kW tối đa trong một kỳ hóa đơn. Nó cũng lưu ý rằng dữ liệu khoảng thời gian—thường là hàng giờ hoặc 15 phút—cần thiết để thấy các đỉnh mà tổng tiêu thụ hàng tháng ẩn giấu.DOE
NREL đã đạt được kết luận tương tự từ một hướng khác: trong phân tích kinh tế lưu trữ pin thương mại của mình,các phí nhu cầu đỉnh là yếu tố dự đoán mạnh nhất về việc BESS có khả thi về kinh tế hay không, trong khi hình dạng hồ sơ tải là yếu tố dự đoán mạnh nhất về kích thước pin. NREL
Đó là nơi tôi bắt đầu bảng tính.
Không phải với giá pin.
Nhà máy trả 18 đô la/kW-Tháng thu hút sự chú ý của tôi
Xem xét một nhà máy giả định. Đây là những giả định ví dụ làm việc, không phải là trường hợp khách hàng Ruibit/Dawnice.
Nhà máy có:
Nhu cầu đỉnh hàng tháng: 1,020 kW
Mục tiêu sau khi cắt đỉnh: 800 kW
Phí nhu cầu: $18/kW-tháng
Giảm đỉnh cần thiết: 220 kW
Giả sử BESS thành công giữ mức giảm đó trong tất cả 12 tháng hóa đơn.
Tiết kiệm phí nhu cầu gộp là:
220 kW × $18/kW-tháng × 12 tháng = $47,520/năm
Đó là con số mọi người thích đưa vào các bài thuyết trình.
Tôi không.
Chưa.
Bởi vì$47,520 là phí nhu cầu bị tránh, không phải là tiết kiệm ròng của BESS.
Sau đó tôi mở đường cong tải và con số đẹp thường thay đổi
Giả sử việc giảm đỉnh 220 kW chỉ cần thiết trong 45 phút vào một ngày đỉnh điển hình.
Năng lượng cung cấp trong sự kiện là:
220 kW × 0.75 h = 165 kWh
Nếu đỉnh kéo dài ba giờ:
220 kW × 3 h = 660 kWh
Giảm nhu cầu tương tự.
Tiết kiệm chi phí nhu cầu lý thuyết hàng năm $47,520.
Pin rất khác.
Đây là lý do tại sao thời gian đỉnh có ảnh hưởng mạnh mẽ đến kinh tế. NREL lưu ý rằng các hệ thống giảm đỉnh có thời gian dài thường tốn kém hơn vì cần thêm năng lượng pin.NREL
Một nhà máy có đỉnh sản xuất sắc nét từ 30 đến 45 phút có thể là ứng cử viên BESS thú vị hơn nhiều so với một nhà máy khác có cùng mức nhu cầu tối đa 1,020 kW trải rộng trên một cao nguyên bốn giờ.
Hóa đơn điện cho thấy cùng một đỉnh.
Pin thấy được độ rộng.
Mất một đỉnh có thể tốn kém hơn việc mất một chu kỳ
Bây giờ chúng ta đến phần mà tôi lo lắng với tư cách là một nhà quản lý năng lượng.
Một số biểu phí chứa các quy định về nhu cầu hoặc các điều khoản xem lại. DOE lưu ý rằng những điều này có thể tính toán chi phí nhu cầu hiện tại một phần từ các đỉnh trước đó, có nghĩa là một đỉnh cao thỉnh thoảng có thể ảnh hưởng đến hóa đơn vượt qua tháng mà nó xảy ra.DOE
Vì vậy, hãy tưởng tượng rằng BESS hoạt động hoàn hảo trong 11 tháng.
Vào tháng Tám, SoC quá thấp khi sản xuất đạt đỉnh hàng năm.
Nhà máy đạt1,015 kWthay vì giữ gần 800 kW.
Tùy thuộc vào biểu phí, điều đó không đơn giản chỉ là “một lần giao hàng tồi.”
Nó có thể đặt lại một phần cơ sở kinh tế.
Đây là lý do tại sao tôi không đánh giá một hệ thống giảm đỉnh từ:
công suất pin + chi phí nhu cầu
một mình.
