Giảm nhu cầu đỉnh cho các cơ sở công nghiệp: Đo lường, kiểm soát tải & định cỡ BESS

Giảm nhu cầu đỉnh là một bài toán kiểm soát theo khoảng thời gian trước khi là một bài toán lựa chọn thiết bị. Hãy bắt đầu với biểu giá của đơn vị điện lực và dữ liệu công tơ doanh thu, tái tạo lại đại lượng tạo ra phí nhu cầu, xác định các quy trình chịu trách nhiệm cho các khoảng thời gian tính phí cao nhất, và sau đó chọn sự kết hợp ít gây gián đoạn nhất giữa lập lịch trình, kiểm soát tải và lưu trữ năng lượng.

Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) chỉ hữu ích khi hệ thống chuyển đổi điện năng của nó có thể đáp ứng mức giảm tức thời và năng lượng khả dụng của nó có thể duy trì mức giảm đó cho mọi sự kiện liên quan. Đây không phải là câu trả lời mặc định. Một nhà máy có thể đạt được giới hạn nhu cầu yêu cầu thông qua việc khởi động so le, quản lý sạc, kiểm soát điểm đặt của biến tần (VFD), lập lịch trình tải nhiệt, cắt tải tạm thời, lưu trữ hoặc một sự kết hợp phối hợp.

Phạm vi kỹ thuật: Các phương trình dưới đây hỗ trợ phân tích tính khả thi và đặc tính kỹ thuật sơ bộ. Biểu giá của đơn vị điện lực và công tơ doanh thu quyết định hóa đơn. Thiết kế chi tiết vẫn yêu cầu tuân thủ quy chuẩn điện áp dụng, các quy tắc đấu nối, nghiên cứu bảo vệ, quy chuẩn phòng cháy chữa cháy, tài liệu thiết bị và sự phê duyệt của cơ quan có thẩm quyền (AHJ).

1. Xác định đại lượng cần kiểm soát

Năng lượng và nhu cầu có liên quan với nhau nhưng không thể thay thế cho nhau:

• Năng lượng, kWh: công suất được tích hợp theo thời gian.
• Nhu cầu, kW: giá trị công suất được xác định theo phương pháp đo lường và khoảng thời gian của biểu giá.
• Nhu cầu biểu kiến, kVA: được một số biểu giá sử dụng thay thế hoặc bổ sung cho nhu cầu kW.
• Nhu cầu tính cước: giá trị mà biểu giá thực tế sử dụng sau khi áp dụng các khoảng thời gian sử dụng, hệ số điều chỉnh, nhu cầu hợp đồng, điều chỉnh hệ số công suất hoặc các quy tắc về đỉnh tải trùng hợp.

Đối với một khoảng thời gian cố định đơn giản (T), nhu cầu nhập điện lưới trung bình trong khoảng (k) là:

P_d,k = (1 / T) × ∫ P_grid(t) dt

Nếu khoảng thời gian đó bao gồm năng lượng nhập (E_k), dạng tương đương là:

P_d,k = E_k / T

Đối với biểu giá tính phí theo khoảng thời gian tối đa chỉ trong một khung thời gian đủ điều kiện (W):

D_month = max(P_d,k), cho mọi khoảng k nằm trong W

Đây là một mô hình, không phải là định nghĩa biểu giá phổ quát. Các đơn vị điện lực có thể sử dụng khoảng thời gian khối, khoảng thời gian trượt, nhu cầu nhiệt, đỉnh hệ thống trùng hợp, một số thanh ghi nhu cầu theo thời gian sử dụng, hoặc nhu cầu thanh toán tối thiểu/được điều chỉnh. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) phân biệt nhu cầu không trùng hợp, nhu cầu theo thời gian sử dụng, nhu cầu đỉnh hệ thống và các mức nhu cầu được điều chỉnh trong hướng dẫn về giá điện.

