Hifadhi ya nishati ya C&I hunasa umeme kutoka kwa vyanzo vinavyoweza kutumika tena au gridi ya taifa wakati wa-muda wa mahitaji ya chini na kuitoa wakati biashara zinahitaji nishati zaidi. Mfumo huu unategemea betri za lithiamu-ioni zilizounganishwa na mifumo ya kubadilisha nishati inayobadilisha mkondo wa moja kwa moja kuwa mkondo unaoweza kutumika, unaoratibiwa na programu mahiri ya usimamizi ambayo huongeza mizunguko ya kuchaji kulingana na{3}}bei za umeme za wakati halisi na mifumo ya mahitaji ya kituo.
Mfumo wa Uendeshaji wa Msingi
Kwa msingi wake, hifadhi ya nishati ya c&i hufanya kazi kupitia malipo endelevu-mzunguko wa uondoaji unaodhibitiwa na maunzi na vipengee vya programu vilivyounganishwa. Bei za umeme zinaposhuka wakati wa kuzima-saa za kilele-kawaida kati ya 10 PM na 6 AM-mfumo huchota kiotomatiki nishati kutoka kwenye gridi ya taifa au kunasa uzalishaji wa ziada kutoka{7}}kwenye paneli za jua za tovuti. Seli za betri huhifadhi nishati hii kwa njia ya kielektroniki, huku teknolojia ya lithiamu-ioni ikitawala soko kutokana na muda wake wa 8,{11}} wa maisha ya mzunguko na kina cha 95% cha uwezo wa kutokeza.
Uchawi hutokea wakati wa mahitaji ya kilele. Kadiri upakiaji wa kituo unavyoongezeka na viwango vya umeme vinapanda, Mfumo wa Kubadilisha Nishati hubadilisha mtiririko wa nishati. Hubadilisha nishati ya DC iliyohifadhiwa kuwa umeme wa AC kwa voltage na masafa mahususi yanayohitajika na vifaa vya kibiashara. Mchakato huu wa utiaji kwa kawaida huwashwa wakati umeme wa gridi ya taifa unapozidi kiwango cha gharama kilichoamuliwa mapema au mahitaji ya kituo yanapokaribia viwango ambavyo vinaweza kusababisha gharama kubwa ya mahitaji.
Mifumo ya kisasa hutekeleza ngoma hii bila kuingilia kati kwa mwanadamu. Mifumo ya Kudhibiti Nishati inaendelea kuchanganua mitiririko mitatu ya data:{1}}mzigo halisi wa kifaa, bei ya sasa ya umeme na hali ya chaji ya betri. Kanuni za ujifunzaji wa mashine hutabiri muundo wa matumizi kulingana na data ya kihistoria, utabiri wa hali ya hewa na ratiba za uendeshaji. Kiwanda cha utengenezaji kinachoendesha zamu mbili za uzalishaji, kwa mfano, kinaona mfumo wake ukichaji kiotomatiki nyakati za usiku na kutokezwa kimkakati wakati wa kipindi cha kilele cha 2 PM hadi 7 PM wakati gharama za mahitaji zinapoongezeka.
Usanifu wa Hifadhi ya Betri
Moyo halisi wa mfumo wowote wa kuhifadhi nishati wa c&i una rafu za betri zinazoweka mamia ya seli mahususi. Mitambo mingi ya kibiashara hutumia kemia ya lithiamu iron fosfati (LiFePO4) badala ya vibadala vya kawaida vya lithiamu{2}}. Chaguo hili linaonyesha vipaumbele vya usalama-Seli za LiFePO4 huonyesha uthabiti wa hali ya juu wa halijoto na kwa hakika huondoa hatari za utoroshaji wa joto zinazokumba teknolojia nyingine za lithiamu.
Kabati la kawaida la kWh 250 lina moduli 16 za betri, kila moduli ina seli 148 za Ah zilizopangwa kutoa voltage ya kawaida ya 38.4V. Moduli hizi hazifanyi kazi kwa kujitegemea. Mfumo wa Kudhibiti Betri hufuatilia volteji ya kila seli, mchoro wa sasa na halijoto kupitia maelfu ya usomaji wa vitambuzi kwa sekunde. Nguvu za seli zinapotofautiana-zinazoepukika kadri umri wa betri unavyozeeka-BMS huwasha saketi za kusawazisha ambazo husawazisha viwango vya chaji kwenye safu nzima.
Usimamizi wa halijoto hutenganisha mifumo ya utendaji kazi na kushindwa. Betri hufanya kazi kikamilifu kati ya digrii 15 na digrii 35. Nje ya safu hii, uwezo hupungua na uharibifu huharakisha. Mifumo ya-ya kupozwa hufanya kazi kwa usakinishaji wa chini ya kWh 500, inayozunguka hewa iliyo na hali kupitia makabati ya betri kwa kutumia{7}}fenicha za kasi zinazojibu vihisi joto. Vifaa vikubwa zaidi hutumia kupoeza kioevu, kusukuma michanganyiko ya glikoli kupitia vibao baridi vilivyounganishwa moja kwa moja kwenye moduli za betri. Usakinishaji wa bohari wa MWh 2 huko California uliripoti matumizi ya nishati ya mfumo wa kupoeza kwa asilimia 3 tu ya jumla ya uwezo wa kuhifadhi-biashara yenye manufaa ya kuongeza muda wa matumizi ya betri kutoka miaka 10 hadi 15.
