אסטרטגיות להפחתת חיובי ביקוש עבור אתרי טעינה לרכבי חשמל בעלי הספק גבוה

אתר יכול למשוך ניצול חזק של מטענים ועדיין לבצע ביצועים כלכליים גרועים אם שיאים חודשיים אינם מנוהלים. בעיה זו מופיעה בדרך כלל לאחר ההשקה: כמה מפגשי טעינה בהספק גבוה חופפים למרווח חיוב אחד, חברת החשמל מתעדת שיא ביקוש חדש, והאתר משלם עבור זינוק זה הרבה אחרי שהתור מתפנה.

באתרי טעינה לרכב חשמלי בהספק גבוה, הסיכון הכלכלי אינו רק כמה קילוואט-שעה נמכרים. זה כמה כוח האתר שואב ברגע אחד, באיזו תדירות שיא זה חוזר, והאם תכנון הטעינה נותן למפעילים שליטה כלשהי עליו.

המטרה המעשית אינה להאט כל רכב. היא להגן על כלכלת האתר תוך מתן חווית הטעינה שהמיקום באמת צריך.

מדוע דמי הביקוש פוגעים קשות באתרי ההספק הגבוה

דמי ביקוש מבוססים בדרך כלל על צריכת ההספק הגבוהה ביותר בפרק הזמן הקצר ביותר שהאתר מגיע אליה במהלך תקופת החיוב, לעיתים קרובות על פני חלונות של 15 דקות או 30 דקות. עבור מיקום טעינה בהספק גבוה, פירוש הדבר שהרגע היקר ביותר באתר יכול להיות חשוב יותר מהיום הממוצע.

זו הסיבה שאתרי טעינת DC בהספק גבוה זקוקים למודל פעולה שונה מסביבות טעינה איטיות יותר המבוססות על שהייה. מיקום עם ניצול ממוצע מתון עדיין יכול ליצור שיא חודשי יקר אם מספר כלי רכב מתחברים בו-זמנית ומתחילים בטעינה בתפוקה מקסימלית לפני שעקומות ההספק שלהם יורדות.

התוצאה היא חוסר התאמה נפוץ: המפעילים מייעלים למהירות ותחלופה, אך תעריף חברת החשמל מעניש חפיפה לא מנוהלת. בשווקים רבים, דמי הביקוש הופכים לסעיף השורה שמחליט אם אתר טעינה מהירה מתרחב בצורה נקייה או הופך מוגבל בשוליים.

התחל עם מודל עומס, לא רשימת קניות של מטענים

צעד ההפחתה הראשון אינו בחירת דגם מטען. אלא הבנת פרופיל העומס האמיתי של האתר.

מודל זה צריך לכלול:

• מרווח החיוב של חברת החשמל וכל כללי מחגר הביקוש (demand-ratchet)
• עומס בסיס קיים של בניין או מוסך לפי שעה ביום
• קיבולת שירות זמינה ומרווח ראש של השנאי
• צבירת הגעה צפויה וריבוי טעינה מקבילית (charging concurrency)
• התנהגות עקומת טעינה אופיינית במקום הנחות לגבי הספק נקוב
• דפוסים עונתיים, חריגים לציי רכב, ושיאי אירועים מיוחדים

כאן תכנון האתר ותכנון התעריפים חייבים להיפגש. ההנחיה הרחבה יותר של PandaExo בנושא קיבולת רשת, חיבור בין-רשתי ודמי ביקוש רלוונטית מכיוון שהרבה החלטות טעינה יקרות הן למעשה החלטות ממשק מול חברת החשמל בתחפושת.

ללא מודל זה, מפעילים נוטים להגיב-יתר באחת משתי דרכים: או שהם מגדילים יתר על המידה את התשתית סביב תפוקה סימולטנית בתרחיש הגרוע ביותר, או שהם בונים גמישות חסרה ומגלים מאוחר מדי שמרווח עמוס אחד יכול לאפס את מבנה העלויות החודשי.