Các đầu vào biểu giá cần trích xuất trước khi phân tích thiết bị

Đầu vào biểu giá	Câu hỏi kỹ thuật	Tại sao nó làm thay đổi thiết kế điều khiển
Định mức nhu cầu	Nhu cầu được tính phí theo kW, kVA, hay cả hai?	Phí kVA có thể yêu cầu phân tích hệ số công suất, không chỉ là giảm công suất thực.
Phương pháp khoảng thời gian	Phương pháp khối, trượt, nhiệt, hay phương pháp khác?	Bộ điều khiển phải ước tính cùng một đại lượng đủ sát để thực hiện tác động trước khi giá trị tính cước được thiết lập.
Khoảng thời gian tính phí	Tất cả các giờ, giờ cao điểm, hay nhiều giai đoạn?	Một tác động điều khiển nằm ngoài khoảng thời gian tính phí có thể không có giá trị tính phí nhu cầu.
Cơ chế chốt/xem xét lại	Nhu cầu trước đó có thiết lập mức sàn tính cước không?	Các đỉnh vật lý thấp hơn có thể không làm giảm hóa đơn ngay lập tức.
Đỉnh trùng hợp	Phí được tính dựa trên mức tối đa của cơ sở hay các sự kiện của hệ thống lưới điện?	Việc dự báo một sự kiện bên ngoài có thể quan trọng hơn việc giới hạn mức tối đa của cơ sở.
Quy tắc xuất điện	Công suất ngược có được cho phép không và được đo đếm như thế nào?	Bộ điều khiển BESS cần có giới hạn xuất điện và logic nhập/xuất riêng biệt.
Hợp đồng/nhu cầu tối thiểu	Có mức sàn nhu cầu hoặc công suất theo hợp đồng không?	Việc giảm xuống dưới mức sàn đó có thể không mang lại thêm lợi ích về biểu giá.

Đừng suy diễn bất kỳ giá trị nào trong số này từ một ví dụ điển hình 15 phút. Hãy đọc biểu giá hiện hành, các phụ lục, điều kiện đặc biệt và hóa đơn gần đây. Nếu có thể, hãy xác nhận cách hiểu với đơn vị cung cấp điện.

2. Tái thiết lập đường cơ sở từ dữ liệu khoảng thời gian

Sử dụng ít nhất một năm vận hành hoàn chỉnh khi tính thời vụ, cơ cấu sản xuất, thời tiết hoặc các mùa biểu giá có thể làm thay đổi mức đỉnh. Có thể cần nhiều dữ liệu hơn nếu biểu giá có thời gian xem xét dài hơn hoặc cơ sở có các đợt vận hành không thường xuyên.

Kiểm tra chất lượng dữ liệu

Trước khi xếp hạng các mức đỉnh, hãy xác minh:

1. Quy ước dấu thời gian: giờ địa phương, UTC, các thời điểm chuyển đổi giờ mùa hè, và dấu thời gian kết thúc khoảng thời gian so với bắt đầu khoảng thời gian.
2. Thời lượng khoảng thời gian: không trộn lẫn các bản ghi 5, 15, 30 và 60 phút mà không lấy mẫu lại theo năng lượng.
3. Các bản ghi bị thiếu và trùng lặp: đánh dấu chúng; không được tự ý điền giá trị trung bình vào khoảng thời gian đỉnh.
4. Đơn vị và tỷ lệ: xác minh Wh/kWh, W/kW, tỷ số biến dòng (CT), tỷ số biến áp và hệ số nhân.
5. Dấu nhập và xuất: lưu trữ chúng riêng biệt nếu có thể. Giá trị thuần có thể che giấu hành vi tải và phát điện đồng thời.
6. Ranh giới công tơ: xác định các nhánh cấp nguồn, máy phát điện và hệ thống lưu trữ nào nằm ở phía trên hoặc phía dưới điểm đo.
7. Đối soát doanh thu: so sánh các đỉnh tải và tổng năng lượng hàng tháng đã được tái lập với hóa đơn. Giải thích phần dòng điện dư trước khi định cỡ các thiết bị điều khiển.

Một công tơ nội bộ rất hữu ích cho việc điều khiển thời gian thực, nhưng nó không thay thế được công tơ doanh thu. Đồng hồ, quy tắc tổng hợp, độ chính xác của CT, tốc độ lấy mẫu và phạm vi đo của nó có thể tạo ra sự khác biệt có hệ thống. Để biết các khái niệm về kiến trúc đo lường và độ chính xác, hãy xem hướng dẫn VIOX về công tơ điện, CT và Modbus.

