Домашние системы накопления энергии для динамических тарифов на электроэнергию

Быстрый ответ

Домашние системы накопления энергии могут помочь домохозяйствам более эффективно реагировать на динамические тарифы на электроэнергию, перенося покупки сетевой электроэнергии с периодов высокой стоимости на периоды низкой стоимости.

В отличие от традиционного тарифа, основанного на времени использования, где пиковые и внепиковые периоды обычно предопределены, динамический тариф на электроэнергию может меняться изо дня в день или даже из часа в час. Это означает, что стратегия зарядки аккумулятора также должна стать более гибкой.

Типичная операционная стратегия может включать зарядку аккумулятора при относительно низких ценах на электроэнергию, сохранение солнечной энергии, когда она более ценна для последующего использования, и разрядку накопленной энергии, когда сетевая электроэнергия становится дорогой.

Однако самая низкая цена на электроэнергию не должна быть единственной целью контроля. Практическая стратегия домашнего хранения энергии также должна учитывать:

• Бытовая нагрузка
• Солнечная генерация
• Заряд аккумулятора
• Мощность заряда и разряда аккумулятора
• Ожидаемые цены на электроэнергию
• Требования к резервному копированию
• Пределы работы аккумулятора

По этой причине динамическое тарифное управление лучше всего работает, когда аккумулятор, инвертор, логика управления энергией и схема потребления домохозяйства рассматриваются как единая система.

KUVO дизайн домашнее хранение энергии решения для приложений управления энергопотреблением в жилых домах, где может потребоваться совместная работа солнечной самодостаточности, резервного питания и работы по тарифам.

Что такое динамический тариф на электроэнергию?

Динамический тариф на электроэнергию — это структура ценообразования, при которой стоимость сетевой электроэнергии может меняться в зависимости от меняющихся рыночных или системных условий.

Вместо оплаты одной фиксированной цены на электроэнергию в течение всего дня, домохозяйство может столкнуться с разными ценами в разные часы.

На некоторых рынках цены могут объявляться за день до их вступления в силу. На других рынках цены на электроэнергию могут следовать более коротким ценовым интервалам или быть более тесно связаны с условиями оптового рынка.

Важное отличие заключается в том, что самые дешевые и самые дорогие периоды не обязательно совпадают каждый день.

Например, в один день могут быть относительно низкие цены на электроэнергию с 1:00 до 5:00 утра. В другой день период низких цен может прийтись на середину дня из-за высокой выработки возобновляемой энергии.

В то же время, самый дорогой период может смещаться в зависимости от спроса на электроэнергию, погодных условий, выработки возобновляемой энергии и состояния сети.

Это меняет способ эксплуатации домашней батареи.

При простом тарифе с фиксированной ставкой планирование использования аккумулятора может не иметь большой финансовой выгоды.

При традиционном тарифе, основанном на времени использования, домовладелец обычно может запрограммировать аккумулятор с учетом известных пиковых и внепиковых периодов.

При динамическом тарифе система хранения энергии дома может потребоваться реагировать на меняющийся график цен на электроэнергию.

Это делает управление батареей более важным.

Динамические тарифы против тарифов, зависящих от времени суток

Динамическое ценообразование и ценообразование по времени суток связаны, но это не одно и то же.

Тариф, основанный на времени использования, обычно делит сутки на заранее определенные ценовые периоды. Точная структура варьируется в зависимости от поставщика услуг, но домохозяйство может заранее знать, что определенные вечерние часы являются дорогими, в то время как ночное электричество дешевле.

Например:

Тип тарифа	Структура цен	Стратегия аккумулятора
Фиксированный тариф	Примерно одинаковая цена в течение дня	Сосредоточьтесь в основном на солнечном самопотреблении или резервном питании
Тариф, зависящий от времени суток	Фиксированные пиковые и внепиковые периоды	Зарядка и разрядка по повторяющемуся расписанию
Динамический тариф	Цены могут меняться ежедневно или ежечасно.	Настроить работу аккумулятора в соответствии с меняющимися ценовыми сигналами

При тарифе, зависящем от времени суток, график работы домашней системы накопления энергии часто может оставаться одинаковым с понедельника по пятницу.

