Энергетический арбитраж — это заряд батареи, когда электроэнергия дешёвая, и разряд, когда дорогая. Звучит просто. Но окупается он, только если разница в цене перекрывает потери, износ батареи и все сопутствующие расходы. Разбираем, как это считать и где арбитраж действительно работает в российских условиях.
Арбитраж в накопителе — это заряд батареи в часы, когда электроэнергия дешевле или менее ценна, и разряд, когда она дороже. Для предприятия это может быть заряд ночью по дешёвой зоне суток и разряд в пиковые часы. Или заряд от солнечных панелей в полдень, чтобы использовать эту энергию вечером.
Выгода появляется, только если сэкономленные деньги или выручка на рынке больше, чем стоимость заряда, потери на преобразование, износ батареи, эксплуатационные расходы и комиссии посредников.
Промышленный накопитель состоит из батарей, силового преобразователя (PCS), учёта, автоматики и системы управления энергией (EMS). Как эти части делят работу, мы разбирали в статье «BMS, EMS и PCS в накопителе». EMS получает данные о тарифе, нагрузке объекта, выработке солнца, уровне заряда (SoC) и рабочих ограничениях и по ним составляет расписание заряда и разряда.
Типичный суточный цикл выглядит так:
Такой режим ещё называют сдвигом нагрузки во времени. На оптовом рынке арбитраж может работать по ценам рынка на сутки вперёд или балансирующего рынка. За счётчиком потребителя он обычно опирается на зонный тариф, плату за мощность, цену выдачи солнечной энергии в сеть или на их сочетание.
Допустим, батарея купила или приняла 1 МВт·ч в дешёвые часы. Полный цикл заряда и разряда идёт с потерями, и нагрузке или сети она отдаст меньше 1 МВт·ч. Поэтому ценность отданной энергии сравнивают с полным списком затрат:
Упрощённо маржа одного цикла считается так:
Чистая маржа арбитража = выручка от разряда или сэкономленные деньги − стоимость заряда − переменные эксплуатационные расходы и износ
Если батарея заряжается от солнца, которое иначе ушло бы в сеть, стоимость заряда обычно не ноль, а та цена, по которой эту энергию купили бы при выдаче. Сколько стоит цикл батареи, зависит от её ресурса — об этом в статье «Ресурс аккумулятора: циклы и DoD».
Завод, склад, офис или торговый центр заряжают накопитель в ночные часы и разряжают в пиковую зону. Выгода зависит от тарифа объекта и от того, где стоит счётчик. В России это двух- и трёхзонные тарифы, а у предприятий на 3–6 ценовых категориях — почасовые цены, к которым добавляется плата за мощность. Расписание разряда должно учитывать нагрузку объекта, выработку солнца, ограничения по мощности и резерв на случай отключения.
Накопитель, подключённый к сети как самостоятельный объект, может покупать и продавать энергию через участника оптового рынка. Колебания цен дают возможности, но правила присоединения к сети, требования к заявкам, телеметрии, обязательства по готовности и расходы на расчёты здесь заметно сложнее.
У Deye есть шкафные накопители для коммерческих объектов и контейнерные системы сетевого масштаба. Архитектуру выбирают по точке подключения, роли на рынке, мощности и длительности разряда, а также по требованиям сетевой компании.
Арбитраж перспективнее, когда у объекта или рынка есть регулярная разница цен, достаточно длинный пиковый период, предсказуемая нагрузка и батарея, которая успевает на этот сигнал среагировать. Он теряет смысл, когда:
Для частного дома в России арбитраж чаще всего не окупает батарею. Разница между ночной и дневной зоной есть, но заработок на ней за год обычно меньше стоимости износа. Домашний накопитель покупают прежде всего ради резервного питания при отключениях.
Ёмкость батареи нельзя выбирать по одной максимальной разнице тарифов. Мощность определяет, как быстро система заряжается и разряжается, а ёмкость — как долго она держит эту мощность.
Арбитраж зарабатывает на разнице цен за каждый киловатт-час. Срезание пиков снижает самую высокую мощность, за которую объект платит. Один разряд иногда приносит обе выгоды сразу. Но расписания у задач разные и легко мешают друг другу. Подробно о второй задаче — в статье «Срезание пиков для бизнеса».