השווה את מנופי ההפחתה העיקריים לפני שאתה מוציא

אף טקטיקה בודדת לא פותרת כל בעיית דמי ביקוש. התמהיל המתאים תלוי בזמן שהייה, תנודתיות בתנועה, מבנה תעריפי חברת החשמל, תוכניות הרחבה, וכמה סיכון תור האתר יכול לסבול.

מנוף הפחתה	התאמה מיטבית	תועלת עיקרית	הפשרה עיקרית
מגבלות הספק האתר ואיזון עומסים דינמי	אתרים עם ביקוש משתנה וחלונות טעינה גמישים	מגביל את השיא החודשי מבלי לשנות את התצורה הפיזית	עלול להאריך זמני טעינה בתקופות עמוסות
ארונות כוח משותפים או ארכיטקטורת טעינה מקובצת	אתרים מרובי מתקנים (dispensers) שבהם לא כל רכב זקוק לתפוקה מלאה בבת אחת	מפחית את השפע השיא (coincident peak) תוך שמירה על זמינות החיבורים	פחות יעיל אם כלי רכב רבים זקוקים להספק מירבי בו-זמנית
טופולוגיה מעורבת AC ו- DC	מוסכים, מקומות עבודה, בתי מלון, קמעונאות, וסביבות שהייה מעורבות	דוחף עומסים איטיים יותר מתשתית הספק גבוה יקרה	דורש חלוקה מושכלת יותר של משתמשים וכלי רכב
אחסון אנרגיה בסוללות	אתרים המתמודדים עם קנסות שיא חוזרים או שדרוגי רשת מתעכבים	גוזם שיאי משך קצר ויכול לדחות שדרוגי רשת	מוסיף עלות הון, מורכבות בקרה, ואילוצים תפעוליים
תזמון מנוהל, הזמנות, וכללי עדיפות	ציי רכב ואתרים ציבוריים בשליטה חלקית	מיישר אספקת הספק עם הצורך התפעולי במקום אקראיות ההגעה	עובד הכי טוב כאשר ניתן להשפיע על התנהגות המשתמש
הפעלה מדורגת והרחבה מדורגת	בנייה חדשה ופריסות תיק	מונע תשלום על יכולת שיא שאינה בשימוש מוקדם מדי	דורש תכנון הרחבה ממושמע

האסטרטגיות החזקות ביותר מול דמי ביקוש בדרך כלל משלבות כמה ממנופים אלה. טעינה בהספק גבוה הופכת לחסכונית יותר כאשר מפעילים מתייחסים למהירות כמשאב מנוהל במקום למקסימום זמין באופן קבוע בכל חיבור.

הספק משותף בדרך כלל מנצח תכנון סטטי על בסיס הספק נקוב

אתרי הספק גבוה רבים מתוכננים כאילו כל מתקן (dispenser) חייב להיות מוכן לספק תפוקה מלאה באותו הרגע. בפועל, הנחה זו היא לעתים קרובות יקרה מדי. התנהגות הטעינה בפועל היא מדורגת, עקומות הטעינה יורדות, ולא כל טעינה היא קריטית תפעולית.

עבור מתקנים גדולים יותר, ארכיטקטורות כמו מערכת הטעינה הקבוצתית 240-1080kW מרובת חיבורים של PandaExo חשובות מכיוון שהן מאפשרות למפעילים לחלק מאגר כוח משותף על פני מספר מתקנים במקום להזמין תפוקה נקובה מלאה בכל תא. גישה זו יכולה לשמר את התפוקה של האתר תוך הימנעות משיאי חברת חשמל מיותרים.

יש להבין את הפשרה בכנות. הספק משותף אינו קסם. אם לאתר יש באופן קבוע מספר כלי רכב שכולם דורשים טעינה בקצב מירבי בו-זמנית, מאגר הכוח עדיין צריך להיות גדול מספיק כדי להגן על זמני ההמתנה ורמות השירות. אך כאשר הניצול אינו אחיד, הקצאת כוח קבוצתית היא לרוב אחת הדרכים המהירות ביותר לשלוט בחשיפה לשיא מבלי לצמצם את מספר החיבורים.

