使用时间电价计划解释:最大化节省的挑战和解决方案

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平衡电力供需的极端波动已成为公用事业公司面临的巨大挑战。当太阳能发电达到顶峰时,净电力需求急剧下降。然后,当晚上太阳能不可用时,净需求就会激增。为了激励客户改变能源习惯,公用事业公司现在提供 TOU(使用时间)计费计划,以反映电力供需的每小时、每日和季节性波动。这意味着,当需求旺盛时(通常是下午 4 点至晚上 9 点),消费者需要支付较高的电费;而当需求下降、晚上 7 点至 4 点左右电力较为普遍时,消费者需要支付较低的电费。这些计划的费率结构可能非常复杂,尤其是对于没有经验的消费者。为了充分实现节省,他们需要分析每日和每小时的数据,并做出具有财务后果的复杂能源决策。

不断发展的电力市场

随着电动汽车和热泵等高耗能设备的日益普及,家庭消耗的电力大幅增加。 2022年,美国热泵销量超过燃气炉全电动汽车销量约占美国汽车销量的5.7% 。对于拥有至少两辆电动汽车的典型家庭来说,充电可能占家庭年用电量的 60-70%。根据通勤时间的不同,一辆电动汽车可以使家庭每月的电费增加一倍,而两辆电动汽车可以使家庭每月的电费增加两倍。

“鸭子曲线”效应

由于电网中有丰富的可再生能源,平衡全天电力供应和需求的极端变化已成为电力零售商和电网运营商面临的主要挑战。这一挑战在加州独立系统运营商 (CAISO) 2012 年创造的“鸭子曲线”中得到了体现。中午,当太阳能发电达到峰值时,净负载(减去可再生能源发电量后的预测电网负载)会急剧下降。在春季和夏季,曲线会形成“腹部”外观,随着太阳能出口的增加,曲线每年都会下沉。

从 2015 年到 2023 年,“加州鸭子曲线”效应中太阳能发电与峰值需求之间的时间不平衡不断加深。资料来源:CAISO

日落之后,当太阳能发电停止、人们下班回家时,净负荷就会激增,从而产生“鸭脖子”。这种急剧上升要求运营商调度资源来快速提高产量,这反映在电价上涨上。

展望未来,为了用太阳能为一切提供动力,消费者需要能够在白天储存能源并在晚上使用它,以避免夜间高峰电价。

新能源计费结构

凭借这些市场动态,加利福尼亚州和其他成功的太阳能市场正在鼓励消费者改变他们的习惯。他们现在提供新的可变费率计费合同,以反映不断变化的上网政策并解决能源需求和使用模式。这些计划旨在减少太阳能出口的补偿并激励太阳能存储解决方案。虽然每个州处理这个问题的方式可能有所不同,但本质上,他们都在试图将用电转移到非高峰时段,并减少高峰时段的电网输入。

固定费率计划:固定费率或单一费率计划(传统的电费计费方式)基于从电网购买或输出到电网的每千瓦时能源的统一费率。消费者无需考虑高峰或非高峰时间,因为费率都是相同的。这些计划通常可以让您高枕无忧,因为他们确切地知道每消耗或出口一千瓦时需要支付多少费用。为了激励消费者改变他们的行为,一些公用事业公司正在提供更新类型的计费合同来取代固定费率计划。

使用时间 (TOU) 计划: TOU 计划是公用事业公司推出的一种新型能源计划。它们包括全天不同时段的预设能源价格,通常包括晚间高峰时段、夜间非高峰时段以及其间的两个“平峰”时段。

在 TOU 计划中,高峰时段的费率通常较高,非高峰时段的费率较低。这使客户可以选择在特定时间购买廉价电力,例如在电力需求下降的夜间。消费者可以通过预先安排电动汽车充电和其他重负载,或者通过电网为太阳能电池充电,以在非高峰时段增加储蓄,以便在第二天早上价格上涨时使用。

在亚利桑那州,一些公用事业公司正在提供基于需求收费的计划,以激励消费者改变他们的消费习惯。这些计划为工作日下午 4 点至晚上 7 点(高峰时段)设定了较高的费率,以让人们在这些时段使用更少的能源并管理其消耗。

为了减轻电网的压力,特别是在需求急剧增加的情况下,比如在夏天的下午,成千上万的亚利桑那州人打开空调,在购买的每千瓦时电力的基础上还要收取额外的“需求费用”。这种“惩罚”适用于高峰时段消费者所需的最高电力水平(例如运行重负载电器)。此需求费用是使用计费周期内的最高平均费率计算的。

NEM 3.0 法规的影响

近年来,我们看到加利福尼亚州在美国向可持续生活转型方面处于领先地位。金州在实施净能源计量 (NEM) 2.0 法规后,太阳能安装量大幅增加,这为投资于太阳能的房主提供了有吸引力的激励措施。太阳的。

2023 年 4 月,实施了新的 NEM 3.0 法规(净计费关税或 NBT),其中包括类似于 TOU 计划的进口费率,并具有与一天中的时间、一周中的某一天和月份相关的具体费率表。为了阻止在太阳能充足的白天进行出口,定义了一组单独的出口费率,该费率也随时间、日期和月份而变化。