Xây dựng bảng sự kiện đỉnh tải, không chỉ là đường cong thời gian tải

Đường cong thời gian tải cho thấy tần suất nhu cầu vượt ngưỡng, nhưng nó loại bỏ trình tự thời gian. Việc định cỡ lưu trữ và điều khiển quy trình cần tính trình tự thời gian. Tạo một bảng sự kiện bao gồm:

• thời gian bắt đầu và kết thúc;
• nhu cầu tối đa và trung bình;
• thời gian vượt quá các giới hạn ứng viên;
• trạng thái sản xuất, lô hàng, ca làm việc và bối cảnh thời tiết;
• các lần khởi động tải lớn và chu kỳ làm việc chồng chéo;
• khả năng sẵn sàng của tải có thể điều khiển;
• trạng thái lưu trữ và phát điện tại chỗ;
• thời gian phục hồi trước và sau đó.

Gộp các lần vượt ngưỡng liền kề thành một sự kiện. Hai đỉnh cách nhau năm phút có thể là một chu kỳ làm việc của bộ lưu trữ nếu pin không thể sạc lại giữa hai thời điểm đó.

3. Phân tách năm chiến lược nhu cầu khác nhau

Việc coi mọi biện pháp là “cắt đỉnh” sẽ che giấu những khác biệt quan trọng.

Chiến lược	Những thay đổi	Hệ quả năng lượng	Hệ quả điều khiển
Hiệu quả	Giảm công suất cần thiết cho cùng một đầu ra hữu ích	Thường làm giảm kWh và có thể giảm kW đỉnh	Biện pháp bền vững; xác minh rằng việc tiết kiệm xảy ra trong các khoảng thời gian cao điểm có tính phí.
Dịch chuyển tải	Chuyển một tác vụ tiêu thụ năng lượng sang thời điểm khác	Thường có tổng số kWh tương tự	Yêu cầu sự linh hoạt về lịch trình và khoảng thời gian thấp điểm an toàn.
Cắt tải	Tạm thời dừng hoặc cắt giảm tải	Có thể làm giảm công suất đầu ra hoặc yêu cầu phục hồi sau đó	Cần ưu tiên, thời gian gián đoạn tối đa và logic khởi động lại.
Cắt đỉnh	Giữ mức nhập điện lưới dưới một giới hạn	Có thể chuyển dịch năng lượng hoặc làm tăng tổn thất chuyển đổi	Yêu cầu đo lường vòng kín và một thiết bị chấp hành như tải có thể điều khiển, hệ thống lưu trữ hoặc hệ thống phát điện.
Đáp ứng nhu cầu	Thay đổi tải để phản hồi lại một sự kiện của đơn vị điện lực hoặc thị trường	Đặc thù theo hợp đồng	Yêu cầu truyền thông sự kiện, các quy tắc cơ sở, xác minh hiệu suất và cam kết vận hành.

Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge phân biệt tạm thời cắt giảm tải với việc chuyển dịch mức tiêu thụ thông qua chuyển dịch phụ tải trong hướng dẫn hóa đơn điện năng. hướng dẫn về đáp ứng nhu cầu công nghiệp của DOE tương tự nhấn mạnh việc hiểu rõ biểu đồ phụ tải của cơ sở trước khi cam kết các phụ tải sản xuất cho một sự kiện đáp ứng.

Ưu tiên trình tự các điều khiển có độ phức tạp thấp trước

Một trình tự hợp lý về mặt kỹ thuật là:

1. loại bỏ các lỗi đo lường và mô hình biểu giá;
2. loại bỏ các lần khởi động đồng thời và các đỉnh phục hồi có thể tránh được;
3. lên lịch lại cho các phụ tải có thể trì hoãn;
4. điều tiết các phụ tải linh hoạt trong giới hạn quy trình;
5. cắt giảm các phụ tải được phê duyệt trong các sự kiện đặc biệt;
6. sử dụng BESS hoặc một nguồn tài nguyên có thể điều phối khác cho phần dư không thể quản lý bằng vận hành.

Đây không phải là bảng xếp hạng kinh tế bắt buộc. Nó ngăn hệ thống lưu trữ bị định cỡ để đáp ứng các đỉnh mà việc điều chỉnh lịch trình có thể loại bỏ.