Ukandamizaji wa moto unawakilisha safu ya mwisho muhimu ya usalama. Kabati za kisasa za kuhifadhi nishati za c&i huunganisha mifumo ya kuzima moto wa erosoli ambayo huwashwa ndani ya sekunde tatu baada ya kutambua hitilafu za moshi au halijoto. Mifumo hii inagharimu takriban $15,000 kwa kila kabati lakini inaondoa hitaji la ujenzi wa bei ghali-marekebisho ya vinyunyizio vipana ambavyo vinginevyo vinaweza kuongeza $200,{6}} kwa gharama za mradi.
Mifumo ya Ubadilishaji Nguvu Imefafanuliwa
Mfumo wa Kubadilisha Nishati hutumika kama kiunganishi kati ya hifadhi ya betri ya DC na upakiaji wa kituo cha AC. Ndani ya kila baraza la mawaziri la PCS kaa moduli za kibadilishaji umeme zilizo na transistors za lango la bipolar (IGBT) ambazo hubadilisha mkondo wa DC maelfu ya mara kwa sekunde, na kuunda muundo wa mawimbi wa AC. Mifumo-ya hali ya juu hufikia ufanisi wa ubadilishaji wa 97% katika pande zote mbili, kumaanisha ni 3% tu ya nishati hutawanywa kama joto wakati wa mabadiliko.
Bi-uwezo wa mwelekeo unafafanua usanifu wa kisasa wa PCS. Maunzi sawa ambayo hubadilisha gridi ya AC kuwa DC ya betri wakati wa kuchaji hubadilisha uendeshaji wake kwa mizunguko ya kutokwa. Muundo huu hupunguza gharama za vifaa na alama halisi ikilinganishwa na vitengo tofauti vya kurekebisha na vibadilishaji umeme. PCS ya kW 500 inachukua takribani mita 2 za mraba za nafasi ya sakafu na ina uzito wa kilo 800{7}}kusonga vya kutosha kusakinishwa katika vyumba vingi vya umeme.
Usawazishaji wa gridi unahitaji udhibiti sahihi. Kabla ya kuunganisha kwenye mizigo ya kituo, PCS lazima ilingane na amplitude ya voltage ya gridi ndani ya 1%, masafa ndani ya 0.1 Hz, na angle ya awamu ndani ya digrii 5. Mifumo ya kisasa hutimiza usawazishaji huu kwa chini ya milisekunde 100, kuwezesha ubadilishanaji wa nishati salama wakati wa hitilafu za gridi. Nishati ya shirika inaposhuka, PCS hutambua kuporomoka kwa volteji, hutenganisha kutoka kwa gridi ya taifa kupitia swichi za uhamishaji kiotomatiki, na{7}}kuweka tena nguvu kwa mizigo muhimu kabla ya vifaa vingi kusajili kukatizwa.
Upotoshaji wa Harmonic ni muhimu kwa ubora wa nguvu. Vigeuzi vilivyoundwa vibaya huingiza mikondo ya uelewano kwenye wiring ya kituo, na kusababisha injini kupata joto kupita kiasi na vifaa vya elektroniki nyeti kufanya kazi vibaya. Vipimo vya PCS vya ubora hudumisha upotoshaji kamili wa usawa chini ya 3%, vinavyolingana au kuzidi ubora wa nishati ya gridi. Wanatimiza hili kupitia kanuni za hali ya juu za kubadili na{4}}nakili za kigeuzi cha ngazi mbalimbali ambazo huunda ukadiriaji wa AC rahisi zaidi.
Akili ya Mfumo wa Usimamizi wa Nishati
EMS hufanya kazi kama ubongo wa uendeshaji, ikitafsiri malengo ya biashara kuwa muda-kwa-maamuzi ya udhibiti wa muda. Katika vipindi vya -sekunde 5, mfumo hutathmini ikiwa itachaji, kuitoa, au kutofanya kazi kwa betri kulingana na safu ya vipaumbele. Udhibiti wa malipo ya mahitaji kwa kawaida huwa juu zaidi-kuepuka kilele kimoja cha dakika 15 kunaweza kuokoa $3,000 hadi $8,000 kila mwezi kwa bili za kituo.
Kanuni za utabiri hutofautisha mifumo ya hali ya juu ya uhifadhi wa nishati ya c&i na utekelezaji wa kimsingi. Badala ya kuitikia mwinuko wa mahitaji baada ya kutokea, miundo ya ubashiri hutazamia saa mapema. Kituo cha data huko Texas kinatumia utabiri wa hali ya hewa kutabiri mizigo ya kupoeza, kabla-kutoa betri wakati data ya hali ya hewa inaonyesha kwamba halijoto ya alasiri itazidi digrii 95 F. Mbinu hii makini ilichukua asilimia 8 zaidi ya uokoaji wa malipo ya mahitaji ikilinganishwa na mikakati tendaji ya kudhibiti.
Muda-wa-uboreshaji wa matumizi huongeza safu nyingine ya uokoaji. EMS huhifadhi ratiba za bei ya umeme kwa saa 24-48 zijazo, kisha kukokotoa malipo ya juu zaidi-madirisha ya kutokeza umeme. Bei zinapobadilika kwa 400% kati ya-muda wa kilele na-wa kilele cha juu zaidi (kawaida katika masoko ya California), hata usuluhishi rahisi huleta faida kubwa. Kituo kimoja cha utengenezaji kiliripoti akiba ya kila mwaka ya $47,000 kutoka kwa usuluhishi wa bei pekee, tofauti na upunguzaji wa malipo ya mahitaji.
