Ciljajući na probleme niskog opterećenja i otežanog punjenja u ruralnim područjima, ovaj rad predlaže strategiju izgradnje integrirane optičke stanice za pohranu i punjenje u ruralnim područjima, te predstavlja konkretne metode primjene strategije.
Rezultati pokazuju da izgradnja optičkih stanica za pohranu i punjenje s integriranim sustavom u gradovima može značajno poboljšati učinkovitost potrošnje električne energije, te smanjiti investicijske i operativne troškove.
Važnost izgradnje integrirane optičke stanice za pohranu i punjenje
Kako se broj električnih vozila povećava, raste i potražnja za punjenjem. Ako se ne upravlja pravilno, to će dovesti do velike količine rasipanja električne energije u procesu punjenja električnih vozila, a zatim i do velikog pritiska na naš elektroenergetski sistem. Izgradnja optičke stanice za pohranu i punjenje s integriranim punjenjem može efikasno riješiti gore navedene probleme.
Integrisana stanica za punjenje je novi način rada stanice za punjenje koji primjenjuje tehnologiju fotonaponske proizvodnje energije i skladištenja energije na stanici za punjenje kako bi se obezbijedilo dobro rješenje za punjenje električnih vozila.
U ovom načinu rada, fotonaponska energija može se direktno prenositi do stanice za punjenje putem mreže, a zatim punjenjem baterije može obezbijediti električnu energiju za električna vozila; Tehnologija skladištenja energije je korištenje opreme za skladištenje energije raspršene u mreži, kada korisnik treba da obezbijedi električnu energiju u mrežu. U poređenju sa tradicionalnom stanicom za punjenje, integrisana stanica za punjenje sa optičkim skladištenjem i punjenjem može efikasno poboljšati operativnu efikasnost elektroenergetskog sistema.
Integrisana stanica za punjenje optičkih uređaja za pohranu i punjenje može efikasno smanjiti troškove električnog punjenja i operativne troškove tokom procesa punjenja električnih vozila.
Prema ovom modelu, fotonaponski sistemi i sistemi za skladištenje energije će nastaviti da rade sve dok mreža ne potroši električnu energiju, a naboj generisan tokom procesa punjenja električnih vozila će biti pokriven integrisanim stanicama za punjenje.
Za korisnike, ovaj model ne samo da može uštedjeti troškove, već i efikasno smanjiti rasipanje energije. U stvarnom procesu rada, optička stanica za pohranu i punjenje može postići maksimalne ekonomske i društvene koristi optimizacijom konfiguracije i upravljanja rasporedom.
Stoga se može reći da je integrirana stanica za punjenje optičkih uređaja za pohranu i punjenje novi tip stanice za punjenje s dobrim izgledima za razvoj.
Analiza trenutne situacije izgradnje elektroenergetske mreže u ruralnim područjima
Izgradnja elektroenergetske mreže u općinskim područjima
Trenutno, elektroenergetska mreža u ruralnim područjima naše zemlje još uvijek je u fazi tradicionalne strukture elektroenergetske mreže, uglavnom zasnovane na nadzemnim vodovima, automatizaciji distributivne mreže, digitalizaciji i drugim nedovoljnim primjenama moderne tehnologije, te većina gradova i sela još uvijek nema struju. Postoji pet problema u izgradnji elektroenergetske mreže u ruralnim područjima naše zemlje.
1). Nizak nivo automatizacije distributivne mreže u nekim selima i gradovima, nesavršen sistem automatizacije distributivne mreže i nedostatak praćenja u realnom vremenu i ranog upozorenja o radu distributivne mreže, ozbiljno utiču na normalan rad sistema automatizacije distributivne mreže u selima i gradovima.
2). Radijus snabdijevanja distributivnom linijom je veći u nekim ruralnim područjima, što onemogućava distributivnoj liniji da efikasno skrati radijus snabdijevanja.
3). Struktura distributivne mreže u nekim ruralnim područjima ima ozbiljan fenomen starenja, a neki distributivni vodovi čak imaju i probleme kao što su mali presjek provodnika, mali promjer žice i starenje opreme.
4). U nekim ruralnim područjima postoje neki problemi u konfiguraciji kompenzacije reaktivne snage, kao što su nedovoljan kapacitet opreme i kapacitet kompenzacije reaktivne snage.
5). Preduzeća za snabdijevanje električnom energijom u nekim selima i gradovima nemaju naučni i razuman mehanizam upravljanja, ideje za planiranje i projektovanje, kao ni analizu i predviđanje potrošnje energije od strane korisnika.