4. Thiết lập giới hạn nhu cầu dựa trên vận hành, không dựa trên mục tiêu phần trăm

Gọi (D_{base,m}) là nhu cầu thanh toán được tái cấu trúc cho tháng (m). Một mức trần dự kiến (P_{cap}) chỉ khả thi nếu hệ thống điều khiển có thể đáp ứng mọi mức vượt ngưỡng liên quan mà không vi phạm các ràng buộc về quy trình, thiết bị, biểu giá hoặc đấu nối.

Xác định cấu hình nhập khẩu ròng không kiểm soát là:

P_base(t) = P_load(t) - P_onsite_generation(t)

Đối với một địa điểm không xuất điện, tác động điều khiển cần thiết là:

P_control(t) = max(0, P_base(t) - P_cap)

Giới hạn khả thi được tìm thấy bằng cách mô phỏng. Quét một vài giá trị giới hạn thông qua dữ liệu theo trình tự thời gian và ghi lại:

• số lượng sự kiện điều khiển;
• công suất điều khiển tối đa;
• năng lượng cần thiết cho mỗi sự kiện;
• thời lượng sự kiện tối đa;
• các sự kiện liên tiếp và cơ hội sạc lại;
• sản lượng bị cắt giảm hoặc ảnh hưởng đến sự thoải mái;
• lưu lượng pin và phạm vi hoạt động dự kiến;
• nhu cầu thanh toán dòng điện dư theo mô hình biểu giá chính xác.

Mức giới hạn thấp hơn không tự động tốt hơn. Nó có thể làm tăng tần suất sự kiện, chu kỳ lưu trữ, gián đoạn quy trình và rủi ro vượt quá giới hạn sau khi dự báo hoặc xảy ra lỗi truyền thông.

5. Sử dụng điều khiển khoảng thời gian dự báo

Bộ điều khiển chỉ phản ứng sau khi nhu cầu đo được vượt quá mục tiêu có thể hành động quá muộn. Đối với một khoảng thời gian có thời lượng (T), tại thời điểm đã trôi qua (t), gọi (E_{elapsed}) là năng lượng nhập khẩu tích lũy trong khoảng thời gian hiện tại và (P_{now}) là mức nhập khẩu ròng ước tính cho khoảng thời gian còn lại. Một phép tính dự báo đơn giản là:

P_projected = [E_elapsed + P_now × (T - t)] / T

Dung lượng năng lượng còn lại dưới mức giới hạn là:

E_headroom = P_cap × T - E_elapsed

Sử dụng các đơn vị nhất quán: nếu công suất tính bằng kW và năng lượng tính bằng kWh, hãy biểu thị (T) và (t) bằng giờ.

Nếu nhu cầu dự kiến vượt quá giới hạn, bộ điều khiển sẽ phân bổ các nguồn lực sẵn có theo mức độ ưu tiên. Trong thực tế, một bộ ước tính mạnh mẽ cần xem xét:

• đồng bộ hóa khoảng thời gian của công tơ đo đếm;
• độ trễ của công tơ và truyền thông;
• tốc độ tăng tải và sai số dự báo;
• thời gian phản hồi của bộ truyền động;
• tốc độ tối thiểu của VFD và các ràng buộc quy trình;
• chế độ đóng cắt của khởi động từ và thời gian bật/tắt tối thiểu;
• các hạn chế khởi động lại đối với máy nén, máy làm lạnh, lò nung hoặc máy bơm;
• trạng thái sạc (SOC), nhiệt độ, giới hạn công suất và dự phòng của BESS;
• độ trễ hoặc dải chết để ngăn chặn hiện tượng rung chấn;
• cơ chế dự phòng sau khi cảm biến, mạng hoặc bộ điều khiển bị lỗi.

Không sử dụng khởi động từ đóng cắt làm phần tử điều biến tần số cao. Hãy sử dụng VFD khi quy trình điều khiển bằng động cơ phù hợp để điều chỉnh điểm đặt liên tục, và duy trì tần số đóng cắt trong phạm vi chế độ làm việc đã được xác nhận của thiết bị. Các tài liệu giải thích VIOX về nguyên lý vận hành VFD và chức năng đóng cắt của khởi động từ cung cấp thông tin cơ bản ở cấp độ linh kiện.

6. Xây dựng ma trận ưu tiên tải

Mọi tải có thể điều khiển đều cần một hợp đồng vận hành được ghi chép lại. “Có thể tắt” là chưa đủ.