גודל רמות הספק נכון לזמן שהייה אמיתי

אחת הטעויות היקרות ביותר בתכנון אתרים בהספק גבוה היא בחירת תפוקת המטען כהצהרה מותגית ולא כהחלטה תפעולית. לא כל אתר זקוק לרמת ההספק הגבוהה ביותר, ולא כל רכב מרוויח ממנה באופן משמעותי.

אם חלון השהייה הממוצע ארוך יותר ממה שהניחה צוות התכנון, טעינת DC בהספק בינוני יכולה לפעמים לספק את האנרגיה הדרושה עם פחות לחץ תעריפי ועומס תשתית נמוך יותר. ההשוואה של PandaExo עצמה בנושא מטעני DC לרכב חשמלי 60kW לעומת 120kW שימושית כאן מכיוון שגודל הספק נכון עושה לרוב יותר לשליטה בעלות הביקוש מכל הגדרת תוכנה בדיעבד.

ככלל מעשי:

• מיקומי ציי רכב קריטיים למסלול וכבישים מהירים מצדיקים הספק גבוה יותר כאשר שהייה קצרה אינה נתונה למשא ומתן.
• אתרים קמעונאיים, בתי מלון, עירוניים ומסחריים עירוניים לרוב מתפקדים טוב יותר עם תמהיל מאוזן של DC מתון וזמן שהייה מנוהל.
• מוסכי ציי רכב עם חניה לילית לרוב מפחיתים עלויות בצורה היעילה ביותר על ידי שמירת טעינה בהספק גבוה רק לכלי הרכב שבאמת זקוקים להחזרה מהירה.

זו גם הסיבה שספק עם גם אפשרויות AC ו- DC וגם ניהול אנרגיה חכם לרוב קל יותר להרחבה איתו. הפחתת ביקוש היא בדרך כלל בעיית תכנון מערכת, לא בעיית מטען בודד.

השתמש בבקרות תוכנה כדי להגן על השיא החודשי

חומרה בלבד אינה פותרת חשיפה לדמי ביקוש אם לאתר אין כללי הפעלה. לאחר שמטענים מוזמנים, תוכנת האתר צריכה להחליט מי מקבל עדיפות, כמה כוח האתר יכול לשחרר בבת אחת, ומה קורה כאשר הביקוש מזנק במפתיע.

הבקרות היעילות ביותר כוללות בדרך כלל מגבלת ביקוש לאתר, תעדוף טעינות לפי שעת יציאה או קריטיות מסלול, הקצאת כוח המודעת לעקומת הטעינה, והתראות כאשר עומס הבניין בתוספת עומס המטען מתקרבים לסף. עבור אתרים ציבוריים או ציבוריים למחצה, אותות מחיר, הזמנות ולוגיקת תור יכולים גם לעזור להסיט התנהגות טעינה הרחק מהמרווחים היקרים ביותר.

כאן פלטפורמות ניהול אנרגיה חכמות הופכות לחשובות מבחינה מסחרית ולא רק טכנית. מפעילים זקוקים לראותות על פני מטענים, עומס האתר ואירועי שיא כדי שיוכלו לנהל את המקסימום החודשי במכוון במקום לגלות אותו בחשבון חברת החשמל.

אחסון סוללה עוזר במקרים ספציפיים, לא בכל המקרים

אחסון אנרגיה בסוללות הוא אחד הכלים המדוברים ביותר לטיפול בדמי ביקוש, אך הוא אינו בהכרח התשובה הנכונה. הוא עובד הכי טוב כאשר האתר סובל מאירועי שיא קצרים וחדים, כאשר שדרוגי חברת החשמל מתעכבים או יקרים, או כאשר המפעיל זקוק לגמישות במהלך שלב ההרצה.

במקרים אלה, אחסון יכול לגזום את שיא הרשת תוך שהוא עדיין מאפשר למטענים לספק הספק גבוה לזמן קצר. הוא יכול גם לתמוך ביעדי חוסן (resilience) ובשווקים מסוימים, לשפר את המקרה העסקי הרחב יותר באמצעות ארביטראז' תעריפים או ערך גיבוי.

