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社区和问答

来自变速热泵的网格服务

凯文·克瑞克|发布了一般的问题

在麻省理工学院和普渡最近的实验已经表明,变速热泵可向电网提供辅助服务。实验涉及无管迷你分裂,特别是,虽然类似的实验已经在商业建筑变速风扇来完成。最大的想法是,通过提供这些服务,暖通设备可以(一)挣钱,和(b)帮助更多的风能和太阳能发电并入电网。

典型的目标服务是频率调节,这涉及在网格运营商的请求中逐秒扰动功耗。网格运营商使用频率调节来平衡负载或可再生生成的波动。随着时间的推移,功率扰动快速和平均到零,因此它们在区域温度下造成微小波动。区域热质量基本上用作低通滤波器。

链接到一些研究:

https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7268771.
https://www.sciencearirect.com/science/article/pii/s0378778818321571.
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7001102.

我对你的问题:这看起来像是个好主意吗?

缺点:(1)潜在的收入非常小 - 每年每次热泵25%至50美元。(2)目前尚不清楚添加磨损和撕裂持续上下延长的磨损如何影响热泵救生人员和维护成本,或者如何在没有空缺保证的情况下进行。

上升空间:(1)小的收入仍然是收入和更先进的热泵已经有大多数必要的通信和控制能力。(2)实验表明更快,从热更准确的性能泵比大多数发电厂提供。(3)电网运营商为了整合更多的风能和太阳能发电需要更多的配套服务,使价格和收入有可能上升。

这个问题可能有点遥远了GBA,但我知道有些人在这里有动手与这些单位的经验。我感兴趣的是你的看法。

答案

  1. 专家成员
    达娜·迪斯特||#1

    上升/下降的数量并不是真正添加磨损和撕裂 - 它没有什么类似于打开/关闭时发生的事情。从那个角度来看,这不是一个坏主意。

    调制率的速度和准确性并不重要,而不是大多数发电厂 - 电厂不是竞争对手。智能汽车充电器,网格意识热水器和电网电池是竞争。虽然可以使用调制热泵用于那些目的,但电压​​和频率辅助网格服务可能会更好地以较低的成本和智能汽车充电器更好地服务,虽然热泵可能仍然超过“够好了”。

    不要指望这些服务的收入随着时间的推移而上升。即使在相当实质的可变输出可再生能源渗透,一个大电网电池也可能远远消除辅助服务的价值和定价,因为大南澳大利亚特斯拉经验表明:

    https://www.utilitydive.com/news/south-australias-grid-service-costs-slashed-90-by-tesla-battery/523436/

    https://www.greentechmedia.com/articles/read/has-teslas-big-australian-battery-killed-the-business-case-for-more

    无论是一款大电池,10,000家汇总智能汽车充电器100万迷你分裂,提供这些服务的边际成本都非常小,所以期待竞争激烈的竞争。Tesla的快速充电网络的一个斜坡收入是他们在网格服务的地方和区域电力市场中收集的。几年前,一些壁街道猜测特斯拉从网格服务中取得了比他们在汽车销售的边际占据了大量更多。

    用于竞标进入能力市场的聚集热泵也可能是另一个收入涓涓细流,也许是更广泛的竞争。

  2. 专家成员
    Zephyr7.||#2

    我不认为这为特别有用的,我与电力系统的很多作品的EE。让我们用例如密歇根州东南部的电网,其中有11000兆瓦的发电装机容量。让我们假设你的minisplit使用大约1千瓦运行的所有出来的时候,因为它使得数学容易。你minisplit是在这一地区的发电量0.00000009%。比方说,我们有10万个参与minisplit业主。所有这些的总现在是发电量的0.009%。That’s with all of them running all out, which can’t go for very long before you get uncomfortable, so we need a capacity factor in reverse, let’s call that 10%, so now we can use a maximum of 0.0009% of the installed generating capacity. That’s not enough to really make any difference, is so small as to be immeasurable at utility scale.

    你基本上谈论的是可调度的负载。这意味着可以在线带来的负载,以吸取不超过任何地方的超出电量。在交流电源系统上,过量的产生导致频率上升。当负载超过生成时,频率下降。北美的标称功率频率是60Hz,但如果您要测量该频率准确(实验室等级)设备,您可以看到线频通常如此略低于60Hz。这是故意的。

    风速和太阳能不像常规一代那样可预测。这意味着它们可以具有需要补偿的生产短期变化,以保持电网上的系统稳定性。通常,这是通过所谓的“旋转储备”完成的,这是正在运行但正在运行的发生器,以便它们实际上不会将电力放入网格中。如果需要更多容量,可以在相对较短的时间段内调整这些发电机,以提供所需的化妆容量,以便丢失其他生成(太阳能多云的日子,以及传统植物的意外关闭,或者丢失传输线)。非常短的术语额外的容量通常是从可以快速推动的达峰发电机中的。

    好的,我们可以看到网格在线携带额外的一代而无需很多麻烦。负载不同。电力公司无法在线致力于在线加载,因此需要超越多余的时间。这是在严重的情况下通过“过度的继电器”来处理,如果网格频率太快地升起,则脱离线。这是一个大问题。由于频率相关的系统稳定性问题,大型级联停电往往很大,往往很大。