Lĩnh vực	Định nghĩa bắt buộc
ID tải và điểm đo lường	Nhánh cấp nguồn hoặc quy trình nào đang được điều khiển và cách thức xác minh phản hồi của nó
Chế độ điều khiển	Chặn khởi động, thay đổi lịch trình, tắt theo giai đoạn, giảm điểm đặt hoặc giới hạn công suất
Mức giảm khả dụng	Công suất kW kỳ vọng theo trạng thái vận hành, không chỉ dựa trên định mức trên nhãn thiết bị
Thời gian phản hồi	Độ trễ từ lệnh điều khiển đến khi lưới điện giảm tải có thể đo lường được
Trạng thái tối thiểu/tối đa	Tốc độ, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, SOC hoặc công suất đầu ra tối thiểu an toàn
Thời gian ngắt tối đa	Thời gian trước khi các giới hạn về sản phẩm, an toàn, sự thoải mái hoặc thiết bị bị ảnh hưởng
Hành vi khởi động lại	Dòng khởi động, thời gian làm nóng, trình tự, nhu cầu phục hồi và thời gian tắt tối thiểu
Ưu tiên	Không bao giờ cắt giảm, hãy điều tiết trước, trì hoãn, hoặc chỉ ngắt điện như là biện pháp cuối cùng
Trạng thái an toàn khi có sự cố	Kết quả sau khi mất dữ liệu công tơ, thông tin liên lạc, bộ điều khiển hoặc nguồn cấp cho bộ chấp hành

Các hệ thống an toàn, chức năng bảo vệ, thông gió khẩn cấp, các phụ tải an toàn sinh mạng và các phụ tải mà việc ngắt điện sẽ tạo ra trạng thái quy trình nguy hiểm đều nằm ngoài logic cắt giảm nhu cầu thông thường, trừ khi cơ quan thiết kế có thẩm quyền đã tích hợp chúng một cách rõ ràng.

7. Kiến trúc hệ thống kiểm soát nhu cầu

Một kiến trúc điển hình có năm lớp chức năng:

1. Ranh giới thanh toán: công tơ đo đếm điện năng của đơn vị điện lực và biểu giá hiện hành sẽ xác định mức phí.
2. Đo lường vận hành: đồng hồ đo tại nhà máy, các CT được chia tỷ lệ chính xác, hệ thống đo đếm phụ và đồng bộ hóa thời gian cung cấp dữ liệu nhanh hơn cho việc điều khiển và chẩn đoán.
3. Bộ ước tính nhu cầu: hệ thống quản lý năng lượng (EMS), bộ điều khiển logic lập trình được (PLC) hoặc bộ điều khiển chuyên dụng sẽ tái tạo nhu cầu theo khoảng thời gian và dự báo thời điểm kết thúc khoảng thời gian đó.
4. Logic điều phối: quy tắc về mức ưu tiên, điều kiện cho phép quy trình, giới hạn SOC, dải chết, hạn chế xuất khẩu và quy tắc an toàn dự phòng sẽ quyết định hành động.
5. Bộ truyền động: các hệ thống lập lịch, điểm đặt VFD, sạc xe điện được quản lý, rơ le điều khiển/khởi động từ, bộ điều khiển máy phát điện khi được cho phép và hệ thống chuyển đổi năng lượng (PCS) của BESS.

Bảo vệ nguồn điện vẫn độc lập với mục tiêu tối ưu hóa. Bộ điều khiển nhu cầu không thay thế cho bảo vệ quá dòng, bảo vệ chạm đất, các chức năng chống đảo lưới, dừng khẩn cấp hoặc các biện pháp kiểm soát an toàn cụ thể cho thiết bị.

8. Định cỡ công suất và năng lượng BESS riêng biệt

Nguồn điện ắc quy và năng lượng ắc quy giải quyết các ràng buộc khác nhau. Bài viết kW, kWh, MW, MWh, SOC và độ sâu xả giải thích chi tiết các thuật ngữ này.

8.1 Công suất định mức của PCS

Đối với mô hình khả thi chuỗi thời gian, công suất xả AC yêu cầu là:

P_BESS,AC(t) = max(0, P_base(t) - P_cap - P_flexible_load(t))

Ở đây, (P_{flexible_load}(t)) được định nghĩa là mức giảm dương đạt được thông qua lập lịch, điều chế hoặc cắt giảm được phê duyệt so với đường cơ sở.