Muunganisho na uzalishaji unaoweza kutumika tena unahitaji uratibu kati ya vyanzo vingi vya nishati. Wakati uzalishaji wa nishati ya jua unazidi mizigo ya kituo, EMS huelekeza uzalishaji wa ziada kwenye hifadhi ya betri badala ya kusafirisha kwenye gridi ya taifa kwa viwango visivyofaa. Kadiri nishati ya jua inavyopungua alasiri-haswa wakati umeme wa gridi ya taifa unakuwa ghali zaidi-mfumo hubadilika kwa urahisi hadi kutokeza kwa betri. Ukuzaji huu wa matumizi ya kibinafsi-uliongeza ROI ya jua kwa 34% katika jengo moja la biashara, na kufupisha malipo kutoka miaka 8.5 hadi 5.7.
Mitambo ya Kilele cha Kunyoa
Ada za mahitaji huadhibu vituo kwa matumizi yao ya juu ya nishati ya dakika 15 katika kila kipindi cha bili. Nyongeza moja ya uanzishaji wa kifaa ambayo huongeza mahitaji kutoka kW 800 hadi 1,100 kW kwa dakika 15 pekee inaweza kuongeza $12,000 kwa bili ya mwezi huo kwa viwango vya mahitaji ya $40/kW. Uhifadhi wa nishati ya C&I huondoa vilele hivi vya gharama kubwa kupitia uondoaji wa kimkakati.
Mchakato huanza kwa kuweka lengo la mahitaji-kawaida 85% ya mahitaji ya awali ya kilele cha wastani. Wakati matumizi ya kituo yanapokaribia kiwango hiki, EMS huamuru kutokwa kwa betri ili kutoa nishati ya ziada inayohitajika zaidi ya lengo. Operesheni ya kulehemu ya kW 950 inaweza kuona betri ikichangia kW 150, ikipunguza uagizaji wa gridi hadi 800 kW. Kituo hakina athari ya utendaji; vifaa vyote hupokea nguvu zinazohitajika, zinazotolewa tu kutoka kwa mchanganyiko wa gridi ya taifa na betri.
Utekelezaji{0}halisi wa ulimwengu unaonyesha athari kubwa ya kifedha. Kituo kikubwa cha utengenezaji katika eneo la Midwest kiliweka mfumo wa MW 5/10 MWh unaokabiliwa na malipo ya mahitaji ya kila mwezi yanayozidi $50,000. {{6}Uchanganuzi wa usakinishaji wa chapisho ulionyesha punguzo la 35% la malipo ya mahitaji, na kutafsiri hadi $500,000+ akiba ya kila mwaka. Kwa jumla ya gharama za mradi za $2.8 milioni na motisha zinazopatikana zinazofikia $600,000, kituo kilifikia kipindi cha malipo cha miaka 4.4.
Mkakati unahitaji utabiri sahihi wa mzigo. Mifumo ya kufuatilia nishati ya kituo huchota kila sekunde, ikilinganisha njia za sasa na mifumo ya kihistoria. Kiwango cha ongezeko la upakiaji kinapopendekeza ukiukaji wa kiwango cha juu cha mahitaji unaokaribia, betri huanza kutoweka kwa hiari. Mbinu hii ya kutarajia inathibitisha ufanisi zaidi kuliko udhibiti tendaji, kupunguza mahitaji ya kilele kwa 8-12% ya ziada kulingana na tafiti za nyanjani.
Ujumuishaji wa Nishati Mbadala
Kuoanisha hifadhi ya nishati ya c&i na mifumo ya nishati ya jua ya photovoltaic hutengeneza maingiliano ya uendeshaji ambayo huongeza thamani ya mali zote mbili. Uzalishaji wa nishati ya jua hufikia kilele adhuhuri wakati vituo vingi vinapakiwa na mizigo ya wastani, na hivyo kusababisha kupunguzwa au{1}}usafirishaji wa thamani ya chini wa gridi ya taifa. Hifadhi ya betri hunasa uzalishaji huu wa ziada kwa matumizi wakati wa kilele cha jioni wakati nishati ya jua inaposhuka hadi sufuri lakini shughuli za kituo zinaendelea.
Uchumi huwa wa kulazimisha kwa vifaa vilivyo na mzigo mkubwa wa -siku ya kuchelewa. Hifadhi ya baridi inayofanya kazi 24/7 inaweza kuzalisha kWh 2,000 za nishati ya jua ya ziada kati ya 10 asubuhi na 2 PM kila siku. Bila hifadhi, nishati hii hutumwa kwenye gridi ya taifa kwa bei za jumla za $0.03/kWh. Kwa kuihifadhi ili itumiwe katika vipindi vya 6 PM hadi 9 PM wakati viwango vya rejareja vinapofikia $0.32/kWh, kituo kinachukua thamani ya ziada ya $0.29/kWh-$580 kila siku au $212,000 kila mwaka kwa mzunguko huo wa kila siku wa MWh 2.