Динамические тарифы бывают разными.

Аккумулятор может иметь хорошую возможность для зарядки в 3 часа ночи одного дня и другую возможность около полудня следующего дня. Дорогой вечерний период также может начаться раньше или позже в зависимости от рынка.

Это означает, что один лишь фиксированный таймер не всегда может уловить наилучшие доступные окна для зарядки и разрядки.

Более полезной стратегией является сочетание информации о ценах с фактическим состоянием бытовой энергетической системы.

Как домашние системы хранения энергии работают с динамическими ценами на электроэнергию

На самом базовом уровне домашние системы хранения энергии перемещают электрическую энергию из одного периода времени в другой.

Аккумулятор накапливает энергию, когда заряжаться выгодно, и отдает эту энергию, когда сетевое электричество дороже или когда требуется резервное питание.

При динамическом тарифе на электроэнергию логика становится более сложной, поскольку система решает не только когда энергия доступна, но и когда эта энергия имеет наибольшую ценность для домохозяйства.

Упрощенный пример может выглядеть так:

Время	Цена на бирже	Солнечная генерация	Стратегия аккумулятора
02:00	Низкий	Нет	Заряжать от сети, если это необходимо
08:00	Средний	Низкий	Обеспечивать бытовую нагрузку в штатном режиме
12:00	Низкий	Высокий	Зарядка избыточной солнечной энергией
18:00	Высокий	Низкий	Разрядить аккумулятор
21:00	Очень высокий	Нет	Продолжайте разрядку, сохраняя резервный запас.

Точная стратегия зависит от конфигурации системы.

Домохозяйство с большой солнечной установкой может отдать приоритет солнечной зарядке.

Домохозяйство с небольшим дневным избытком солнечной энергии может активнее использовать зарядку от сети по низкой цене.

Владелец дома, которому требуется значительная резервная мощность, может оставлять большую часть аккумулятора неиспользованной для оптимизации тарифов.

Следовательно, не существует единого графика зарядки, который подходил бы для каждой установки домашнего накопления энергии.

Система должна одновременно балансировать несколько целей.

Зарядка аккумулятора в периоды низких цен

Одна из самых очевидных возможностей при динамическом тарифе — зарядка аккумулятора, когда сетевое электричество становится относительно недорогим.

Предположим, что цены на электроэнергию на следующий день покажут период низких цен ранним утром.

Вместо того чтобы покупать большую часть электроэнергии для дома поздно вечером по более высокой цене, аккумулятор может заряжаться в период низких цен и хранить эту энергию для последующего использования.

Основной экономический принцип прост:

Электричество по более низкой цене из сети → аккумуляторное хранение → сокращение покупок из сети в периоды более высоких цен

Однако это не означает, что аккумулятор должен автоматически заряжаться до 100% каждый раз, когда электричество становится дешевым.

Несколько вопросов по-прежнему важны.

Сколько энергии фактически потребуется домохозяйству?

Если ожидаемое вечернее потребление составляет всего 4 кВт⋅ч, полная зарядка гораздо большей батареи от сети может принести незначительную дополнительную пользу.

Будет ли солнечная генерация доступна позже?

Если ожидается высокая солнечная выработка в течение дня, полная зарядка аккумулятора за ночь может оставить недостаточно места для хранения избыточной солнечной энергии.

Это может снизить собственное потребление солнечной энергии.

Более эффективным подходом может быть частичная зарядка аккумулятора в течение ночи, оставляя запас для дневной выработки солнечной энергии.

Насколько низкая низкая цена?

Небольшая разница между ценой зарядки и последующей ценой электроэнергии может не оправдывать агрессивное использование аккумулятора.

Также следует учитывать потери при преобразовании энергии аккумулятора и долгосрочную цикличность.

По этой причине тарифное домашнее хранение энергии должно работать на основе полезных ценовых различий, а не просто реагировать на каждое мелкое колебание цен на электроэнергию.

Разрядка при дорогой сетевой электроэнергии

Другая сторона стратегии — сокращение закупок из сети в периоды высоких цен.