Công suất xả sơ bộ của PCS phải đạt ít nhất giá trị tối đa yêu cầu:

P_PCS,discharge ≥ max[P_BESS,AC(t)]

Thông số kỹ thuật cuối cùng của PCS cũng phải tính đến khả năng và thời gian quá tải, hệ số giảm công suất theo nhiệt độ và độ cao, chế độ công suất phản kháng, các hạn chế nhập/xuất, công suất máy biến áp và dây dẫn, đóng góp dòng sự cố, hiệu suất hài và thỏa thuận đấu nối. Nếu PCS phải sạc lại trong một khoảng thời gian xác định, công suất sạc là một yêu cầu riêng biệt.

8.2 Năng lượng được cung cấp trong một sự kiện

Đối với sự kiện (j), năng lượng AC yêu cầu là diện tích nằm trên mức giới hạn sau khi điều khiển tải linh hoạt:

E_AC,event,j = ∫ P_BESS,AC(t) dt

Chuyển đổi sự kiện tồi tệ nhất có thể xảy ra thành năng lượng định mức sơ bộ:

E_nameplate ≥ E_AC,event / (η_dis × f_usable × f_EOL)

ở những nơi:

• (η_{dis}) là hiệu suất đường xả được mô hình hóa trong phạm vi vận hành liên quan;
• (f_{usable}) là phần năng lượng định mức cho phép giữa các giới hạn SOC vận hành;
• (f_{EOL}) là tỷ lệ dung lượng còn lại được yêu cầu tại thời điểm cuối vòng đời thiết kế.

Bao gồm các tải phụ trợ và ảnh hưởng của nhiệt độ vào mô hình chuỗi thời gian khi có liên quan. Không được cộng dồn “hệ số an toàn” không rõ nguyên nhân lên trên các giả định bảo thủ ẩn; hãy nêu rõ từng khoản dự phòng một lần.

8.3 Trình tự thời gian có thể quyết định định mức năng lượng

Khoảng thời gian nhu cầu 15 phút không có nghĩa là pin 0,25 giờ là đủ. Một nhà máy có thể duy trì mức tiêu thụ trên ngưỡng giới hạn trong nhiều khoảng thời gian liên tiếp. Nhà máy cũng có thể gặp phải sự kiện thứ hai trước khi pin phục hồi. Mô phỏng:

• các đỉnh tải liên tục qua nhiều khoảng thời gian;
• công suất sạc và thời gian sạc cho phép;
• nạp điện tạo ra một đỉnh nhu cầu mới;
• mức dự trữ SOC tối thiểu;
• sai số dự báo;
• sự suy giảm trong suốt thời kỳ phân tích;
• các yêu cầu về công suất phản kháng đồng thời nếu có áp dụng.

NREL’s tài liệu về pin của System Advisor Model hỗ trợ điều phối theo chuỗi thời gian, bao gồm các bộ điều khiển cắt đỉnh, và mô hình hóa các tác động của nhiệt độ và sự suy giảm. Đó là mức độ phân tích phù hợp cho một quyết định đầu tư; một giá trị tối đa hàng tháng đơn lẻ thì không.

9. Ví dụ thực tế: Xác định kW của PCS và kWh sơ bộ của pin

Giả định một biểu giá nhu cầu theo khối 15 phút đơn giản, không có điều khoản lũy tiến, không xuất khẩu điện, và mức trần nhu cầu dự kiến là 800 kW. Sau tất cả các hành động tải linh hoạt đã được phê duyệt, năm khoảng thời gian trung bình nhập khẩu ròng liên tiếp là:

Khoảng thời gian	Công suất nhập cơ sở (kW)	Công suất xả BESS yêu cầu (kW)
1	720	0
2	860	60
3	980	180
4	910	110
5	760	0

Giả định mỗi khoảng thời gian duy trì ở mức trung bình được liệt kê trong trọn 0,25 h. Yêu cầu công suất tối thiểu từ sự kiện này là:

P_PCS,discharge ≥ max(60, 180, 110) = 180 kW

Năng lượng AC được cung cấp là:

