Целью расчета эффективности СНЭЭ является определение целесообразности разработки технико-экономического обоснования применения накопителей электрической энергии на промышленном предприятии с учётом специфики тарифов в энергетике Республики Беларусь.
Наиболее близкие к реальной работе оборудование данные получаются и моделирование ежедневного включения накопителя по установленному графику работы с привязкой к нагрузкам в рабочие и нерабочие дни. Оборудование СНЭЭ работает с одним или двумя циклами заряда — разряда ежедневно.
Конфигурация СНЭЭ для производственных условий потребителя формируется из следующих модулей: нескольких аккумуляторных шкафов EnerOne, шкафа подключения, шкафа управления, одного или нескольких инверторов, трансформаторов, пропорциональных количеству шкафов кабельных систем.
Цель оптимизации СНЭЭ:
Сформировать минимальную конфигурацию СНЭЭ, обеспечивающую оборудование заказчика заданной номинальной мощности по установленному графику работы и рассчитать период эксплуатации накопителя с учётом падения ёмкости аккумуляторных ячеек.
СНЭЭ проектируется с учётом возможность перекрыть деградацию аккумуляторной ячеек в течение всего срока эксплуатации оборудования по установленному графику нагрузки.
Деградацией будем называть падение ёмкости аккумуляторных ячеек во время эксплуатации в зависимости от количества циклов заряда — разряда. Деградация зависит только от количества циклов заряда — разряда и постоянна в течение всего периода эксплуатации оборотов.
Технические аспекты моделирования.
Окупаемость.
Экономия средств заказчика возникает за счёт суточного смещения зарядки СНЭЭ на ночь и разрядки накопителя в рабочие часы.
Простой срок окупаемости рассчитывает исходя из экономии средств заказчика на стоимость электрическая энергии условиях зона дифференцированных тарифов и, при необходимости, за счёт платы за мощность.
Аварийный режим.
Расчёт потенциальных возможностей СНЭЭ по работе в случае возникновения аварийной ситуации в сети в зависимости от графика заряда — разряда, состоящих в длительности штатной работы и работы аварийной ситуации, вплоть до полного разряда.
Привязка к календарю означает задание даты пуска оборудования в эксплуатацию, относительно которой рассчитываются рабочие, выходные и праздничные дни, дата наступления окупаемости проекта, срок службы оборудования.
Используется семидневный, шестидневный или пятидневный рабочий график:
- Выходные дни привязаны к дням недели, например, как обычно воскресенье и или суббота, либо специально назначены, например, понедельник и или четверг.
- Праздничные дни привязаны к календарю государственных праздников.
- Не рассматриваются неполный рабочий день и перенос рабочего дня.
- При задании рабочего графика возможны любые комбинации, например, семидневный график может быть с праздниками или без всяких праздников.
- Учитывается не только выходные но и праздничные дни, которые приравниваются к выходным.
- Учитывается только праздничные дни.
Нагрузки:
- Нагрузки различаются только по сменам 1-й и 2-й только в рабочие дни.
- Нагрузки различаются в рабочие и выходные дни по сменам 1-й и 2-й.
- Есть различия в отопительной и межсезонный период.
- Нагрузки постоянны круглый год различаются только по сменам 1-й и 2-й.
Экспресс-расчёт выполняется в рамках следующих ограничений:
- Не применяются удельные стоимости мощности, ёмкости и аналогичные показатели.
- Стоимость накопителя определяется в зависимости от предлагаемой компоновки оборудования на базе батарейной системы CATL в ценах на январь 2022 года (которые впоследствии не обновлялись — не учитывают изменения курсов, ограничения на валютные операции, логистику, изменения в таможенных процедурах и иные последствия санкций недружественных стран).
- Стоимости: проектных работ, СМР, пуско-наладочных работ, любых ремонтов и обслуживания не учитываются (замечания здесь).
- Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов не рассматривается (замечания по ТЭР здесь).
