ТЭО накопителя: какие данные собрать до расчёта
Расчёт накопителя для предприятия начинается не с выбора шкафа, а с получасового графика нагрузки за год. Месячные счета показывают, сколько энергии потреблено, но не показывают, когда и какими пиками, — а именно от формы графика зависит, что накопитель сможет срезать и сколько это даст. Вторая половина исходных данных — договор электроснабжения, список ответственных нагрузок, схема и место. Разбираем, что собрать и что из этого получится.
Получасовой график нагрузки
Это главный документ. График за год с шагом 30 минут — это 365 × 48 = 17 520 значений активной мощности и столько же реактивной. Взять его можно из автоматизированной системы учёта предприятия, у энергоснабжающей организации или из памяти счётчика, если тот хранит профиль мощности; глубина хранения указана в паспорте счётчика.
Почему нужен именно год: нагрузка меняется по сезонам. Отопление и освещение зимой, кондиционирование и холод летом, сезонное производство — месяц наблюдений этого не покажет. Если на объекте есть солнечная станция, её график выработки запрашивают отдельно с тем же шагом.
Чем плохи средние значения, показывает простой пример. Два цеха потребляют за восьмичасовую смену по 2 400 кВт·ч. Первый берёт ровно 300 кВт всю смену. Второй — 250 кВт семь часов и 650 кВт один час: 250 × 7 + 650 × 1 = 2 400 кВт·ч. В счёте за энергию они неразличимы. Но первому срезать нечего, а у второго час в сутки нагрузка на 400 кВт выше базовой — и это либо работа для накопителя, либо повод пересмотреть режим оборудования.
Если профиля нет, на ввод ставят временный регистратор на две-четыре недели и масштабируют результат по месячным счетам. Это оценка, а не расчёт, и в отчёте так и должно быть написано.
Договор электроснабжения и тариф
От условий договора зависит, за счёт чего накопитель вообще может экономить. Из договора и приложений к нему выписывают:
- вид тарифа: одноставочный, где оплачиваются только киловатт-часы, или двухставочный, где отдельно оплачивается мощность и отдельно энергия;
- как определяется оплачиваемая мощность: какая величина заявлена, в какие часы она контролируется и что происходит при превышении;
- есть ли дифференциация по зонам суток и каковы границы зон;
- условия по реактивной мощности;
- разрешённую к использованию мощность и границу балансовой принадлежности.
Ставки тарифа берут из действующих документов на дату расчёта; подставлять в расчёт цифры из прошлогодней презентации нельзя.
Дальше логика простая. При одноставочном тарифе без зон суток накопитель не экономит ни на мощности, ни на сдвиге потребления — остаются резерв и использование собственной генерации. При двухставочном появляется главный источник экономии: снижение оплачиваемой мощности за счёт среза пиков. При зонном тарифе добавляется перенос потребления из дорогих часов в дешёвые.
Полный перечень исходных данных
| Данные | Где взять | Что это даёт в расчёте |
|---|---|---|
| Получасовой график активной и реактивной мощности за 12 месяцев | система учёта, энергоснабжающая организация, счётчик | форму пиков, мощность и ёмкость накопителя |
| Договор электроснабжения, вид тарифа | служба главного энергетика, бухгалтерия | источники экономии |
| Заявленная и разрешённая мощность, фактические максимумы | договор, счета за год | порог среза, возможность снизить заявку |
| Перечень ответственных нагрузок: мощность, пусковые токи, допустимый перерыв | технологи, энергетик | мощность и время резерва |
| Журнал отключений: дата, длительность, последствия | оперативные журналы | оценку ущерба от простоев |
| Однолинейная схема | проектная и исполнительная документация | точку подключения, защиту, объём работ |
| План площадки и помещений | генплан, осмотр на месте | шкаф или контейнер, кабельные трассы |
| Данные о собственной генерации | мониторинг солнечной станции, паспорт генератора | излишки, режимы совместной работы |
| Планы развития на несколько лет | руководство | запас по мощности и ёмкости |
| Финансовые условия: источник средств, горизонт расчёта | финансовая служба | срок окупаемости и чувствительность |
Ответственные нагрузки и цена простоя
Для резерва нужен не общий список оборудования, а перечень того, что обязано работать при отключении. По каждой позиции записывают рабочую мощность, пусковой ток, допустимый перерыв питания — ноль, секунды или минуты — и нужное время автономии.