Если электричество становится дорогим, например, с 17:00 до 20:00, аккумулятор может обеспечивать часть бытовых нагрузок в этот период.

Это может быть особенно полезно, поскольку вечерний спрос на электроэнергию часто остается высоким, в то время как выработка солнечной энергии уже значительно снизилась.

Типичные бытовые нагрузки в этот период могут включать:

• Кухонное оборудование
• Освещение
• Кондиционер
• Тепловые насосы
• Water heating
• Бытовая электроника
• Зарядка электромобилей
• Прочая бытовая техника

A Домашняя система хранения энергии не обязательно поставлять весь дом в дорогой период.

Его вклад зависит как от емкости аккумуляторной батареи, так и от выходной мощности инвертора.

Например, аккумулятор может содержать достаточно накопленной энергии для покрытия нескольких часов бытового потребления, но при этом иметь предел мощности инвертора ниже мгновенного пикового спроса дома.

В данной ситуации аккумуляторная батарея все еще может существенно сократить закупки из сети, но сеть может продолжать обеспечивать ту часть нагрузки, которая превышает выходную мощность инвертора.

Это различие между емкостью в кВт·ч и выходной мощностью в кВт важно при проектировании домашних систем хранения энергии для оптимизации тарифов.

Большая батарея не означает автоматически, что она может поддерживать большую мгновенную нагрузку на дом.

Как солнечная энергия меняет стратегию динамического тарифообразования

Установка солнечных фотоэлектрических панелей меняет расчет, поскольку теперь у домохозяйства есть три потенциальных источника энергии:

Солнечные фотоэлектрические панели + аккумуляторное хранилище + электросеть

Цель больше не состоит просто в том, чтобы дешево купить электричество и использовать его позже.

Система также должна решать, сколько солнечной энергии следует использовать немедленно, сколько следует хранить и когда зарядка от сети экономически выгодна.

Рассмотрим домохозяйство, которое ожидает сильной солнечной генерации на следующий день.

Если аккумулятор полностью заряжен от сети в течение ночи, солнечная система может позже выработать больше электроэнергии, чем домохозяйство сможет потребить или сохранить.

В зависимости от местного экспортного тарифа этот избыток может быть экспортирован в сеть по более низкой цене, чем та, по которой домохозяйство иначе купило бы электроэнергию позже.

В таком случае, полная зарядка аккумулятора в течение ночного периода с низкими ценами может быть не лучшей стратегией.

Более сбалансированный график домашнего хранения энергии может быть следующим:

1. Заряжать частично от сети в течение особенно дешевого ночного периода.
2. Оставьте часть емкости аккумулятора доступной.
3. Используйте утреннюю солнечную генерацию для бытовых нагрузок.
4. Храните излишки производства солнечной энергии в течение дня.
5. Разряжайте аккумулятор в периоды дорогого вечернего электричества.
6. Поддерживать достаточный запас энергии для резервного питания в соответствии с требованиями домовладельца.

Такая стратегия позволяет лучше использовать как солнечную генерацию, так и динамическое ценообразование на электроэнергию.

Соответствующий баланс меняется в зависимости от сезона.

Летом обильное дневное солнечное излучение может снизить потребность в зарядке от сети.

Зимой или в условиях продолжительной пасмурной погоды низкотарифная зарядка от сети может стать более полезной.

По этой причине фиксированный круглогодичный график работы аккумулятора может быть не самым эффективным способом эксплуатации системы солнечной энергии с накопителем.

SOC аккумулятора и резервный запас по-прежнему важны

Оптимизация цен на электроэнергию не должна полностью перекрывать основные требования домохозяйства к энергетической безопасности.

Владелец дома может захотеть поддерживать минимальный уровень заряда батареи на случай отключения электросети.

Например, система могла бы резервировать часть доступной емкости аккумулятора, вместо того чтобы разряжаться до минимально допустимого уровня заряда (SOC) всякий раз, когда цены на электроэнергию высоки.

Полезная энергия батареи затем может рассматриваться как две функциональные части:

Резервное копирование + оптимизация тарифов

Соотношение между ними зависит от приоритетов домохозяйства.

