Срезание пиков мощности накопителем: как это работает

Накопитель срезает пик так: пока предприятие берёт из сети меньше заданного потолка, батарея молчит или подзаряжается; как только нагрузка поднимается выше, батарея отдаёт разницу, и сеть «видит» ровную полку. Деньги это приносит в двух случаях: когда предприятие платит за мощность отдельно от энергии и когда оно упирается в разрешённую мощность присоединения. Разберём оба, а затем посчитаем пример по часам.

За какую мощность платит предприятие

Небольшие потребители платят одну цену за киловатт-час — за весь месячный объём или по зонам суток. У них платы за мощность в явном виде нет, и срез пиков по счёту ничего не даёт. У потребителей с почасовым учётом счёт устроен иначе: энергия оплачивается по ценам каждого часа, а мощность — отдельной строкой, в киловаттах или мегаваттах.

Оплачиваемая мощность — это не самый высокий бросок за месяц. Она считается как среднее по рабочим дням месяца из потребления в определённые часы:

• покупка мощности — по потреблению в час, когда нагрузка энергосистемы региона была максимальной. Этот час для каждого рабочего дня определяется по факту и публикуется после окончания месяца;
• содержание сетей (у тех, кто платит за передачу по двухставочному тарифу) — по наибольшему часовому потреблению в плановые часы пиковой нагрузки. Эти интервалы утверждаются заранее на каждый месяц года.

Отсюда два практических вывода. Первый: собственный пик предприятия в три часа ночи на плату за мощность не влияет, а потребление в вечерний пиковый час энергосистемы — влияет напрямую. Второй: учёт почасовой, поэтому короткий бросок на несколько минут усредняется за час. Срезать нужно не мгновенные всплески, а среднечасовое потребление в нужные часы. Ставки, ценовую категорию и перечень часов уточняйте в договоре и у своего поставщика — в этой статье только механика.

Второй случай: потолок присоединения

У каждого предприятия есть максимальная мощность, записанная в документах о технологическом присоединении. Под неё рассчитаны вводной автомат, кабель и трансформатор. Когда предприятие растёт — добавляется линия, компрессор, быстрые зарядные станции для электромобилей, — пиковая нагрузка упирается в этот потолок. Увеличение мощности означает новую процедуру присоединения; её стоимость и сроки называет сетевая организация, а иногда свободной мощности на подстанции просто нет.

Накопитель позволяет остаться в прежнем лимите: среднее потребление не меняется, а превышения закрывает батарея. Здесь, в отличие от счёта, важны уже не часовые средние, а реальные минуты: вводной автомат реагирует на ток, а не на бухгалтерию.

Пример по часам

Возьмём предприятие с односменной работой. Потолок потребления из сети задан на уровне 400 кВт. Нагрузка по часам и работа накопителя выглядят так.

Час	Нагрузка, кВт	Накопитель отдаёт, кВт	Из сети, кВт	Отдано с начала дня, кВт·ч
8–9	310	0	310	0
9–10	380	0	380	0
10–11	450	50	400	50
11–12	480	80	400	130
12–13	430	30	400	160
13–14	390	0	390	160
14–15	460	60	400	220
15–16	420	20	400	240
16–17	370	0	370	240
17–18	330	0	330	240

Без накопителя максимум из сети — 480 кВт, с накопителем — 400 кВт. Чтобы это обеспечить, нужны:

• мощность не меньше самого большого превышения — 80 кВт;
• полезная энергия — сумма превышений: 50 + 80 + 30 + 60 + 20 = 240 кВт·ч;
• паспортная ёмкость с учётом глубины разряда 90 % и потерь на преобразование 5 %: 240 ÷ 0,9 ÷ 0,95 ≈ 281 кВт·ч. С запасом на старение батареи это накопитель класса 100 кВт и 300–350 кВт·ч.

Ночью батарею нужно зарядить. При КПД полного цикла 88 % на это уйдёт 240 ÷ 0,88 ≈ 273 кВт·ч; если растянуть заряд на шесть ночных часов, получится около 45 кВт — ночной график это почти не меняет.

Почему каждый следующий киловатт дороже

Опустим потолок с 400 до 380 кВт. Превышения по часам станут такими: 70, 100, 50, 10, 80 и 40 кВт, в сумме 350 кВт·ч. Мощность среза выросла с 80 до 100 кВт, то есть на четверть, а нужная энергия — с 240 до 350 кВт·ч, почти в полтора раза. Первые 80 кВт обошлись в 3 кВт·ч ёмкости на киловатт, следующие 20 кВт — уже в 110 ÷ 20 = 5,5 кВт·ч на киловатт.