Tôi cũng muốn:
logic EMS
dự báo tải
dự trữ SoC tối thiểu
khoảng thời gian đồng hồ
chiến lược sạc lại
công suất PCS
và định nghĩa chính xác về chi phí nhu cầu trong hóa đơn.
Một pin có thể về mặt kỹ thuật là khỏe mạnh nhưng về mặt tài chính lại vô dụng trong mười lăm phút rất tốn kém.
Hóa đơn sạc quay trở lại qua một cánh cửa khác
Giả sử nhà máy cần165 kWh xả bên ACtrong mỗi sự kiện cạo râu.
Để có một phép tính minh họa, giả sửhiệu suất vòng đi vòng lại 90%.
Năng lượng cần mua để phục hồi pin khoảng:
165 ÷ 0.90 = 183.3 kWh
Nếu chi phí điện sạc là$0.09/kWh:
183.3 × $0.09 = $16.50 cho mỗi sự kiện
Tại 250 sự kiện cắt giảm đỉnh mỗi năm:
$16.50 × 250 = $4,125/năm
Bây giờ, kinh tế đơn giản của chúng ta trông như thế này:
| Mục hàng năm | Ví dụ Đã Làm |
|---|---|
| Phí nhu cầu gộp đã tránh | $47,520 |
| Năng lượng sạc | −$4,125 |
| Số dư trước các chi phí khác | $43,395 |
| Tiêu thụ HVAC / phụ trợ | Chưa được bao gồm |
| Bảo trì | Chưa được bao gồm |
| Suy giảm pin | Chưa được định giá |
| Tài chính / thuế | Chưa được bao gồm |
Điều đó$43,395 vẫn không phải là lợi nhuận dự án.
Nó chỉ là một con số sạch hơn so với $47,520.
Và đây chính là lý do tôi nghi ngờ các đề xuất BESS nhảy thẳng từ tiết kiệm chi phí điện năng sang thời gian hoàn vốn.
Suy giảm là một chi phí ngay cả khi không ai gửi hóa đơn
Một chu kỳ pin không đến kèm theo biên lai.
Nó vẫn có một chi phí.
Giả sử một nhà máy tiết kiệm thêm $8,000 mỗi năm bằng cách chu kỳ tích cực hơn để tận dụng năng lượng, nhưng việc phân phối đó làm tăng thông lượng đủ để tăng tốc độ mất công suất hoặc đạt giới hạn thông lượng bảo hành sớm hơn.
Liệu doanh thu bổ sung có xứng đáng không?
Có thể.
Nhưng EMS không nên theo đuổi mọi chênh lệch giá chỉ vì xả là có thể về mặt kỹ thuật.
Mô hình lưu trữ của NREL cho thấy rằng chiến lược phân phối có thể thay đổi đáng kể NPV của dự án, đặc biệt là khi biểu giá thay đổi theo thời gian. Cắt giảm đỉnh và phân phối tín hiệu giá là những mục tiêu điều khiển khác nhau và có thể tạo ra hành vi vận hành khác nhau.NREL
Đối với một dự án nhà máy, tôi sẽ mô hình hóa ít nhất:
MWh xả hàng năm
hiệu suất vòng đi vòng lại dự kiến
suy giảm công suất
thông lượng bảo hành
giả định tăng cường/thay thế
không chỉ đơn thuần là số chu kỳ.
Một sự kiện cắt giảm đỉnh nông 20 phút và một chu kỳ chênh lệch sâu hàng ngày không nên được coi là kinh tế giống hệt nhau chỉ vì cả hai đều xuất hiện như “một chu kỳ” trong một bài thuyết trình bán hàng.
Pin rẻ nhất có thể tạo ra thời gian hoàn vốn tồi tệ nhất
Hãy sử dụng một so sánh giả thuyết khác.
Hai nhà cung cấp báo giá các hệ thống có khả năng giảm đỉnh 220 kW giống nhau:
| Đề xuất | Chi phí lắp đặt | Năng lượng sử dụng | Lợi ích ròng hàng năm trước khi tài trợ | Thời gian hoàn vốn đơn giản |
|---|---|---|---|---|
| Hệ thống A | $210,000 | 250 kWh | $40,000 | 5.25 năm |
| Hệ thống B | $285,000 | 500 kWh | $43,000 | 6.63 năm |
Hệ thống B lưu trữ gấp đôi năng lượng.