这种新的基于时间的能源定价是加州首次实施极端价格信号,在如此程度上影响消费者行为。根据NBT,太阳能发电在某些时期产生的价值为零。但是,在需求旺盛期间,向电网输出电力的客户可以获得极高的费率,甚至达到 3 美元/千瓦时,是平均费率的 10 倍。这可以在极端热浪期间有效提供足够的能量并减少停电。

有了这些新的分时电价,房主出售能源可以更有利可图,而购买能源的成本也更高。他们只需要考虑最佳出口时间。加州曾经是一个净计量市场,现在正在转向基于自我消费的市场。在这些条件下,日落后存储能量供个人使用更具成本效益,带有存储功能的太阳能变得非常有利。

在这个新环境中导航听起来很复杂吗?你不是一个人。

决策太多,数据太复杂而难以处理

对于自己发电的普通家庭来说,在 TOU 和 NBT 市场上充分实现节约可能相当复杂。它需要跟踪大量与能源相关的数据并做出日常决策。当然,最好在晚上费率较高时使用储存的太阳能。但是什么时候应该储存能量以及储存多少能量呢?购买电网电力什么时候有利可图?错误的决定或根本不做决定可能会付出高昂的代价。

用于最大化自我消耗的旧能源管理方法已不再足够或在经济上不可行。

使用 SolarEdge Home 管理和优化费率计划*  

SolarEdge 是全球领先的住宅太阳能系统供应商。其智能能源生态系统SolarEdge Home旨在自动实时管理家庭电力,最大限度地提高能源生产并优化节能(24/7)。

SolarEdge Home适应每个家庭的费率计划,根据内部和外部数据以及房主偏好做出数百个日常决策。它通过分析公用事业费率、家用电器、天气预报、太阳能发电和消费模式,生成每日能源计划。该计划优化能源使用并最大限度地节省资金,确定购买、出售和消耗能源最有利可图的时间。

SolarEdge Home利用全球超过 300 万个安装来开发复杂的预测算法,利用强大的云分析和机器学习来估计在给定时间内将产生多少太阳能。同时,其他算法会计算家庭全天消耗能源的时间和数量。

*等待固件升级

以新的方式使用电池以节省使用时间

由于许多房主现在正在考虑存储,SolarEdge 最近推出了SolarEdge“Rate Saver”。这种纯存储解决方案可减少设备和安装成本以及潜在的主面板升级需求,从而将房主的电池系统成本降低高达 38% ** 。 SolarEdge “Rate Saver”是一种直流耦合解决方案,可捕获截断能量(超出逆变器额定容量产生的太阳能)并将其直接存储在电池中。否则,该能量会在交流耦合系统中损失。为了提供最大的能量存储效率, “Rate Saver”还消除了交流耦合系统中的多次功率转换。

图片由 SolarEdge 提供

投资太阳能和存储解决方案有利于分时电价计划。向电网输出电力的加州人平均每千瓦时获得 5 美分。 9 月份,下午 6 点至 8 点,这些出口费率跃升至近 3 美元/千瓦时,密切管理其能源系统的房主可能会因出口剩余太阳能而获得可观的补偿。

但由于 NEM 3.0 的出口率每小时都不同,因此很难计算向电网出售太阳能的潜在收入。这就是产品选择的关键所在。为了最大限度地提高房主的盈利能力,最好的系统使用算法来确保电池在高峰时段之前自动充电,并在高峰时段“窗口”期间完全放电。

负荷转移是增加太阳能自耗的另一种方法。将洗碗机、烘干机和电动汽车充电器等高耗能电器安排在太阳能发电最高时间运行,可以帮助客户通过使用更多生产的能源来节省更多。为了满足日益增长的能源需求,随着家庭电动汽车充电需求的增加,负载转移变得至关重要。 SolarEdge使这一过程自动化,并计算充电或使用电池的最佳时间,为 NEM 3.0 下的房主提供了重大优势。

SolarEdge 的完全集成解决方案配有直流耦合电池和先进的预测算法,旨在优化不同的费率计划,使世界各地的消费者受益。它可以为家庭提供更高的能源产量,并可能通过更大的 TOU 节省和负荷转移为房主带来更快的投资回报。

**根据 SolarEdge 测试和评估

图片由 SolarEdge 提供。

Chris Thompson,SolarEdge 产品和技术营销副总裁

Chris 在公用事业规模和住宅市场的电力电子、电力和太阳能系统方面拥有 30 多年的多元化全球专业知识。自 2020 年以来,Chris 负责领导 SolarEdge 在北美的电网服务、技术营销和监管职能。

他曾在国际能源管理和自动化企业担任高级管理职务,领导不同的全球业务部门,包括电网电力、先进电力转换、UPS、电池备份和可再生能源存储以及数据中心配电。他还领导了太阳能、电池技术、燃料电池和自主设备领域的风险投资。

Chris 拥有塔夫茨大学机械和电气工程最高荣誉学士学位、芝加哥大学营销和金融 MBA 学位以及新加坡国立大学电气工程硕士学位,他曾在新加坡国立大学担任富布赖特学者。 https://www.linkedin.com/in/solarchris/

本文由 SolarEdge 赞助。

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来源:清洁技术

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