Hifadhi pia hutatua changamoto za vipindi vya jua. Kifuniko cha wingu kinaweza kupunguza uzalishaji wa nishati ya jua kwa 80% kwa sekunde, na hivyo kulazimisha uagizaji wa gridi ya taifa haraka ambayo inasisitiza miundombinu ya umeme. Mifumo ya betri huhifadhi mabadiliko haya, kudumisha uwasilishaji wa nguvu wa kituo bila kujali hali ya hewa. Uwezo huu wa kulainisha hupunguza mabadiliko ya volteji na kuongeza muda wa matumizi ya kifaa-manufaa hayajakadiriwa lakini yenye thamani kubwa.
Uboreshaji wa ukubwa unahitaji uchanganuzi wa uangalifu wa wasifu wa uzalishaji wa jua na mikondo ya upakiaji wa kituo. Hifadhi ya chini imeshindwa kukamata ziada yote muhimu ya jua. Mifumo iliyozidi hubeba gharama za mtaji zisizo za lazima. Muundo wa kina kwa kawaida huonyesha uwezo bora zaidi wa kuhifadhi kati ya saa 1.5 hadi 3.0 za uwezo wa safu ya jua ya safu ya majina kwa matumizi mengi ya kibiashara.
Mfano wa Uendeshaji-Wa Wakati Halisi
Fikiria ghala la usambazaji linalofanya kazi kutoka 6 AM hadi 10 PM na mzigo wa wastani wa kW 800 na mahitaji ya kilele cha 1,200 kW. Kituo hiki kina safu ya jua ya 500 kW juu ya paa na mfumo wa uhifadhi wa nishati wa MW 1 / 2 MWh c&i. Hivi ndivyo siku ya kawaida inavyotokea:
6:00 AM: Sola huanza kuzalisha kituo kinapoanza kufanya kazi. Betri itasalia katika hali ya chaji ya 90% kutokana na kuchaji usiku kucha kwa $0.06/kWh-viwango vya juu zaidi. Mizigo ya asubuhi huchota hasa kutoka kwa nishati ya jua na gridi ya taifa.
9:00 AM: Uzalishaji wa nishati ya jua hufikia kW 450 huku mzigo wa kituo ukiwa 650 kW. Upungufu wa kW 200 hutoka kwenye gridi ya taifa. Uondoaji wa betri unaendelea kuzimwa kwa kuwa viwango vya sasa vya umeme ($0.11/kWh) havijavuka kiwango cha uondoaji.
12:30 PM: Uzalishaji wa kiwango cha juu cha nishati ya jua hufikia kW 485, ukizidi mzigo wa kituo cha kW 420. EMS inaelekeza ziada ya kW 65 kwenye hifadhi ya betri badala ya usafirishaji wa gridi ya taifa. Betri ya SOC inapanda kutoka 88% hadi 92% katika saa mbili zijazo.
3:15 PM: Mzigo wa kituo unaongezeka hadi 950 kW kadri shughuli za usafirishaji zinavyozidi kuongezeka. Pato la jua limepungua hadi 290 kW. Umeme wa gridi umeingia kwenye-bei ya kilele ya $0.28/kWh. Betri huanza kutokeza kwa 400 kW, ikipunguza uagizaji wa gridi ya taifa hadi kW 260 na hitaji la kifaa cha kupunguza kasi zaidi chini ya vilele vya kihistoria.
6:00 PM: Pato la jua hushuka hadi kW 50 jua linapotua. Mzigo wa kituo unabaki juu kwa 880 kW. Utoaji wa betri huongezeka hadi kW 600 ili kudumisha kikomo cha mahitaji ya kW 280. Uagizaji wa gridi huongeza mahitaji ya nishati iliyobaki.
8:30 PM: Betri ya SOC inafikia 25%, na hivyo kusababisha kupunguzwa kwa matumizi ili kuhifadhi akiba kwa uwezekano wa kukatika kwa gridi ya taifa. Kituo kinakubali uagizaji wa gridi ya juu kidogo kwa saa zilizosalia za kufanya kazi.
10:00 Jioni: Uendeshaji hukoma na mzigo wa kituo unashuka hadi 180 kW kwa taa na HVAC. Viwango vya umeme vimepungua hadi -kiwango cha juu cha $0.05/kWh. Betri huanza kuchaji tena kwa 400 kW, ikichota kutoka kwa nguvu ya gridi ya bei nafuu ili kurejesha uwezo kamili asubuhi.
Mzunguko huu wa -saa 24 ulipunguza mahitaji ya kilele kutoka kW 1,200 hadi 280 kW-punguzo la 77% ambalo liliondoa $36,800 katika gharama za mahitaji ya kila mwezi. Usuluhishi wa nishati ulipata akiba ya ziada ya $8,200 kila mwezi kwa kuhifadhi kwa bei nafuu-nguvu za kilele ili zitumike katika vipindi vya bei ghali vya juu.
Mtiririko wa Mwingiliano wa Sehemu
Kuelewa jinsi vijenzi vya c&i vya uhifadhi wa nishati huwasiliana hufichua akili ya uendeshaji wa mfumo. Usanifu unafuata muundo wa udhibiti wa daraja na habari inayopita kati ya tabaka.
Katika msingi, vitambuzi vya seli za betri husambaza data ya volteji, ya sasa na halijoto kwa vidhibiti-za kiwango cha BMS kila baada ya milisekunde 200. Vidhibiti hivi vya moduli hujumlisha data kutoka kwa kawaida seli 14-16, kufanya shughuli za kusawazisha za ndani na ukaguzi wa usalama. Iwapo voltage ya seli yoyote inazidi vigezo salama, moduli ya BMS inaweza kulemaza moduli hiyo ndani ya nchi bila waendeshaji mfumo hata kujua kuwa tatizo limetokea.