E_AC,event = (60 + 180 + 110) kW × 0.25 h
           = 87.5 kWh

Đối với hiệu suất xả minh họa là 0,94, tỷ lệ SOC khả dụng là 0,80 và tỷ lệ dung lượng còn lại cuối vòng đời là 0,80:

E_nameplate ≥ 87.5 / (0.94 × 0.80 × 0.80)
            ≥ 145.4 kWh

Do đó, kết quả sơ bộ là khả năng xả PCS ít nhất 180 kW và năng lượng định mức 145.4 kWh cho sự kiện đơn giản hóa này và các giả định này. Đây không phải là thông số kỹ thuật mua sắm. Mô phỏng hàng năm theo trình tự thời gian có thể tạo ra sự kiện dài hơn, khoảng thời gian nạp lại không đủ, tốc độ tăng công suất cao hơn, hiệu suất thấp hơn hoặc dự phòng vận hành quyết định công suất thực tế.

10. Mô hình hóa kết quả biểu giá mà không cam kết tiết kiệm

Đối với biểu giá có một mức phí nhu cầu hàng tháng đơn giản (R_m), mô hình phí nhu cầu ban đầu là:

Giảm phí nhu cầu hàng năm = Σ [R_m × (D_base,m - D_controlled,m)]

Không sử dụng biểu thức này mà không thay đổi khi biểu giá bao gồm các mức điều chỉnh (ratchets), nhiều giai đoạn nhu cầu, đỉnh trùng lặp, nhu cầu kVA, mức sàn hợp đồng, phí dự phòng hoặc các mức nhu cầu theo bậc. Hãy tính toán lại hóa đơn từng dòng một.

Mô hình kinh tế kỹ thuật nên bao gồm:

• nhu cầu được kiểm soát theo từng danh mục biểu giá;
• năng lượng được chuyển sang các khung giá khác nhau;
• tổn hao khứ hồi của BESS và mức tiêu thụ phụ trợ;
• các giả định về suy giảm và thay thế pin;
• chi phí bảo trì và thông tin liên lạc;
• tác động sản xuất từ việc cắt giảm tải;
• doanh thu từ phản hồi nhu cầu chỉ áp dụng khi có chương trình đã ký kết xác định các quy tắc về đường cơ sở và hiệu suất;
• rủi ro nhu cầu dư thừa sau khi dự báo hoặc thiết bị gặp sự cố.

Báo cáo độ nhạy đối với biểu giá, hình dạng đỉnh tải, lịch trình sản xuất, sự suy giảm của pin và việc tuân thủ giới hạn. Một tỷ lệ phần trăm tiết kiệm hoặc thời gian hoàn vốn chung không có cơ sở kỹ thuật vững chắc.

11. Các ranh giới về điện, đấu nối và an toàn

Việc giảm nhu cầu không làm giảm yêu cầu đối với một thiết kế hệ thống điện hoàn chỉnh. Tối thiểu, hãy xác minh:

• tải của dịch vụ và máy biến áp ở cả trạng thái nạp và xả;
• dòng điện ngắn mạch, phối hợp bảo vệ, nối đất/tiếp địa, cách ly và dừng khẩn cấp;
• cực tính, tỷ số, cấp chính xác, gánh nặng (burden), độ chính xác của đồng hồ đo và hành vi khi mất tín hiệu của CT;
• điện áp, tần số, sóng hài, chế độ công suất phản kháng, phản ứng sự cố và các yêu cầu chống đảo lưới của PCS;
• giới hạn xuất khẩu điện và phê duyệt kết nối lưới điện;
• vị trí vỏ tủ, thông gió hoặc quản lý nhiệt, lối tiếp cận, khoảng cách an toàn và các điều kiện môi trường;
• các giới hạn của hệ thống quản lý pin, cảnh báo, phát hiện cháy, vận hành thử và ứng phó khẩn cấp;
• an ninh mạng và kiểm soát truy cập cho các giao diện đồng hồ đo nối mạng, EMS, PLC, EVSE và PCS.

