Окупаемость накопителя при одной, двух и трёх сменах: как график работы предприятия меняет расчёт

Сменность решает, есть ли у накопителя время на заряд и что именно он будет делать. При одной смене есть ночь для заряда и солнце совпадает с работой цеха. При двух вечерняя смена попадает на вечерний пик энергосистемы. При трёх ночного провала нагрузки нет, и накопитель остаётся инструментом для коротких пиков и резерва. Ниже — расчёт на условном цехе.

Исходные данные условного цеха

Чтобы сравнить сменность в чистом виде, возьмём один и тот же цех и меняем только график. Все цифры ниже условные, это модель для понимания механики, а не прогноз для конкретного предприятия.

• Пик нагрузки цеха — 300 кВт.
• Накопитель — 100 кВт / 215 кВт·ч (номинальная ёмкость). При рабочей глубине разряда около 90 % полезно доступны примерно 194 кВт·ч, точное значение указано в паспорте изделия.
• Солнечная станция на крыше — 100 кВт.
• Рабочие дни — около 250 в год, выходные и праздники цех стоит или работает в сокращённом режиме.

Тарифы для юридических лиц здесь числами не называются: они зависят от договора с энергосбытовой организацией. Важна механика. При двухставочном тарифе кроме платы за каждый киловатт-час есть плата за заявленную или максимальную мощность, и именно срез пика бьёт по этой составляющей. Тарифные зоны суток (дешёвая ночь, дорогой вечер) задаёт ваша энергосбытовая организация, и арбитраж, то есть заряд в дешёвое время и разряд в дорогое, работает только при ощутимой разнице между зонами. Подробно обе механики разобраны в статьях о peak shaving и о тарифном арбитраже; здесь мы смотрим только на влияние графика.

Сколько работы у накопителя за год

Один цикл «заряд — разряд» отдаёт около 194 кВт·ч. При 100 кВт это чуть меньше двух часов разряда: 194 ÷ 100 ≈ 1,9 ч. Из этого сразу следуют два вывода.

• Срезать пик можно только если он короче примерно двух часов. Если цех держит 300 кВт по восемь часов подряд, накопитель срежет эти 100 кВт лишь на часть времени, а плата за мощность определяется самым высоким получасовым значением, поэтому для неё важен именно максимум, а не среднее.
• Годовая работа: 250 циклов × 194 кВт·ч ≈ 48 500 кВт·ч в год. Для LFP-накопителя с ресурсом порядка 6000 циклов (значение из паспорта) это не предел: по циклам хватило бы на десятки лет, поэтому срок службы ограничен календарным старением, а не числом разрядов.

Цикл в выходной день у цеха, который стоит, не происходит: накопитель простаивает, а его стоимость продолжает «стоять» в расчёте. Это главное отличие предприятий от домов, где нагрузка есть каждый день.

Одна смена: лучший случай для заряда и для солнца

Условный график: с 8:00 до 16:30. Ночью и вечером нагрузка близка к нулю, поэтому у накопителя есть вся ночь на заряд, причём в самое дешёвое время суток и без добавки к пику: цех в это время почти ничего не потребляет. Утренний разгон оборудования даёт короткие пики, которые накопитель срезает хорошо, это его лучшая работа. Заявленная мощность падает, а за неё платят каждый месяц.

Солнце здесь совпадает с работой. Станция 100 кВт по данным PVGIS для Минска даёт около 134,3 кВт·ч с каждого киловатта в июне и 62,8 в октябре. Это 13 430 кВт·ч за июнь и 6 280 кВт·ч за октябрь, то есть примерно 448 и 203 кВт·ч в сутки. В рабочий день цех с пиком 300 кВт потребляет почти всё это сам, и накопителю солнечной энергии достаётся мало: он нужен не для солнца, а для среза пика и ночного заряда.

Исключение — выходные. В июньскую субботу станция выдаёт те же 448 кВт·ч, а цех стоит. Накопитель может принять около 194 кВт·ч, то есть меньше половины. Остальное уйдёт в сеть или будет потеряно в зависимости от настроек и условий подключения. Помните, что частное лицо излишки в сеть в Беларуси не продаёт, а условия для юридических лиц определяются договором.

Две смены: следить за вечерним пиком

Условный график: с 7:00 до 23:00. Нагрузка есть и днём, и вечером, причём вторая смена попадает в вечерние часы, когда нагрузка на энергосистему обычно максимальна и тарифная зона может быть самой дорогой. Это одновременно и шанс, и ограничение.