Vizio vya moduli za BMS huripoti kwenye rack-kiwango cha Mfumo wa Kudhibiti Betri, ambao unasimamia moduli 8-16 kwa kila rafu. Raki ya BMS hukokotoa hali ya jumla ya malipo, hali ya afya, na nguvu inayopatikana kulingana na hali dhaifu ya moduli. Hubainisha vikomo vya malipo salama na utuaji, ambavyo vinaweza kutofautiana katika kila mzunguko kadiri seli zinavyozeeka kwa njia tofauti.
Mfumo wa Ubadilishaji Nguvu hupokea mipaka hii kutoka kwa rack BMS na kutafsiri kuwa mipaka inayoweza kutekelezeka. Ikiwa BMS itaripoti kiwango cha juu cha utiaji wa umeme kwa usalama wa ampea 800, PCS huhakikisha kwamba kibadilishaji umeme hakizidi kiwango hiki bila kujali mahitaji ya kituo. Ulinzi huu huzuia uharibifu wa betri ambao unaweza kuharibu maisha marefu ya mfumo.
Katika kilele kuna Mfumo wa Usimamizi wa Nishati, ambao huwasiliana na PCS na BMS. EMS huchanganua mahitaji ya nishati ya kituo, bei ya umeme, na uzalishaji wa nishati ya jua (ikiwa ipo), kisha hukokotoa utumaji bora wa betri. Inatoa amri za nguvu kwa PCS katika vipindi vya sekunde 5-: "Chaji kwa 300 kW" au "Chaji kwa 450 kW." PCS hutekeleza amri hizi huku ikiheshimu vikomo vya usalama vilivyotolewa na BMS.
Mifumo ya nje pia hulisha data kwa EMS. API za utabiri wa hali ya hewa hutoa utabiri wa halijoto na mwanga wa jua. Muda wa matumizi{{2}wa-ratiba za utumiaji upakie kiotomatiki. Mifumo ya usimamizi wa majengo ya kituo huripoti mabadiliko yajayo ya kiutendaji-utekelezaji ulioratibiwa wa uzalishaji au kuzima wikendi. Data hii tofauti huwezesha uboreshaji wa hali ya juu usiowezekana kwa mifumo ya udhibiti iliyotengwa.
Mambo ya Matengenezo na Maisha Marefu
Uharibifu wa betri unawakilisha jambo kuu la uendeshaji kwa mifumo ya hifadhi ya nishati ya c&i. Seli za ioni za Lithium-hupoteza uwezo wake kwa njia ya kutoza tena{2}}mizunguko ya kutokwa na mafuta, huku viwango vya uharibikaji vikiathiriwa sana na hali ya uendeshaji. Mifumo inayodhibitiwa ipasavyo hudumisha 80% ya uwezo wa awali baada ya mizunguko 4,000-6,000 ya kina, kutafsiri muda wa uendeshaji wa miaka 10-15.
Udhibiti wa halijoto huathiri zaidi maisha marefu ya betri. Kila ongezeko la joto la digrii 10 juu ya kiwango bora huongeza viwango vya uharibifu maradufu. Betri inayoendelea kufanya kazi kwa digrii 45 inaweza kufikia mwisho-ya-maisha katika miaka 6 pekee, huku maunzi sawa yanayodumishwa kwa digrii 25 yanazidi miaka 14. Unyeti huu wa halijoto hueleza ni kwa nini mifumo ya kupoeza kioevu, licha ya gharama kubwa zaidi za awali, huthibitika kuwa ya kiuchumi kwa usakinishaji mkubwa.
Urefu wa kina cha baiskeli huathiri uhifadhi wa uwezo kwa-njia zisizo za mstari. Kina kamili{{2}cha-kuendesha baisikeli (100% hadi 0%) husisitiza seli kwa ukali zaidi kuliko kuendesha baiskeli sehemu. Betri inayoendeshwa kwa baisikeli kati ya 90% na 10% SOC hutimiza takriban mizunguko 5,000 kabla ya kufikia uwezo wa 80%. Betri hiyo hiyo iliyosafirishwa kati ya 80% na 20% SOC inaweza kufikia mizunguko 12,000-ongezeko la 140% la maisha muhimu. Mifumo ya akili ya EMS kwa hivyo inapendelea baiskeli ya sehemu wakati mahitaji ya uendeshaji yanaruhusu.
Kuzeeka kwa kalenda hutokea hata bila baiskeli. Betri huharibika polepole zikiwa zimekaa bila kufanya kitu kutokana na athari za ndani za kemikali. Uharibifu huu huharakisha kwa chaji ya hali ya juu-kuhifadhi betri kwa 100% SOC huzishusha hadhi haraka kuliko kudumisha 50% ya SOC. Hata hivyo, programu za kibiashara zinazohitaji uwezo wa ziada wa nishati lazima zisawazishe uboreshaji wa maisha marefu dhidi ya mahitaji ya utayari.