Nó cũng chỉ kiếm thêm 3.000 đô la trong ví dụ này.
Nếu đỉnh thực tế của nhà máy kéo dài chưa đến một giờ, 250 kWh bổ sung có thể dành phần lớn thời gian của nó để không mang lại giá trị tài chính hữu ích.
Đây là lý do tại saokích thước kinh tế không giống như kích thước tối đa.
Khi Ruibit/Dawnice nhận được yêu cầu cắt giảm đỉnh, tôi thích gửi dữ liệu khoảng thời gian của nhà máy và biểu giá hơn là yêu cầu "500 kWh vì đó là ngân sách của chúng tôi."
Dawnice hiện đang cung cấp các cấu hình thương mại bao gồm100 kW/200 kWhvà125 kW/265 kWhcác hệ thống, cùng với các nền tảng lưu trữ thương mại lớn hơn và được đóng container.Dawnice
Đó là các cấu hình thiết bị.
Đỉnh của nhà máy quyết định xem bất kỳ cấu hình nào trong số đó có hợp lý về mặt kinh tế hay không.
Năng lượng mặt trời có thể cải thiện tính toán, nhưng chỉ khi thời gian phù hợp
Các nhà máy có PV trên mái đôi khi giả định rằng năng lượng mặt trời tự động làm cho việc cắt giảm đỉnh trở nên có lợi hơn.
Không nhất thiết.
Hãy tưởng tượng đỉnh của nhà máy xảy ra vào17:30, sau khi sản xuất PV giảm mạnh.
Năng lượng mặt trời vẫn có thể sạc pin sớm hơn, điều này có thể giảm chi phí năng lượng sạc hoặc tăng mức tiêu thụ năng lượng mặt trời tự cung.
Hữu ích.
Nhưng nó không loại bỏ nhu cầu về đủ công suất PCS và năng lượng dự trữ vào lúc 17:30.
Ngược lại, nếu PV đã giảm đỉnh giữa trưa xuống dưới ngưỡng nhu cầu, BESS có thể còn rất ít công việc cắt giảm đỉnh để làm.
NREL lưu ý rằng PV có thể rút ngắn thời gian đỉnh ròng trong một số hệ thống, điều này có thể cải thiện kinh tế lưu trữ cho việc cắt giảm đỉnh.NREL
Từ quan trọng làcó thể.
Tôi sẽ chồng chéo sản xuất PV và nhu cầu của nhà máy ở cùng một độ phân giải khoảng thời gian trước khi gán giá trị cho pin.
Tôi không tính toán thời gian hoàn vốn cho đến khi bảy con số này ngừng di chuyển
Đối với một trường hợp kinh doanh cắt giảm đỉnh nhà máy sơ bộ, tôi muốn:
| Đầu vào | Tại sao điều này quan trọng |
|---|---|
| Nhu cầu cao điểm | Đặt tiềm năng giảm kW |
| Thời gian đỉnh | Đặt yêu cầu kWh |
| Phí nhu cầu | Giá mỗi kW tránh được |
| Khoảng thời gian đo | Xác định cách đo đỉnh |
| Biểu phí sạc | Giá sạc pin |
| Hiệu suất BESS | Xác định tổn thất năng lượng |
| Chi phí lắp đặt BESS | Thiết lập cơ sở đầu tư |
Sau đó, tôi thêm suy giảm, bảo trì, tiêu thụ phụ trợ, tài chính, thuế, khuyến khích, giới hạn bảo hành và giá trị còn lại khi dự án trở nên nghiêm túc hơn.
Chỉ sau đó tôi mới tính toán:
Thời gian hoàn vốn đơn giản = Chi phí dự án đã lắp đặt ÷ Tiết kiệm ròng hàng năm
Ví dụ, nếu dự án được lắp đặt hoàn chỉnh có chi phí$220,000và mô hình tiết kiệm ròng hàng năm sau chi phí vận hành là$40,000:
Thời gian hoàn vốn đơn giản = $220,000 ÷ $40,000 = 5,5 năm
Con số hữu ích.
Không đủ cho một quyết định đầu tư.