Это общее свойство: верхушка пика узкая, и снять её дёшево, а чем ниже потолок, тем шире «срезаемый слой» и тем больше нужна батарея. Оптимальный потолок находят перебором по годовому профилю: для каждого уровня считают нужную ёмкость и экономию и останавливаются там, где следующий киловатт перестаёт окупаться.

Если оплачивается пиковый час энергосистемы

Когда мощность считается по потреблению в час максимума региона, задача меняется: батарея должна разряжаться именно в этот час, даже если у самого предприятия в это время пика нет. Точный час заранее неизвестен — его объявляют после окончания месяца. Известны плановые интервалы пиковой нагрузки и статистика прошлых месяцев, поэтому накопитель разряжают на всём вероятном окне. Если окно — три часа, а снизить потребление нужно на 100 кВт, потребуется 100 × 3 = 300 кВт·ч полезной энергии.

Промах стоит пропорционально. Мощность усредняется по рабочим дням, и если из 21 рабочего дня батарея попала в нужный час в 18, средний результат составит 100 × 18 ÷ 21 ≈ 86 кВт вместо 100. Системы управления с прогнозом часа пика повышают попадание, но стопроцентным оно не бывает.

Солнечная станция в этой задаче помогает только частично. Летом, когда пиковый час приходится на светлое время, она снижает потребление в нужный момент; зимой пик смещается на утро или вечер, когда панели не работают. Как учитывать это в экономике станции, описано в статье о расчёте станции для предприятия.

Как посчитать выгоду

Годовой эффект складывается из одного плюса и одного минуса.

1. Плюс: снижение оплачиваемой мощности в киловаттах × ставка за киловатт в месяц из вашего счёта × 12 месяцев. Если причина — потолок присоединения, плюсом будет стоимость увеличения мощности, которого удалось избежать.
2. Минус: потери в батарее. В примере она отдаёт 240 кВт·ч в день, за 250 рабочих дней — 60 000 кВт·ч. На заряд уйдёт 60 000 ÷ 0,88 ≈ 68 200 кВт·ч, потери — около 8 200 кВт·ч в год. При условной цене 9,5 руб./кВт·ч без НДС (пример, не тариф) это примерно 78 тыс. руб. Ночная цена часа обычно ниже дневной, и это частично или полностью компенсирует потери.

Разницу сравнивают со стоимостью накопителя из коммерческого предложения. Модели под такие задачи собраны в разделе коммерческих систем накопления, а порядок выбора параметров — в статье о ёмкости и мощности накопителя.

Когда срез пиков не работает

• Пик широкий. Если нагрузка выше потолка восемь часов подряд, это не пик, а рабочий режим: батарея понадобится огромная.
• В счёте нет мощности. При оплате только за киловатт-часы срез пиков экономии не даёт; остаётся лишь случай с потолком присоединения.
• Пик убирается без батареи. Разнести пуски мощных двигателей, поставить плавный пуск или частотный привод, запретить одновременную работу двух энергоёмких агрегатов, перенести операцию из пикового часа — всё это дешевле накопителя. Его считают для того пика, который остался после организационных мер.

Частые вопросы

Как узнать, плачу ли я за мощность?

Посмотрите счёт и договор: если есть строка с единицей «кВт» или «МВт» и указана ценовая категория с почасовым учётом — платите. Расшифровку по часам можно запросить у поставщика.

Что будет, если батарея разрядится до конца пика?

Потолок будет пробит, и для счёта этот час пойдёт в расчёт с фактическим потреблением. Поэтому ёмкость выбирают по худшим дням года, а не по среднему, и оставляют запас на старение батареи.

Насколько быстро накопитель реагирует?

Силовой преобразователь меняет мощность за доли секунды; скорость всей системы определяют счётчик на вводе и связь с контроллером. Для почасового счёта этого достаточно с большим запасом, для удержания вводного автомата — нужно проверять по паспорту системы.

Можно ли совместить срез пиков с резервом?

Да, если часть ёмкости зарезервирована и в повседневной работе не тратится. Как делить ёмкость между задачами — в статье о задачах промышленного накопителя.