Matengenezo ya inverter inathibitisha kiasi kidogo. Mashabiki wa kupozea wanahitaji kubadilishwa kila baada ya miaka 3-5 kwa $800-1,500 kwa kila uniti. Vidhibiti vina muda mfupi wa kuishi wa miaka 10-12 na hugharimu $3,000-5,000 kuchukua nafasi ya PCS ya kawaida. Vinginevyo, umeme wa hali dhabiti unaonyesha kutegemewa kwa hali ya juu, kwa muda wa wastani kati ya hitilafu zinazozidi miaka 20 kwa vipengele vya ubora.
EMS na BMS zinahitaji hasa matengenezo ya programu. Masasisho ya programu dhibiti hufika kila baada ya miezi mitatu, ikijumuisha kanuni zilizoboreshwa na marekebisho ya hitilafu. Muunganisho wa mbali huwezesha masasisho haya bila kutembelea tovuti, na hivyo kupunguza uendeshaji wa matengenezo. Timu moja ya usimamizi wa kituo iliripoti kutumia chini ya saa 8 kila mwaka kwa matengenezo ya kawaida ya mfumo wa kuhifadhi nishati wa c&i baada ya mwaka wa kwanza wa kazi.
Vipimo vya Utendaji Kiuchumi
Mapato ya kifedha kutoka kwa hifadhi ya nishati ya c&i yanatokana na mitiririko mingi ya thamani ambayo hujumuisha maisha yote ya mfumo. Kupunguza malipo ya mahitaji kwa kawaida hutoa faida kubwa zaidi, hasa katika maeneo ambayo gharama za mahitaji zinajumuisha 30-70% ya jumla ya gharama za umeme. Kituo kinacholipa ada za mahitaji ya kila mwezi ya $35/kW kinaweza kupata akiba ya kila mwaka ya $420/kW kwa kila kilowati ya upunguzaji wa kilele unaopatikana.
Usuluhishi wa nishati huchangia thamani ya ziada kwa kutumia muda-wa{1}}tofauti za viwango vya matumizi. Masoko yenye $0.20+ huenea kati ya kilele na nje-umeme wa kilele huwezesha mapato ya maana. Mfumo wa MWh 1 unaotumia mzunguko wa malipo moja kamili-kwa siku hunasa takriban $73,000 kila mwaka katika usambazaji wa $0.20/kWh (ikiwa ni 97%{12}}ufanisi wa safari). Hii inachukua siku 250 za kazi, kuruhusu matengenezo na vipindi vya chini{15}}kuenea.
Thamani ya nishati ya chelezo huthibitika kuwa ngumu kuhesabu lakini inapunguza hatari ya kukatizwa kwa biashara. Idara ya Nishati ya Marekani inakadiria kukatika kwa biashara kunagharimu kati ya $15 hadi $150 kwa kila kilowati-saa ya mzigo ambao haujahudumiwa, ikitofautiana sana kulingana na aina ya kituo. Operesheni muhimu kama vile vituo vya data au utengenezaji na kazi ghali-katika{8}} orodha inayoendelea huanguka kuelekea mwisho wa masafa haya.
Jumla ya gharama za mradi zimepungua kwa kiasi kikubwa kadiri soko linavyoendelea kukomaa. Usakinishaji-ufunguo wa hifadhi ya nishati ya c&i kwa sasa unagharimu $600-900 kwa kila kWh kwa mifumo inayozidi uwezo wa kWh 500. Hii ni pamoja na betri, inverters, EMS, usakinishaji, na kuwaagiza. Mifumo midogo chini ya kWh 200 inaweza kuzidi $1,200/kWh kutokana na uhandisi usiobadilika na gharama za kuruhusu kuenea kwa uwezo mdogo.
Vivutio vinavyopatikana huboresha sana uchumi katika maeneo mengi ya mamlaka. Mpango wa Motisha ya Kizazi wa Self-wa California hutoa $200/kWh kwa mifumo ya lithiamu-ioni, inayojumuisha 22-33% ya jumla ya gharama za mradi. Salio la kodi ya uwekezaji ya shirikisho katika asilimia 30 hutumika wakati hifadhi inapounganishwa na uzalishaji wa nishati ya jua. Massachusetts hutoa malipo ya motisha ya kupunguza mahitaji. Vivutio vilivyojumuishwa vinaweza kupunguza gharama zote za mradi kwa 40-60% katika masoko yanayofaa.
Vipindi vya kawaida vya malipo ni kati ya miaka 3 hadi 7 kulingana na viwango vya umeme vya kituo, mizunguko ya ushuru na vivutio vinavyopatikana. Vifaa vilivyo na gharama za juu zaidi na kilele kikubwa/kuzima-maeneo ya viwango vya juu hupata faida za haraka zaidi. Hospitali moja huko Massachusetts iliripoti malipo ya miaka 3.2 kwenye mfumo wa kWh 750 baada ya motisha, haswa kupitia uondoaji wa malipo ya mahitaji ambayo iliokoa $83,000 kila mwaka.
Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara
Je, hifadhi ya nishati ya C&I inachukua muda gani kusakinisha?
Muda wa usakinishaji hutofautiana kutoka wiki 4 hadi 12 kulingana na saizi ya mfumo na utata wa tovuti. Mfumo wa kWh 250 katika chumba kilichopo kwa kawaida huhitaji wiki 3-4 tangu kuwasilishwa hadi kuwashwa. Mifumo mikubwa zaidi ya-megawati nyingi iliyo na zuio zilizopachikwa pedi za nje inaweza kuhitaji wiki 8-12 ili kukamilisha kazi ya msingi, usakinishaji wa vifaa, uidhinishaji wa miunganisho ya matumizi na majaribio ya mfumo. Ruhusa inaongeza wiki 2-6 kabla ya ufungaji wa kimwili kuanza.