Một dự án nghiêm túc cũng nên xem xét NPV, IRR, suy giảm, độ nhạy giá cả, và điều gì xảy ra nếu đỉnh thay đổi sau khi mở rộng sản xuất.
Đôi khi khuyến nghị của tôi là không mua pin
Đây là phần hiếm khi xuất hiện trong một báo giá.
Giả sử tôi mở dữ liệu 15 phút và phát hiện đỉnh nhà máy đến từ một máy nén khởi động không cần thiết trong khi hai dây chuyền sản xuất chồng chéo.
Lên lịch lại thiết bị đó gần như không tốn chi phí.
Hoặc có thể phí nhu cầu chỉ là$4/kW-tháng.
Hoặc “đỉnh” kéo dài năm giờ mỗi ngày làm việc, buộc phải sử dụng rất nhiều năng lượng từ pin khiến kinh tế bị sụp đổ.
Tôi thà tìm ra điều đó trước khi ai đó đặt hàng tủ.
Cắt giảm đỉnh là hấp dẫn khi một phí nhu cầu đắt đỏ gặp một hồ sơ tải mà pin có thể tấn công hiệu quả. Phân tích của NREL hỗ trợ chính xác mối quan hệ đó: giá cả và hình dạng tải là những yếu tố kinh tế trung tâm, không phải chi tiết nền.NREL
Vì vậy, khi một nhà máy hỏi:
“BESS có thể tiết kiệm cho chúng tôi bao nhiêu?”
Tôi sẽ không trả lời bằng một tỷ lệ phần trăm.
Cho tôi biết giá cả.
Cho tôi biết dữ liệu khoảng thời gian.
Cho tôi biết chi phí dự án đã lắp đặt.
Sau đó, chúng ta có thể định giá cho đỉnh.
Một BESS không tạo ra giá trị cắt giảm đỉnh chỉ bằng cách lớn. Nó tạo ra giá trị bằng cách loại bỏ những kilowatt đúng từ khoảng thời gian tính phí đúng với chi phí vòng đời thấp hơn so với những kilowatt đó sẽ tốn cho nhà máy.
Câu hỏi thường gặp
1. Một nhà máy có thể tiết kiệm bao nhiêu với việc cắt đỉnh BESS?
Tiết kiệm chủ yếu phụ thuộc vàonhu cầu đỉnh tránh được, tỷ lệ phí nhu cầu, thời gian đỉnh, quy tắc giá cả, hiệu suất BESS, và chi phí vận hành. Không có tỷ lệ phần trăm tiết kiệm phổ quát nào đáng tin cậy.
2. Làm thế nào để bạn tính toán tiết kiệm cắt đỉnh?
Một công thức khởi đầu đơn giản là:
Tiết kiệm gộp hàng năm = Giảm đỉnh (kW) × Phí nhu cầu ($/kW-tháng) × Số tháng áp dụng
Sau đó trừ đi năng lượng sạc, tổn thất, tiêu thụ phụ, bảo trì, và chi phí liên quan đến suy giảm.
3. Tại sao thời gian đỉnh ảnh hưởng đến kinh tế BESS?
Chiều cao đỉnh xác định công suất PCS cần thiết, trong khi thời gian đỉnh xác định dung lượng năng lượng của pin. Một đợt tăng 200 kW ngắn có thể yêu cầu ít kWh hơn nhiều so với một đợt giảm 200 kW kéo dài trong vài giờ.
4. Một BESS lớn hơn có luôn tạo ra tiết kiệm cắt đỉnh lớn hơn không?
Không. Khi pin có thể đáp ứng đỉnh có giá trị kinh tế, dung lượng bổ sung có thể không cung cấp giảm phí nhu cầu thêm. Việc quá tải có thể làm tăng CAPEX và kéo dài thời gian hoàn vốn.
5. Dữ liệu nào cần thiết trước khi tính toán thời gian hoàn vốn BESS của nhà máy?
Người mua nên cung cấpdữ liệu tải theo khoảng thời gian, phí nhu cầu, biểu giá năng lượng, thời gian đỉnh, khoảng thời gian sạc, công suất biến áp, hiệu suất BESS, chi phí lắp đặt, giả định suy giảm và chi phí bảo trì.