Energetska struktura područja općine
Energetsku strukturu u ruralnim područjima karakterizira visoko zagađenje, visoka potrošnja energije i niska efikasnost.
S brzim razvojem kineske ekonomije, životni standard ljudi nastavlja da se poboljšava, a potražnja za energijom također raste, a velika potrošnja fosilnih goriva rezultira sve većim zagađenjem okoliša.
Posljednjih godina, energetska struktura u ruralnim područjima je optimizirana i unaprijeđena, a nivo iskorištenosti i količina čiste energije su se očigledno povećali.
1). Nosivost ruralnih područja je mala, a stanovnici ruralnih područja imaju nisku potrošnju energije i uglavnom koriste električne uređaje male snage.
2). Broj električnih vozila (EVS) u ruralnim područjima je u porastu. EVS se uglavnom pokreću električnom energijom i koriste elektroenergetski sistem za obezbjeđivanje pomoćne energije. Povećanje broja EVS-a neminovno će rezultirati povećanjem električnog opterećenja.
3). Struktura snabdijevanja električnom energijom u ruralnim područjima je nerazumna. Zbog niske potrošnje električne energije, jedinstvene strukture snabdijevanja električnom energijom i nedostatka naučnog i razumnog planiranja i projektovanja, teško je zadovoljiti potražnju za električnom energijom u ruralnim područjima.
4). U ruralnim područjima postoji ozbiljno preopterećenje, a neka od njih imaju problema s niskim naponom i starenjem vodova, što ozbiljno utiče na siguran i stabilan rad elektroenergetskog sistema.
Kvalitet električne energije u distributivnoj mreži u području naselja
Kvalitet električne energije je jedan od važnih faktora koji utiču na kvalitet života stanovnika ruralnih područja, a ujedno je i jedan od glavnih problema koje elektroprivredna preduzeća moraju riješiti. Trenutno se kvalitet električne energije u distributivnoj mreži u ruralnim područjima uglavnom suočava sa sljedeća tri aspekta problema.
1). Odstupanje napona ruralne elektroenergetske mreže je veliko, a napon nekih korisnika pokazuje negativno odstupanje.
2). Stepen neuravnoteženosti trofaznog napona distributivne mreže u nekim selima i gradovima je izvan raspona nacionalnog standarda.
3). U ruralnim područjima postoje ozbiljne pojave trofazne neravnoteže u distributivnoj mreži, što dovodi do problema s kvalitetom električne energije na strani korisnika.
Studija slučaja o izgradnji integrirane optičke stanice za pohranu i punjenje
Kako bi se bolje promovisao ekonomski razvoj ruralnih područja, država snažno promoviše izgradnju novih energetskih punionica. Trenutno još uvijek postoje neki problemi u izgradnji novih energetskih punionica u našoj zemlji, na primjer, teško lociranje punionica, niska iskorištenost kapaciteta za punjenje i niska efikasnost punjenja.
U tom cilju, naša zemlja je počela ubrzavati izgradnju stanica za punjenje električnih vozila. Kako bi se riješio problem punjenja električnih vozila u ruralnim područjima, u ruralnim područjima mogu se izgraditi integrirane stanice za punjenje i optičko skladištenje energije.
Integrisana stanica za punjenje sastoji se od tri dijela: fotonaponskog sistema za proizvodnju energije, sistema za skladištenje energije i stanice za punjenje. U procesu izgradnje, potrebno je prvo izgraditi fotonaponski sistem za proizvodnju energije, a zatim koristiti sistem za skladištenje energije za upravljanje punjenjem električnih vozila.
Osim toga, potrebno je postaviti AC i DC punjač u stanici za punjenje kako bi se osigurala udobnost punjenja električnih vozila.
U cjelini, nivo ekonomskog razvoja ruralnih područja je relativno nizak, tako da su troškovi izgradnje integriranih stanica za punjenje optičkih uređaja relativno niski. Uzimajući za primjer općinu, ekonomski nivo općine je na srednjem nivou u zemlji, a izgradnja integrirane stanice za punjenje optičkih uređaja može postići dobre ekonomske koristi.
1). Sam grad ima dovoljno resursa za svjetlo i zemljišnih resursa, koji se mogu u potpunosti iskoristiti za izgradnju integrirane stanice za punjenje i skladištenje svjetla.
Prilikom projektovanja integrirane optičke stanice za pohranu i punjenje, prvo treba odabrati odgovarajuće građevinske materijale i strukturni oblik, a zatim ih kombinovati s lokalnim geografskim položajem i klimatskim uvjetima prilikom projektovanja.