Например, если полностью разрядить батарею в дневные дорогие часы, на вечерний пик мощности заряда может не остаться. И наоборот: если держать энергию под возможный пик, можно упустить выгоду на разнице цен. EMS должна оптимизировать работу под реальный тариф, а не выполнять два независимых расписания.
В системе «солнце плюс накопитель» у каждого киловатт-часа от панелей три пути: в нагрузку, в батарею или в сеть. Какой из них выгоднее, меняется в течение дня.
Контроллер должен учитывать:
Когда выдача в сеть оплачивается дёшево, а вечерняя энергия дорогая, запасать полуденное солнце выгодно. Когда выдача оплачивается хорошо, лишние циклы снижают доход. В России это зависит от формата микрогенерации: у граждан на одноставочном тарифе отданная энергия зачитывается в счёт потребления по полному тарифу, а у предприятий на почасовом расчёте её оплачивают по оптовой цене. Подробнее — в статье «Микрогенерация: продажа излишков». Зимой солнца мало, и основной источник для арбитража — ночной заряд от сети.
EMS переводит коммерческую цель в команды для оборудования, не выходя за ограничения системы. Она использует расписания, прогнозы, показания счётчиков в реальном времени и правила резерва, чтобы согласовать батарею с нагрузкой объекта и солнечной генерацией.
Для коммерческих объектов у Deye есть своя система управления энергией. Под конкретный проект нужно проверить логику работы с тарифом, интерфейсы с оборудованием других производителей, кибербезопасность, связь, поведение при сбоях и интеграцию с рынком.
Стратегия управления должна заранее описывать, что происходит, если пропала связь, нет данных о ценах, счётчик подключён наоборот или батарея упёрлась в ограничение по температуре или SoC.
Нужны интервальные данные учёта, а моделировать их нужно с той же дискретностью, с которой идёт расчёт за электроэнергию или на рынке. Минимум, который стоит собрать:
В отчёте должны быть валовая выручка, потери, стоимость циклов, чистый операционный результат, а также число и глубина циклов. Затем модель проверяют на осторожных разницах цен и неточных прогнозах. Стратегия, которая работает только при идеальном управлении, — ненадёжное основание для инвестиций.
Чаще всего в расчётах ошибаются так:
Отдельно проверьте, допускает ли гарантия тот объём энергии через батарею и тот режим работы, которые заложены в модели.
Для коммерческого или сетевого накопителя сначала собирают исходные данные: почасовую нагрузку и выработку солнца, правила тарифа или рынка, точку подключения, нужную мощность и длительность разряда, резерв, место установки и цель работы. Моделирование на этих данных покажет, что даст больше: арбитраж, срезание пиков или их сочетание.
Оборудование подбирают уже под результат модели. На deye.shop для таких проектов есть трёхфазные гибридные инверторы SUN-50K-SG01HP3 на 50 кВт и SUN-125K-SG02HP3 на 125 кВт, а также высоковольтные стойки BOS-G60-PRO на 61,44 кВт·ч и BOS-G80-PRO на 81,92 кВт·ч. Зимой стойкам нужно отапливаемое помещение.
Источник: блог Deye (What Is Energy Arbitrage in Battery Storage?). Перевод и адаптация для российских условий — deye.shop.
Нет. Арбитраж переносит киловатт-часы из дешёвых часов в дорогие, а срезание пиков снижает максимальную мощность, за которую платит объект. Задачи пересекаются, поэтому их нужно оптимизировать вместе.
Технически обычно да, но правила тарифа, присоединения к сети и рынка у всех разные. Прежде чем закладывать заряд от сети в финансовую модель, уточните у энергосбытовой и сетевой компании, разрешено ли это и как будет учитываться.
Нет. Если ценовое окно, подключение к сети или нагрузка объекта невелики, часть ёмкости будет простаивать. Сравнивать нужно прирост выручки с приростом стоимости проекта.
Оптимальная частота зависит от разницы цен, КПД, деградации, ограничений гарантии и других задач системы. Больше циклов не значит больше прибыли.
Да, если автоматика сохраняет резерв. Но этот резерв уменьшает энергию, доступную для арбитража, поэтому его цену и пользу для надёжности нужно посчитать явно.
Конфигуратор посчитает инвертор и ёмкость накопителя по вашим цифрам, инженер ответит на вопросы.