Домохозяйство в районе со стабильной электросетью может выделить большую емкость аккумулятора для оптимизации затрат на электроэнергию.

Домохозяйство, которое часто сталкивается с отключениями, может предпочесть больший резерв на случай чрезвычайных ситуаций.

Один и тот же домохозяйство может даже менять уровень резерва сезонно.

Например, в периоды суровой погоды поддержание большего резервного запаса может быть важнее, чем использование каждой доступной разницы в ценах.

Ключевой момент заключается в том, что динамическое ценообразование следует рассматривать как одну из операционных целей, а не как единственную.

Домашние системы накопления энергии могут одновременно требовать поддержки:

• Солнечное самопотребление
• Управление затратами на электроэнергию
• Резервное питание
• Снижение пиковой нагрузки
• Домашняя энергетическая независимость

Подходящая стратегия управления должна балансировать эти функции, а не максимизировать одну из них за счет всех остальных.

Емкость аккумулятора и номинальная мощность для динамических тарифов

Владельцы домов иногда сосредоточиваются только на емкости аккумулятора при рассмотрении динамических тарифов на электроэнергию.

Емкость важна, но это лишь часть проектирования системы.

Емкость аккумулятора определяет, сколько энергии может быть передано.

Аккумулятор емкостью 16 кВтч теоретически может хранить больше энергии для последующего использования, чем аккумулятор емкостью 8 кВтч.

Однако не вся номинальная емкость аккумулятора может быть доступна для повседневного использования, поскольку ограничения защиты аккумулятора и резервные запасы могут сократить полезную энергию.

Предположим, система хранения энергии в доме имеет номинальную емкость аккумулятора 16 кВт·ч, а домовладелец резервирует 20% для резервного питания.

Таким образом, доля, доступная для нормального тарифного сдвига, будет ниже полной номинальной мощности.

Фактическая полезная энергия также зависит от конкретной конфигурации батареи и рабочих пределов.

Выходная мощность инвертора определяет, насколько быстро накопленная энергия может питать дом.

Если аккумулятор подключен через инвертор мощностью 6 кВт, способность системы компенсировать нагрузку сети также зависит от этой выходной мощности в 6 кВт.

Представьте, что бытовое потребление внезапно достигло 9 кВт.

Даже если батарея содержит много накопленной энергии, сеть может все равно потребоваться для питания части нагрузки, если система хранения не сможет выдать полные 9 кВт.

Вот почему приложения с динамическими тарифами должны учитывать оба фактора:

Потребность в энергии в кВт⋅ч и потребность в мощности в кВт

KUVO's универсальный жилые конфигурации, включая системы, сочетающие мощность инвертора около 6 кВт с аккумуляторной батареей емкостью 16 кВтч, наглядно иллюстрируют эту взаимосвязь: емкость накопителя определяет, сколько энергии может быть перемещено во времени, в то время как номинальная мощность инвертора определяет, сколько мощности может быть подано в данный момент.

Для выбора проекта эти параметры следует оценивать на основе фактического профиля нагрузки домохозяйства, а не выбирать независимо.

Почему простой логики «дешевая зарядка, дорогая разрядка» недостаточно

На первый взгляд, динамическое ценообразование на электроэнергию кажется простым.

Заряжайтесь, когда электричество дешевое. Разряжайтесь, когда электричество дорогое.

На практике, лучшей стратегии управления домашними энергохранилищами требуется больше информации.

Рассмотрим ситуацию, когда электричество дешево в 3:00 ночи, но аккумулятор уже заряжен на 70%, а после восхода солнца ожидается сильная солнечная генерация.

Зарядка до 100% может сократить полезное пространство для хранения солнечной энергии в дальнейшем.

Теперь рассмотрим другой день.

Батарея заряжена на 35%, ожидается небольшая выработка солнечной энергии, а на вечер прогнозируется очень дорогой период потребления электричества.

Зарядка от сети в период низких цен может быть гораздо выгоднее.

Таким образом, решение зависит от комбинации нескольких переменных:

Текущее потребление электроэнергии → ожидаемое потребление домохозяйства → ожидаемая выработка солнечной энергии → будущая цена на электроэнергию → потребность в резервном питании

Эффективная стратегия управления энергопотреблением может оценивать эти факторы совместно.

