Elkraft- og energiteknikk · batterilagring
De ekstra containerne
To simulerte batteriparker kjøres gjennom ti virkelige år med tyske strømpriser. Den ene jager hver prisforskjell, den andre priser inn sin egen slitasje, og kranen kommer til begge.
Oversikt
To identiske simulerte parker, hver på 50 MW / 100 MWh i containere med litiumjernfosfat, handler i det virkelige tyske døgnmarkedet (day-ahead) fra januar 2016 til oktober 2026 (tysk-østerriksk-luxembourgske priser fram til september 2018, deretter tysk-luxembourgske; timepriser fram til september 2025, deretter 15-minutterspriser). Hver dag driftsplanlegges med et lineært program som kjenner prisene i døgnmarkedet for den dagen. Parken til venstre tar hver prisforskjell som er større enn omformingstapene. Parken til høyre løser det samme problemet, men for hver megawattime den lader ut, betaler den en slitasjepris som vi utleder fra aldringsmodellen. Prisforskjeller som er for små til å betale for den slitasjen, lar den være.
En publisert aldringsmodell for LFP-celler (Naumann et al., kalenderaldring 2018, syklusaldring 2020) følger hver container. Kalendertapet avhenger av tid, temperatur og ladetilstand. Syklustapet avhenger av syklusdybde og strømrate, og hver halvsyklus i ladetilstandskurven telles. Hver gang den nyttbare energien i en park faller under målet på 100 MWh, legges det til en ny container som starter aldringen som ny. I filmen setter en kran ned hver av dem den dagen simuleringen legger den til.
Resultatet er mindre dramatisk enn den vanlige fortellingen. Å prise inn slitasjen fikk parken til høyre til å lade ut 11 % mindre energi, og hver av containerne dens kom uker til måneder senere. Likevel trengte begge parkene like mange: seks. Omtrent halvparten av kapasitetstapet er kalenderaldring, som fortsetter mens et batteri står stille. Begge parkene handler bare i døgnmarkedet, i en simulering som pristaker med perfekt forhåndskunnskap om prisene for hver dag. Reelle lagringsinntekter kommer også fra balansemarkedene og intradagmarkedet.
Hva vi bygde
- En driftsplanlegging dag for dag av to parker på 50 MW / 100 MWh over 3 951 dager med virkelige døgnmarkedspriser fra SMARD, som et lineært program løst med HiGHS.
- En strategi som priser inn aldring: slitasjeprisen per utladet MWh er utledet fra den samme modellen for syklusaldring og en oppgitt kostnad for å erstatte kapasitet.
- Aldringsmodellen for kalender- og syklusaldring av LFP fra Naumann et al., brukt per containerkohort, med telling av halvsykluser i ladetilstandskurven.
- En utvidelsesregel som legger til en container på 5 MWh hver gang den nyttbare energien faller under 100 MWh, der hver nye container eldes fra sin egen installasjonsdato.
- En deterministisk 3D-film der hvitt lys er energien som strømmer gjennom stativene, smaragdgrønt viser andelen energi parken til høyre lot være å handle, og hver container lander på sin simulerte dato.
Teknologistakk
Python, NumPy, pandas, SciPy (lineær programmering med HiGHS), three.js (WebGL), headless opptak med Playwright, FFmpeg.
Tall
| Tall | Slik målte vi det |
|---|---|
| 6 og 6 ekstra containere; i parken som priser inn slitasje, kom hver av dem 44 til 196 dager senere. | Målt i simuleringen: datoene da den nyttbare energien i hver park først falt under 100 MWh. Forutsetninger: 5 MWh per container, 110 MWh ved start (22 containere), celler ved 25 °C, en prishistorikk fra 1. januar 2016 til 25. oktober 2026. |
| 11 % mindre utladet energi (670 GWh mot 595 GWh) for under 1 % av inntektene fra døgnmarkedet (31,1 mill. euro mot 30,9 mill. euro). | Summert over alle 3 951 simulerte dager. Forutsetninger: perfekt forhåndskunnskap om hver dags priser i døgnmarkedet, 87 % virkningsgrad tur–retur, en slitasjepris på 3,8 euro/MWh, kun inntekter fra døgnmarkedet. Den øvre grensen inkluderer avviket fra vår løsning for lading/utlading uten MILP. |
| 27,9 % mot 27,2 % tapt kapasitet for en opprinnelig container etter 10,8 år: 14,3 prosentpoeng fra kalenderaldring i begge parkene, 13,6 mot 12,9 fra syklusaldring. | Dette er modellresultatet for de 22 første containerne på den siste simulerte dagen. |
Priser: Bundesnetzagentur | SMARD.de, lisensiert under CC BY 4.0. Aldringsmodell: Naumann et al., Journal of Energy Storage 17 (2018) og Journal of Power Sources 451 (2020).