Je, vifaa vilivyopo vinaweza kurejesha mifumo ya hifadhi ya nishati?
Vifaa vingi vya kibiashara vinaweza kuchukua faida ikiwa vina nafasi ya kutosha ya chumba cha umeme na uwezo uliopo wa huduma ya umeme. Mfumo unahitaji takriban futi za mraba 15-25 kwa kila kWh 100 za uwezo wa kuhifadhi, pamoja na vibali. Sehemu za muunganisho wa umeme kwenye paneli kuu ya usambazaji wa kituo au mita ya matumizi lazima ziauni kiwango cha juu cha chaji/nguvu ya utiaji wa mfumo. Tathmini ya tovuti ya kitaalamu kwa kawaida hubainisha vikwazo vyovyote na marekebisho yanayohitajika ndani ya saa 2-3.
Nini kinatokea wakati wa kukatika kwa umeme?
Wakati wa kushindwa kwa gridi ya taifa, mfumo hutambua kupoteza kwa voltage ndani ya milliseconds 16 na kutekeleza mlolongo wa uhamisho wa moja kwa moja. PCS hutenganishwa na gridi ya taifa kupitia viunganishi vya kutengwa, kisha{2}}huwasha tena mizigo muhimu ya kifaa kwa kutumia nishati ya betri ndani ya milisekunde 100-haraka ya kutosha hivi kwamba vifaa vingi havikatizwi na usumbufu. Mfumo unaendelea kusambaza nishati hadi hifadhi ya betri itaisha. Muda wa kuhifadhi unategemea mzigo wa kituo na uwezo wa betri; mfumo wa kWh 500 unaounga mkono kW 100 ya mizigo muhimu hutoa saa 4-5 za kukimbia.
Je, mfumo unashughulikia vipi ukataji wa jua?
Wakati uzalishaji wa nishati ya jua unazidi mizigo ya kituo na uwezo wa kuchaji betri, EMS hutekeleza mkakati wa upunguzaji kulingana na uboreshaji wa kiuchumi. Iwapo makubaliano ya muunganisho wa matumizi yanakataza usafirishaji wa gridi ya taifa, mfumo hupunguza kibadilishaji umeme cha jua ili kuendana na matumizi yanayopatikana. Ikiwa usafirishaji wa gridi ya taifa unaruhusiwa lakini si wa kiuchumi, betri huchaji kwa kiwango cha juu zaidi huku uzalishaji wa ziada ukisafirisha kwa viwango vilivyopo. Baadhi ya mifumo pia inaweza kuwezesha mizigo ya hiari kama vile-kupoeza kabla au kupasha joto maji ili kutumia ziada ya nishati ya jua kwa tija.
Mazingatio ya Ukubwa wa Mfumo
Upimaji sahihi wa mfumo wa kuhifadhi nishati wa c&i unahitaji kuchanganua vigezo vitatu tofauti: uwezo wa nishati (kW), uwezo wa nishati (kWh), na muda (saa). Uwezo wa nguvu huamua ni kiasi gani cha kupunguza mahitaji mfumo hutoa. Uwezo wa nishati huamua ni muda gani utoaji huo wa nishati hudumu. Muda unawakilisha uwiano wa nishati na nguvu.
Maombi ya kupunguza malipo yanatanguliza uwezo wa nishati. Ikiwa mahitaji ya kilele cha kituo yanafikia kW 1,500 lakini lengo la uboreshaji ni kW 1,000, mfumo unahitaji pato la chini la kW 500. Uwezo wa nishati basi inategemea ni muda gani vilele vinadumu. Ikiwa kilele hudumu kwa masaa 2-3 kila siku, mfumo wa 500 kW / 1,250 kWh (muda wa saa 2.5) hutoa akiba ya kutosha.
Muda-wa-matumizi ya maombi ya usuluhishi husisitiza uwezo wa nishati. Kituo kinaweza kutumia saa 6-kwenye{13}}madirisha ya kilele yanayohitaji kutokwa kwa wastani wa kW 300. Hii inapendekeza ukubwa wa kW 300 / 1,800 kWh (muda wa saa 6). Hata hivyo, mfumo hufanya kazi kwa siku 5-6 tu kila wiki, kuruhusu kuchaji kamili wakati wa vipindi visivyo na kilele. Mzunguko huu wa wajibu huzuia kuzeeka kwa kalenda inayohusishwa na hali ya juu ya malipo ya mara kwa mara.
Programu mseto zinazochanganya mitiririko mingi ya thamani zinahitaji uchanganuzi makini wa mahitaji yanayofanana. Kituo cha utengenezaji kinaweza kuhitaji kW 400 kwa kunyoa kilele wakati wa zamu za uzalishaji huku pia kikitaka 200 kW za nishati mbadala ya dharura kwa saa 4. Mfumo lazima utoe pato la juu la kW 400 na angalau uwezo wa nishati wa kWh 800 (kW 200 × saa 4) iliyohifadhiwa kwa utendakazi wa chelezo. Hii inasababisha ukubwa wa angalau 400 kW / 1,600 kWh, ikichukuliwa kuwa 800 kWh inapatikana kwa kuendesha baiskeli kila siku.