Прогнозирование цен особенно важно.

Самый дешевый период электроэнергии не всегда является первым появившимся периодом низких цен.

Если тариф предусматривает цены на следующий день, система управления может сравнить различные возможности зарядки, прежде чем решить, сколько энергии запасать.

Аналогично, период высокой цены не обязательно означает, что аккумулятор должен немедленно разряжаться на максимальной мощности.

Возможно, позже вечером будет еще более дорогой период.

Таким образом, аккумулятор имеет ограниченный энергетический бюджет, который необходимо разумно распределять в течение дня.

Что делает систему хранения энергии для дома подходящей для динамических тарифов?

Для динамического ценообразования электроэнергии одного лишь аппаратного обеспечения недостаточно.

Полезность системы в значительной степени зависит от того, как можно управлять инвертором и аккумулятором.

Подходящая конфигурация домашнего энергохранилища должна обеспечивать практическое управление режимами зарядки и разрядки.

Важные возможности могут включать программируемые периоды зарядки, управление зарядкой от сети, ограничения уровня заряда батареи (SOC), настройки резервного запаса, режимы приоритета солнечной энергии и настраиваемое поведение разряда.

Там, где данные динамического ценообразования могут быть интегрированы во внешнюю систему управления энергопотреблением, возможны и более продвинутые стратегии.

Точная реализация зависит от инвертора, интерфейса связи, местного поставщика электроэнергии, среды умного счетчика и структуры рынка.

По этой причине интеграцию тарифов следует рассматривать на этапе проектирования системы, а не после ее установки.

С точки зрения производителя и выбора системы, KUVO оценивает домашние системы хранения энергии с учетом полного жилого применения, а не только емкости аккумулятора.

Для производителей оригинального оборудования (OEM), дистрибьюторов, установщиков и интеграторов бытовых энергетических систем, полезная проектная информация обычно включает профиль нагрузки домохозяйства, мощность фотоэлектрической системы, условия сети, требуемую продолжительность резервного питания, ожидаемую структуру тарифов, доступное пространство для установки и предпочтительную конфигурацию аккумуляторов.

Эти факторы помогают определить, какая конфигурация хранения — настенная, штабелируемая, монтируемая в стойку или универсальная — будет более подходящей для проекта.

Всегда ли домашние накопители энергии прибыльны при динамических тарифах?

Не обязательно.

Динамические тарифы создают возможности для сдвига энергии в аккумуляторах, но финансовый результат зависит от фактического разброса цен и условий эксплуатации.

Потенциальная выгода, как правило, больше, когда существует значительная разница между периодами низких и высоких цен на электроэнергию.

Если электричество стоит 0,10 за единицу в период зарядки и 0,35 в вечерний пик, то возможности очень отличаются от тарифа, где цены колеблются только между 0,20 и 0,23.

На фактическую экономию влияет несколько факторов:

• Разница между ценами на зарядку и разрядку
• КПД цикла заряда-разряда аккумулятора
• Потребление электроэнергии в быту
• Солнечная генерация
• Емкость аккумулятора
• Доступная мощность разряда
• Количество полезных ценовых событий
• Компенсация экспорта электроэнергии
• Стратегия работы аккумулятора

Таким образом, циклирование аккумулятора должно иметь экономическую цель.

Домашняя система хранения энергии не нуждается в погоне за каждым незначительным изменением цены на электроэнергию.

Во многих случаях разумнее концентрировать зарядку и разрядку на периодах, когда разница в ценах достаточно велика, чтобы обеспечить ощутимую выгоду.

Экономика также может меняться в течение жизненного цикла системы.

Тарифы на электроэнергию могут измениться, потребление домохозяйства может увеличиться, может появиться электромобиль или домовладелец может установить дополнительные солнечные панели.

По этой причине гибкие режимы работы могут быть ценными для долгосрочного управления энергопотреблением в жилых домах.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Может ли домашняя батарея автоматически реагировать на динамические цены на электроэнергию?

Потенциально, да, но уровень автоматизации зависит от инвертора, системы управления энергией, источника данных о ценах на электроэнергию, интерфейса связи и местного рынка.