Вторая часть — цена отключения. Выдумывать её за заказчика нельзя, но методика одна: недовыпуск продукции за время простоя, брак незавершённых изделий, порча сырья, время перезапуска линии, которое нередко дольше самого отключения, штрафы по договорам поставки. Умножив ущерб от одного события на число событий в год из журнала отключений, получают сумму, с которой сравнивают стоимость резерва. Без этой суммы резерв остаётся покупкой «на всякий случай», и обосновать его невозможно.
Схема и место установки
По однолинейной схеме определяют, куда подключать накопитель: какие вводы и трансформаторы есть на объекте, как устроены секции шин и автоматический ввод резерва, где есть свободные присоединения, каковы номиналы аппаратов и токи короткого замыкания, где стоит учёт. От точки подключения зависит и то, какие нагрузки окажутся под резервом, и стоимость кабельных работ.
По месту проверяют основание и допустимую нагрузку, подъезд для крана или манипулятора, длину кабельной трассы до щита, расстояния до зданий, риск подтопления и температурный режим. Требования к размещению литиевых накопителей разобраны в материале о пожарной безопасности; в ТЭО их учитывают заранее, потому что перенос площадки на стадии проекта меняет смету.
Что получается из этих данных
Расчётная модель проходит по графику получас за получасом: нагрузка выше порога — накопитель разряжается, ниже — заряжается, с учётом его мощности, ёмкости, КПД и границ заряда. На выходе получают:
- мощность и ёмкость накопителя, а значит и их соотношение — 0,5C или 1C;
- новый график потребления из сети и новую величину мощности, которую можно заявлять;
- годовой эффект по статьям: мощность, сдвиг по зонам, собственная генерация, предотвращённый ущерб;
- число циклов в год и прогноз снижения ёмкости;
- срок окупаемости и его чувствительность к тарифу и стоимости оборудования.
Пример на условных числах. Порог среза — 400 кВт. В самый тяжёлый день года превышение держится 1,5 часа, в среднем 50 кВт, в максимуме 80 кВт. Мощность накопителя — 80 кВт. Энергия: 50 × 1,5 = 75 кВт·ч, ёмкость 75 ÷ 0,9 ÷ 0,95 ≈ 87,7 кВт·ч плюс запас на старение. Годовой эффект по мощности: 80 кВт × ставка платы за мощность × 12 месяцев. Ставку берут из договора. Как строится расчёт дальше, показано в руководстве по срезу пиков.
Один пропущенный пик
Если оплачиваемая мощность определяется по максимуму за расчётный период, один несрезанный пик — батарея не успела зарядиться, шкаф был на обслуживании — может свести на нет экономию за весь этот период. Поэтому в ТЭО считают не средний день, а худший, и закладывают запас. Как именно определяется мощность для расчётов, записано в договоре.
Когда ТЭО честно показывает «не нужно»
- График ровный, пиков над базовой нагрузкой почти нет.
- Тариф одноставочный без зон суток, а отключения редкие и обходятся дёшево.
- «Пик» длится шесть-восемь часов: это не пик, а рабочая смена, и ёмкость под неё получится огромной.
- Пик создаёт одна установка, запуск которой можно сдвинуть организационно. Это бесплатно, и начинать стоит с этого.
Такой результат — тоже результат: он экономит предприятию деньги. Типичные случаи собраны в разборе «Когда накопитель не нужен».
Частые вопросы
Можно ли посчитать накопитель по месячным счетам?
Только порядок величины для резерва. Срез пиков и сдвиг потребления по месячным данным не считаются: в них нет ни высоты пиков, ни их длительности.
Кто должен делать расчёт — поставщик или независимый специалист?
Поставщик делает его охотно, но он заинтересован в продаже. Достаточно попросить расчётную модель с допущениями и проверить ключевые: порог среза, КПД, прогноз снижения ёмкости, принятый рост тарифа. Общий порядок работы описан в статье про энергоаудит и проектирование.
Нужно ли такое обоснование для небольшого накопителя на 30–50 кВт·ч?
В упрощённом виде. Хватит графика за один-два характерных месяца, списка резервируемых нагрузок и проверки точки подключения. Чем меньше система, тем меньше оправдан долгий сбор данных.
Короткий вывод
Обоснование накопителя — это модель его работы на реальном графике предприятия при реальных условиях договора. Нужны получасовой профиль за год, тариф и заявленная мощность, перечень ответственных нагрузок с ценой простоя, однолинейная схема и площадка. Если поставщик называет срок окупаемости, не запросив график нагрузки, перед вами оценка порядка, а не расчёт.