Uchaguzi wa kemia ya betri huathiri maamuzi ya ukubwa. Kemia za fosforasi ya chuma ya lithiamu huvumilia kina cha 95% cha kutokwa, kumaanisha kuwa mfumo wa kWh 1,000 hutoa nishati inayoweza kutumika ya kWh 950. Kemia za kobalti za nikeli ya Lithiamu zinaweza kikomo hadi 85% ya DoD kwa maisha marefu, kupunguza uwezo wa kutumia hadi 850 kWh kutoka kwa ukubwa sawa wa jina. Ya kwanza inahitaji uwezo mdogo wa kuweka jina ili kukidhi mahitaji ya programu.
Uwezo wa Mfumo wa Baadaye
Teknolojia zinazoibuka zinapanua kile ambacho mifumo ya hifadhi ya nishati ya c&i inaweza kutimiza zaidi ya matumizi ya kawaida ya leo. Uunganishaji wa mitambo ya umeme ya mtandaoni huwezesha hifadhi ya kituo kushiriki katika masoko ya huduma za gridi ya taifa, kuzalisha mapato kwa kutoa udhibiti wa mzunguko, usaidizi wa voltage na akiba ya dharura kwa waendeshaji huduma.
Programu hizi za VPP hujumlisha mamia ya mifumo ya hifadhi iliyosambazwa katika uwezo unaoweza kudhibitiwa ambao huduma zinaweza kutuma wakati wa mikazo ya gridi ya taifa. Kituo kinachosajili mfumo wake wa kWh 500 kinaweza kupokea $3,000-8,000 kila mwaka katika malipo ya uwezo, na malipo ya ziada ya utendakazi yanapotumwa. Kituo kinaendelea kubaki na mamlaka ya kubatilisha, kuhakikisha utendakazi muhimu unapewa kipaumbele juu ya ahadi za huduma ya gridi ya taifa.
Gari-kwenda-muunganisho wa gridi inawakilisha uwezo mwingine unaoendelea. Huku meli za kibiashara zinavyokuwa na umeme, magari yao yaliyoegeshwa huwa mali ya hifadhi ya nishati ya rununu. Mifumo -ya uchaji wa mwelekeo mbili huruhusu betri za meli kutekeleza mizigo ya kituo wakati wa kilele, kisha kuchaji tena usiku kucha. Kampuni ya usafirishaji iliyo na magari 20 ya kubebea umeme inaweza kufikia kWh 1,600 za uwezo wa ziada wa kuhifadhi (kWh 80 kwa kila gari) bila betri maalum za stationary.
Akili Bandia inaboresha uboreshaji wa mfumo zaidi ya kanuni za sasa-kulingana na mbinu. Mitandao ya neva iliyofunzwa kwa miaka mingi ya data ya uendeshaji wa kituo hutabiri mizigo na bei za umeme kwa usahihi zaidi kuliko mbinu za kawaida za utabiri. Utekelezaji mmoja wa majaribio uliboresha uokoaji wa malipo ya mahitaji kwa 11% ikilinganishwa na algoriti ya awali ya EMS, na kutoa thamani ya ziada kutoka kwa maunzi yaliyopo kupitia mikakati bora ya udhibiti.
Uwezo wa upanuzi wa msimu huruhusu mifumo kukua kadiri mahitaji ya biashara yanavyokua. Badala ya kuzidisha usakinishaji wa awali, vifaa vinaweza kupeleka uwezo wa kihafidhina kisha kuongeza kabati za betri na moduli za kibadilishaji data kadri shughuli zinavyopanuka. Mbinu hii inapunguza mahitaji ya awali ya mtaji huku ikidumisha ubovu. Watengenezaji kadhaa sasa hutoa mifumo iliyoundwa kwa ajili ya upanuzi wa uga kutoka kWh 500 hadi 3+ MWh kupitia viongezeo vya vipengele vilivyosanifiwa.
Muunganiko wa hifadhi ya nishati ya c&i na mifumo mingine ya kituo hutengeneza fursa zaidi za uboreshaji. Kuunganishwa na vidhibiti vya HVAC huwezesha majengo ya-ya kupoeza kwa kutumia-umeme wa hali ya juu kwa bei nafuu, kuhifadhi "ubaridi" kama nishati ya joto. Hii inapunguza mizigo ya kupoeza alasiri haswa wakati umeme wa gridi ya taifa unafika kilele. Mikakati iliyojumuishwa inayotumia uhifadhi wa kemikali ya kielektroniki na ya mafuta inaweza kupunguza gharama ya nishati ya kituo kwa 15-25% zaidi ya teknolojia pekee.
Maendeleo haya yanaelekeza kwenye usimamizi wa nishati wa kituo unaozidi kuwa wa hali ya juu ambapo hifadhi ya nishati ya c&i hutumika kama nyenzo kuu ya kuratibu. Badala ya mifumo tulivu ambayo huchaji na kutokeza tu kulingana na ratiba zilizoamuliwa mapema, usakinishaji wa siku zijazo utaratibu kikamilifu mtiririko wote wa nishati ya kituo-uzalishaji unaorudishwa, uagizaji wa gridi, hifadhi ya ndani na mizigo inayoweza kudhibitiwa-ili kupunguza gharama huku ikidumisha vipaumbele vya uendeshaji na kusaidia uthabiti wa gridi ya taifa.