    目前可以在线快速审理的唯一载荷的抽水蓄能电站,它用权力去水泵到一个更高的水库储存的能量供以后使用。有极少数的这些设施在那里。想到这些为可反向操作过一个水电站,然后像一个大的水电池。

    有几个限制minisplits可调负荷的用处大问题:最大的是没有电流控制系统。无控制系统意味着没有办法来管理负载。其他问题是负载的总量是有限的,因为人只能忍受这么多多余的加热或在他们的房子冷却。最后,负载太小,做多,并没有真正需要高速的变化,因为电网是非常大的。一个巨大的缓慢移动物体的事情。这需要大量的加快步伐或减缓它自己的,所以它相对免受小型,快速的波动。

    达纳是正确的,电动车充电器更加有用这里。一个典型的汽车充电周期可能会在3千瓦以上8小时,它的稳定在那个时间段。此负载可以在晚上的时候有多余的发电用(我有我的这种方式配置,因为夜间电价要低得多)运行。公用事业规模的电池也简单,使用更加简单控制系统,更稳定和可预测的承载能力来实现。

    账单

  3. 凯文·克瑞克||#3

    谢谢你的Tesla Links,Dana。我听说规定市场可能有点薄,但南澳大利亚经历真的让人驾驶。

    能力市场肯定有趣。我认为他们不选择每个地区的需求侧资源,但在它们(PJM是一个主要示例)的情况下,潜在的收入似乎与来自频率调节的潜在收入相当。呼吁紧急需求响应不常见,因此每年热泵聚集器可以每年为每年供应50美元,因为在紧急情况下可缩减负载。

    需求响应调度会持续一两个小时,虽然。谈到热泵小或关闭那么久肯定会造成一定的温度漂移和不适,为此,乘客应当予以赔偿。或者,也许漂移可以通过预充电热质量来缓解...

    1. 专家成员
      达娜·迪斯特||#4

      >“需求响应调度会持续一两个小时,不过,较长的翻转热泵小或关闭该铁定造成一定的温度漂移和不适,为此,乘客应当予以赔偿。”

      确切地。这就是为什么聚集EV充电器和热水器需求响应和容纳市场比空间加热更合适的/冷却热泵。更大的负载,而不是时间敏感。

      大多数能力市场的时间要求超过几个小时。敲回你的调制水平1000 btu / hr 2-6小时通常不会是一个舒适的问题,但它也只有〜100瓦的迷你拆分。

  4. 凯文·克瑞克||#5

    @Bill,感谢彻底的答复。

    我同意这里涉及的尺度是令人生畏的。系统运营商通常需要最小容量100 kW进入辅助服务市场。(这是在Nyiso,Caiso和PJM;我认为它在别的地方更高。)我跑了一些模拟,表明一吨热泵可能会贡献大约150倍的柔性电容,平均每年。所以我们谈论在市场上发挥的汇总1000迷你分裂。

    良好的观点也涉及的小能量能力。能量容量取决于允许的温度波动和负载的热质量。Ballpark估计:1,000平方英尺的条件空间(包括空气和任何光/紧密耦合的热质量)在设定点上方或下方的允许温度摆动的每度F值为约1千瓦瓦。那是蓄热的;等效电存储容量较小,通过热泵的警察系数较小。

    长话短说:一吨迷你分拆,服务1000平方英尺,允许+/- 1 f的温度摆动,(大致,平均每年)电池150 W / 250 WH电池。

    小马铃薯与电动汽车或电阻热水器相比!

    1. 专家成员
      Zephyr7.||#6

      >“长话短说:一吨迷你分体式服务1,000平方英尺,允许+/- 1 f的温度摆动,是(大致,平均每年)电池150 w / 250 wh。”

      这与12V 20Ah电池大致相同,因此您的房屋中大致相同的能量存储方式是一个小型电脑UPS或大约1/4的典型汽车起动电池。不是很多。

      很多聪明的智能电力件在实用规模中不是很实用。加州确实往往更容易容纳小型系统,但它是由于那里的监管环境而不是关于网格的任何东西。由于允许其中一些东西的任务,系统运营商实际上存在问题。

      我真的在配电系统的演变方面,允许避免某些大负载(电动汽车充电器和空调大部分)最有意义。汽车充电器由于存储的能量相对较大而持有最新的承诺。我没有看到这种存储的能量用于网格支持(将电源送回网格),但我认为它对于负载调平(整天晚上的系统负载)是有用的。

      真正的网格尺度蓄电层理想地由泵送存储系统处理,其次是公用尺度电池系统,通常不会以非常小的单位分布。分布式小能源有很多系统问题。我认为Tesla的电池系统用于电网支持真的很有意义。对于高容量系数的大型集中系统,总体运营效率往往更高,而不是对于分布式的小系统,其中一切都以低平均容量因子运行。

      账单

  5. 凯文·克瑞克||#7

    符号,账单。

    迷你分裂'高警察真的很有趣,实际上使它们对智能电网的东西不那么吸引人。电阻加热器的电力和​​能量容量比其用于配送相同负载的良好热泵3-4倍。

    不过,我认为任何智能电负载都存在效率和灵活性之间的紧张。

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