אבל אחסון הופך פחות משכנע כאשר בעיית הביקוש של האתר היא ארוכת טווח, חוזרת ונשנית, וקרובה לתפוקות המטען המתמשכות. בתרחיש זה, הסוללה עשויה להצטרך להיות גדולה ומופעלת לעתים קרובות, מה שמשנה את הכלכלה במהירות. אנרגיה סולארית יכולה לעזור להפחית רכישות אנרגיה, אך כשלעצמה היא בדרך כלל אינה מבטיחה גיזום שיא בשעה המדויקת שבה הביקוש לטעינה מהירה הוא הגבוה ביותר.

עשה שלב בבנייה במקום להפעיל הכל בבת אחת

אחת מאסטרטגיות הפחתת דמי הביקוש הפשוטות ביותר היא תזמון רציף. ניתן לתכנן עבודות אזרחיות, צנרת תעלות (conduit runs), תכנון מיתוג, והזמנת מקום סביב מלוא הבנייה ארוכת הטווח בעוד שרק חלק מקיבולת ההספק הגבוה מופעלת ביום הראשון.

גישה זו עוזרת בשתי דרכים. ראשית, היא מגבילה את חשיפת הביקוש המוקדמת כאשר הניצול עדיין עולה. שנית, היא נותנת למפעילים זמן לצפות בדפוסי תנועה אמיתיים לפני שהם מתחייבים לשלב הבא מול חברת החשמל והציוד.

עבור בעלי תיקים, זה חשוב במיוחד. תקן תכנון התומך בהתרחבות מדורגת יכול להפחית סיכון רכש על פני מספר אתרים, מכיוון שלא כל נכס יצדיק את אותו תמהיל הספק או לוח זמנים הפעלה באותו הרגע.

שאלות רכש שמונעות טעויות יקרות

לפני התחייבות לחומרה, מארחי אתרים, ציי רכב ומתכנני רשתות טעינה צריכים לשאול סט שאלות שחורגות מתפוקת המטען.

• איזה מרווח חיוב קובע את דמי הביקוש, והאם התעריף כולל מחגרים (ratchets) או שינויים עונתיים?
• כמה עומס בניין כבר תופס את מרווח הראש של האתר בשעות שבהן המטענים יהיו העמוסים ביותר?
• כמה טעינות באמת דורשות טעינה בקצב מירבי, ובאיזו תדירות הן חופפות?
• האם הארכיטקטורה שנבחרה יכולה לחלוק כוח באופן דינמי על פני מספר חיבורים?
• באילו כללים תשתמש התוכנה כאשר מגבלת ביקוש האתר מוגעת?
• האם תצורת AC ו- DC מעורבת תפחית את עלות השיא מבלי לפגוע בחוויית המשתמש?
• האם אחסון סוללה פותר בעיית שיא במרווח קצר, מבלי מסווה אסטרטגיית רשת לא מתוכננת?
• האם הספק יכול לתמוך בהתרחבות מדורגת, ניטור ותיקנון אתרי עתידי?

אם שאלות אלה נשאלות מוקדם, הפחתת דמי ביקוש הופכת לחלק מתכנון האתר במקום לעקוף חירום לאחר ההשקה.

סיכום מעשי

אתרי טעינה לרכב חשמלי בהספק גבוה אינם שולטים בעלות על ידי הימנעות מכוח. הם שולטים בעלות על ידי החלטה היכן הספק גבוה נחוץ, היכן ניתן לשתף אותו, ומתי יש להגביל אותו.

האסטרטגיה העמידה ביותר משלבת בדרך כלל חמישה תחומים: דגמנת עומס האתר האמיתי, גודל הספק מטען נכון לזמן שהייה בפועל, שימוש בתוכנה להגדרת תקרה ולתעדוף ביקוש, הוספת אחסון רק כאשר הכלכלה היא ספציפית וניתנת להגנה, ושלב הפעלת קיבולת במקום להפעיל את מלא העתיד מוקדם מדי.

דמי ביקוש אינם רק בעיה של חברת החשמל. הם בעיה של תכנון, בקרות ורכש. אתרים המתייחסים אליהם כך נמצאים בעמדה חזקה הרבה יותר להרחיב טעינה בהספק גבוה מבלי להקריב תפוקה או כלכלת אתר.