- Все расчета проводятся без учета НДС
- Представленная информация не является коммерческим предложением либо основанием для запроса услуг либо консультаций.
Рассмотрим на примере реального промышленного предприятия экспресс-расчёт СНЭЭ.
Модернизация системы электроснабжения с установкой накопителей электрической энергии
Цель расчета: определения целесообразности разработки технико-экономического обоснования строительства энергоисточника на накопителях электрической энергии.
Исходные данные по оборудованию:
- накопитель электрической энергии (на базе батарейной системы CATL);
Исходные данные для расчета:
активная мощность в часы максимальных нагрузок (пункт 7 опросного листа) — 700 кВт;
максимальная потребляемая (установленная) мощность — 800 кВт;
- мощность для расчетов – смотри таблицу №1;
- применяемый тариф: двухставочно-дифференцированный тариф (действует с 01.01.2022);
- основная плата за фактическую потребленную абонентом активную мощность в часы суточных максимумов нагрузки энергосистемы — 27,55299 рублей/кВт*час (US $ 10,81315097523650);
- дополнительная плата за единицу (1кВт*ч) потребленной абонентом электрической энергии в зависимости от зоны суток:
- с 6 до 8 часов — 0,09144 рубля;
- с 8 до 11 часов — 0,194 рубля;
- с 11 до 23 часов — 0,09144 рубля;
- с 23 до 6 часов — 0,067 рубля.
Предлагается: установка накопителей энергии на базе аккумуляторных батарей с целью уменьшения платы за потребленную энергию и платы за потребленную мощность.
Примечание: Все расчета проводятся без учета НДС.
В таблице №1 приведен расчет окупаемости вложенных средств в зависимости от мощности планируемого к установке оборудования.
Таблица №1
| Запасенная энергия (кВт*ч) | Рабочая мощность накопителя с (кВт) | Доход от экономии на плате за э\эза год ($) | Доход от уменьшения платы за мощностьза год ($) | Суммарный доходза год ($) | Стоимость накопителей($) | Окупаемость, лет |
| 1* | 2* | 3* | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 3 727 | 873 | 97346 | 90830 | 188176 | 956808 | 5,09 |
| 4 100 | 960 | 97346 | 90830 | 188176 | 1045831 | 5,56 |
| 4 473 | 1 047 | 97346 | 90830 | 188176 | 1134854 | 6,03 |
Примечание:
1* Запасенная энергия накопителя выбрана с учетом потерь (трансформаторы, инверторы, кабели) и старения батарей накопителя (режим выбран с учетом рекомендаций изготовителя и позволяет обеспечивать жизненный цикл батарей более 7300 циклов заряд/разряд за 10 лет).
2* Рабочая мощность для вариантов установки накопителей электрической энергии 873 кВт, 960 кВт или 1047 кВт.
3* Доход от уменьшения платы за электрическую энергию рассчитан с учетом работы накопителя энергии 2 раза в сутки
(полное покрытие нагрузки в часы утреннего и вечернего пиков потребления энергии).
В расчете рассмотрены три варианта накопителей энергии. Первый вариант закрывает активную мощность в часы максимальных нагрузок с запасом 172 кВт для резервирования в аварийной ситуации, второй с запасом 260 кВт, третий закрывает установленную мощность с запасом 247 кВт.
Окончательная стоимость оборудования и окупаемость будет скорректирована после определения конечной конфигурации комплекса (инвертеров, их мощности и трансформаторов).
Расчет произведен из условий: 730 циклов заряда/разряда в год.
В расчетах принят курс 2,5481 рубля за 1 доллар США на 01-01-2022.
Характерной особенностью батарейной системы CATL является использование жидкостного охлаждения батарей, что позволяет существенно улучшить сроки эксплуатации батарей и обеспечить жизненный цикл батарей до 10000 циклов.
Конструктивное исполнение модулей позволяет эксплуатацию модулей в суровых климатических условиях без дополнительного укрытия.