Đối với các dự án tại Hoa Kỳ, các tài liệu tham khảo phạm vi liên quan có thể bao gồm NFPA 855 cho việc lắp đặt hệ thống lưu trữ năng lượng cố định, UL 9540 cho các hệ thống và thiết bị lưu trữ năng lượng, Và IEEE 1547 cho việc kết nối và khả năng tương tác của DER. Các phiên bản được áp dụng và tính khả thi phụ thuộc vào thẩm quyền, cấu hình hệ thống và AHJ. Các quốc gia khác sử dụng các khung pháp lý và tiêu chuẩn khác nhau.

12. Kế hoạch vận hành thử nghiệm và đo lường-xác minh

Công tác vận hành thử nghiệm phải chứng minh được toàn bộ chuỗi điều khiển, không chỉ là việc các thiết bị riêng lẻ có giao tiếp được với nhau hay không.

Chấp thuận đồng hồ đo và kiểu máy

• Xác minh hướng, tỷ lệ, đồng bộ hóa thời gian và dấu nhập/xuất của CT.
• So sánh năng lượng và nhu cầu theo khoảng thời gian của đồng hồ đo vận hành với dữ liệu của đơn vị điện lực trong các giai đoạn đại diện.
• Xác nhận bộ điều khiển đặt lại và tổng hợp các khoảng thời gian theo mô hình biểu giá dự kiến.
• Kiểm tra dữ liệu bị thiếu, giá trị bị đóng băng, số đọc ngoài phạm vi và lỗi đồng hồ.

Chấp nhận điều khiển

• Thực hiện hồ sơ kiểm tra có kiểm soát dưới giới hạn nhu cầu thực tế nếu có thể.
• Xác nhận nhu cầu dự kiến, ngưỡng điều phối, dải chết và ngưỡng giải phóng.
• Đo lường mức giảm kW thực tế và thời gian phản hồi cho mỗi tải linh hoạt.
• Xác minh thời gian bật/tắt tối thiểu, trình tự khởi động lại, nhu cầu phục hồi và các điều kiện cho phép vận hành quy trình.
• Xác nhận rằng việc mất kết nối truyền thông hoặc mất nguồn bộ điều khiển sẽ tạo ra trạng thái an toàn dự phòng đã được ghi nhận.

Nghiệm thu BESS

• Xác minh công suất và năng lượng AC đo được so với giá trị được ra lệnh.
• Kiểm tra các giới hạn SOC, dự phòng, hạn chế xuất điện, phục hồi sạc, cảnh báo và dừng khẩn cấp.
• Xác nhận rằng việc lập lịch sạc lại không tạo ra đỉnh công suất tính phí mới.
• Chứng minh sự kiện được mô hình hóa dài nhất hoặc một bài kiểm tra tương đương đã được phê duyệt.

Xác minh hóa đơn

• Tái lập mỗi hóa đơn hàng tháng bằng cách sử dụng dữ liệu khoảng thời gian được kiểm soát.
• So sánh mức giảm đỉnh thực tế với mức giảm nhu cầu được tính phí; điều tra các hiệu ứng lũy tiến hoặc mức sàn biểu giá.
• Theo dõi các trường hợp không đạt giới hạn theo nguyên nhân: dự báo, công tơ, truyền thông, tải không khả dụng, SOC, nhảy thiết bị hoặc ghi đè của người vận hành.
• Chạy lại mô hình theo trình tự thời gian sau khi có những thay đổi về sản xuất vật chất, biểu giá, phát điện hoặc thiết bị.

Kết quả của quy trình này không đơn thuần là một đỉnh nhỏ hơn trên bảng điều khiển. Đó là một chuỗi có thể truy xuất từ định nghĩa biểu giá đến khoảng thời gian đo lường, quyết định điều khiển, phản hồi tải vật lý và kết quả thanh toán đã được xác minh.

Nguồn tham khảo

• DOE FEMP: Đánh giá các tùy chọn giá điện của bạn
• DOE Better Plants: Đáp ứng nhu cầu trong các cơ sở công nghiệp
• ORNL: Hiểu về hóa đơn điện của bạn—Điện năng
• Mô hình Cố vấn Hệ thống NREL: Lưu trữ Pin
• NFPA 855: Tiêu chuẩn lắp đặt hệ thống lưu trữ năng lượng cố định
• UL 9540: Thử nghiệm và chứng nhận hệ thống lưu trữ năng lượng
• IEEE 1547-2018: Kết nối và khả năng tương tác của các nguồn năng lượng phân tán