Некоторые установки используют запрограммированные графики, основанные на ценах следующего дня, в то время как более продвинутые системы могут интегрировать информацию о динамическом ценообразовании в автоматизированное управление энергопотреблением.

Требуемый метод управления должен быть подтвержден на этапе проектирования системы.

Является ли динамический тариф лучше тарифа, зависящего от времени суток, для домашнего хранения энергии?

Ни одно из них не лучше автоматически.

Тариф, основанный на времени использования, проще, поскольку дорогие и дешевые периоды обычно предсказуемы.

Динамический тариф может создавать более крупные или частые ценовые различия, но планирование работы аккумулятора также может стать более сложным.

Лучший вариант зависит от местного тарифа, нагрузки на домохозяйство, выработки солнечной энергии и домашнее хранение энергии возможность контроля

Можно ли заряжать домашнюю батарею от сети, когда цены на электроэнергию низкие?

Да, если инвертор и местная установка позволяют зарядку от сети.

Аккумулятор затем может накапливать более дешевую электроэнергию из сети для использования в более поздний дорогостоящий период.

Однако зарядка от сети должна координироваться с ожидаемой выработкой солнечной энергии и потребностями в резервных мощностях.

Всегда ли стоит заряжать аккумулятор до 100% в самый дешевый период?

Не обязательно.

Если ожидается значительная солнечная генерация позже, сохранение доступной емкости аккумулятора может позволить запасти больше избыточной энергии от фотоэлектрических установок.

Целевой показатель заряда зависит от ожидаемого потребления домохозяйством, выработки солнечной энергии, будущих цен на электроэнергию и требуемой резервной мощности.

Может ли динамическое ценообразование на электроэнергию работать без солнечных панелей?

Да.

Домашняя система накопления энергии потенциально может заряжаться от сети в периоды низких цен и разряжаться в периоды высоких цен даже без солнечных фотоэлектрических панелей.

Солнечная энергия добавляет еще один источник недорогой бытовой энергии, но технически не требуется для тарифного переключения энергии.

Какая емкость аккумулятора нужна для динамических тарифов?

Нет универсальной способности.

Размер аккумулятора должен основываться на количестве бытовой энергии, которую необходимо перемещать между периодами низких и высоких цен.

Большая батарея может накапливать больше энергии, но чрезмерное увеличение ее емкости не гарантирует лучшей экономической эффективности, если потребление в домохозяйстве относительно низкое.

Имеет ли значение мощность инвертора для экономии по тарифу?

Да.

Емкость аккумулятора определяет, сколько энергии доступно, а выходная мощность инвертора определяет, насколько быстро аккумулятор может питать бытовые нагрузки.

Оба фактора следует учитывать при проектировании домашней системы накопления энергии для динамических тарифов.

Могу ли я использовать резервное питание и одновременно экономить на стоимости электроэнергии за счет аккумулятора?

Да.

Минимальный уровень заряда или резервный запас может поддерживаться, в то время как оставшаяся емкость аккумулятора используется для оптимизации тарифов.

Соответствующий резерв зависит от риска перебоев и приоритетов резервного копирования домохозяйства.

Подходит ли динамический тариф для каждой семьи?

Нет.

Это наиболее полезно, когда цены на электроэнергию достаточно сильно колеблются, чтобы создавать выгодные возможности для зарядки и разрядки.

Домохозяйства с очень небольшими ценовыми различиями, низким потреблением электроэнергии или ограниченными возможностями управления аккумуляторами могут получить меньшую выгоду.

Как выбрать систему хранения энергии для жилых помещений при динамических тарифах на электроэнергию?

При выборе следует совместно учитывать профиль нагрузки домохозяйства, мощность солнечных фотоэлектрических панелей, емкость аккумулятора, мощность инвертора, требования к резервному питанию, тариф на электроэнергию, метод установки и стратегию управления.

KUVO поставляет домашнее хранение энергии решения для жилых помещений, включая универсальные, настенные, штабелируемые и стоечные конфигурации, позволяющие подобрать систему в соответствии с различными требованиями к управлению энергией в доме.