• Шанс: разряд накопителя в вечерние часы имеет наибольшую цену, а срез вечернего пика даёт эффект на плату за мощность.
• Ограничение: окно заряда сужается до короткой ночи (примерно с 23:00 до 7:00), и в нём цех уже не «пустой»: остаются охрана, вентиляция, компрессоры, освещение. Заряд 194 кВт·ч за восемь часов требует около 25 кВт, это немного, но нужно, чтобы эта добавка не стала новым ночным максимумом по заявленной мощности.
• Первая смена работает при солнце, вторая нет: станция снижает дневное потребление, но вечером накопитель почти не получает от неё энергии, если днём всё уходит на нагрузку.

Если энергосбытовая организация разделяет вечерний пик отдельной зоной, двухсменный цех получает от накопителя больше всего пользы на один рубль вложений. Но вывод всегда проверяется по реальному профилю: нужен график получасовых значений за год, а какие данные собрать, описано в материале о ТЭО накопителя.

Три смены: ночного провала нет

При круглосуточной работе нагрузка не падает до нуля ни ночью, ни в выходные. Для накопителя это самый тяжёлый случай по тарифной экономике.

• Заряжать накопитель в дешёвое время можно, но он добавляет 25–50 кВт к ночной нагрузке, которая и так высокая. Если ночь входит в расчёт заявленной мощности, заряд может сам стать максимумом.
• Пики «размазаны» по суткам. Накопитель срезает короткие пики пусков двигателей, компрессоров и печей, но «ровную» нагрузку в 280–300 кВт срезать невозможно: энергии хватит на пару часов.
• Арбитраж почти исчезает: разница между зонами используется только на небольшую долю потребления, а число рабочих дней вырастает примерно с 250 до 350 и больше, это единственный плюс.
• Солнце целиком потребляется на месте днём и в выходные. Накопитель для него не нужен.

Для круглосуточных производств накопитель чаще окупается не тарифом, а резервом и защитой от провалов напряжения, которые останавливают линию и стоят дороже киловатт-часов. Эта тема разобрана в статье о провалах напряжения на производстве.

Сводная таблица

Выходные и праздники: простой накопителя

В году около 365 − 250 = 115 дней, когда односменный цех стоит. В эти дни накопитель либо простаивает, либо принимает солнце от станции, если она есть. При прикидке окупаемости это стоит учитывать явно: в модели простая ошибка — умножить дневной эффект на 365 вместо 250. Для трёхсменного производства различие невелико, для односменного оно достигает трети.

Если накопитель в выходные заряжается от станции, а в рабочие дни срезает утренний пик, часть простоя можно сгладить. Если вы строите расчёт для предприятия с сезонной загрузкой, сезонность нужно закладывать так же, как сменность: месяцы простоя не приносят экономии на мощности. Что ещё влияет на итоговую экономику, показано в материалах про сетевую СЭС для бизнеса.

Частые вопросы

Можно ли оценить окупаемость, не зная тарифов?

Можно оценить структуру: сколько циклов в год, какую долю пика накопитель срежет и сколько времени простаивает. Деньги получаются, когда эти величины умножаются на ваши тарифные ставки по договору. Подставлять чужие цифры нельзя.

Для какой сменности накопитель не окупается по тарифу?

Чаще всего для круглосуточных производств с ровной нагрузкой. Там накопитель оправдан резервом и защитой от провалов, и это честнее считать как страховку, а не как экономию.

Нужен ли накопитель, если цех работает одну смену и есть солнечная станция?

Станция сама покрывает дневную нагрузку. Накопитель добавляется ради среза пиков и заряда ночью. Если пики невелики, а плата за мощность невысока, возможно, накопитель не нужен вовсе.

Как учесть сезонность?

Разбить год на месяцы по загрузке и посчитать для каждого число рабочих дней и пик. Месяцы с низким пиком почти не дают экономии на мощности, поэтому годовой итог меньше «среднемесячного» расчёта.

Короткий вывод

Для условного цеха с пиком 300 кВт накопитель 100 кВт / 215 кВт·ч делает около 250 циклов в год и отдаёт порядка 48 500 кВт·ч. При одной смене он лучше всего использует ночной заряд и срезает утренние пики. При двух работает вечерний пик, но заряд нужно проверять. При трёх тарифная выгода почти пропадает, и накопитель оправдан резервом. Любой вывод проверяется по реальному профилю нагрузки и вашему договору.