Na primjer, zbog hladne klime, dovoljno svjetla i relativno većih zemljišnih resursa, grad može odabrati fotonaponske panele za izgradnju integrirane stanice za skladištenje i punjenje.
2). Fotonaponski sistem je uglavnom odgovoran za punjenje električnih vozila, dok je sistem za skladištenje energije odgovoran za skladištenje električne energije. Fotonaponski sistem i sistem za skladištenje energije trebaju se kombinovati na razuman način tokom izgradnje.
Osim toga, potrebno je razumno postaviti kapacitet i količinu baterija za skladištenje energije i baterija za skladištenje energije u sistemu za skladištenje energije. Kapacitet baterije treba postaviti prema potrebama za punjenjem električnog vozila. Općenito, kapacitet baterije može se odrediti prema situaciji korištenja, lokaciji i tržišnoj potražnji električnog vozila. Na osnovu toga, vrijeme punjenja i efikasnost punjenja električnog vozila trebaju biti razumno dizajnirani.
3). Integrisana stanica za punjenje optičkih uređaja za pohranu i punjenje također treba razumno konfigurirati različitu opremu stanice za punjenje.
Prilikom izgradnje integrirane stanice za punjenje treba pokušati odabrati kvalitetnu i stabilnu opremu kako bi se izbjegao kvar opreme i utjecalo na normalan rad stanice za punjenje.
Osim toga, inteligentno upravljanje optičkim skladištenjem i punjenjem integrirane stanice za punjenje može se ostvariti poboljšanjem inteligentnog stepena stanice za punjenje.
4). Nakon izgradnje integrirane stanice za punjenje, potrebno je izvršiti prijem i probni rad stanice:
① Trebalo bi da bude u skladu sa nacionalnim standardima i industrijskim standardima radi prihvatanja;
② Da li je njegova konstrukcija u skladu sa lokalnim propisima i zahtjevima korisnika za prihvatanje;
③ Trebalo bi prihvatiti normalan rad. Probni rad uglavnom uključuje sljedeća dva aspekta: ① Treba testirati da li stanica za punjenje ispunjava standarde punjenja i srodne norme; ② Treba testirati da li stanica za punjenje ispunjava sigurnosne propise i srodne standarde.
Konfiguracija kapaciteta integriranog punjenja optičkog prostora za pohranu i punjenje
Vrijeme punjenja električnog vozila uglavnom je pod utjecajem snage i vremena punjenja električnog vozila, odnosno vremena punjenja baterije i vremena punjenja količine električne energije.
Stoga je potrebno procijeniti vrijeme punjenja prema snazi električnog vozila. Trenutno u našoj zemlji ne postoji jedinstveni standard za punjače, a vrijeme punjenja punjača različitih marki je prilično različito, tako da možemo koristiti neke metode za procjenu vremena punjenja punjača. Punjači su klasificirani prema 4H, 12h i 16h respektivno.
Prema gore navedenoj metodi, može se procijeniti vrijeme punjenja punjača i dobiti vrijeme punjenja punjača s različitom konfiguracijom kapaciteta. Prilikom raspodjele kapaciteta punjača, trebamo u potpunosti uzeti u obzir karakteristike ruralnog stanovništva i potrebe za punjenjem električnih vozila.
Različiti nivoi napona električnih vozila zahtijevaju različitu snagu, pa se prema potrebama konfiguracije opreme stanice za punjenje prilagođavaju potrebama.
U normalnim okolnostima, seoski stanovnici imaju naponske nivoe od 220V i 110V, tako da prilikom izgradnje stanica za punjenje potrebno je opremiti šipove za punjenje odgovarajućim naponskim nivoima.
Uzmimo za primjer provinciju Anhui, u kojoj su pod normalnim okolnostima naponski nivoi u ruralnim stambenim područjima 10 kV i 35 kV. S povećanjem snage električnih vozila i smanjenjem vremena punjenja, prosječno vrijeme punjenja će se postepeno smanjivati.
Projekat integrisane optičke stanice za pohranu i punjenje
Analiza ekonomske koristi
Integrisana stanica za punjenje sa 4 vrste snage je 120kW, 250kW, 400kW i 600kW. Utvrđeno je da je interna stopa povrata 10,24%, a period povrata investicije 3,65 godina kada je snaga 120kW.
Zbog malog broja električnih vozila i niske potražnje za punjenjem u našoj zemlji, možemo se odlučiti za projekat malog kapaciteta za izgradnju integrirane stanice za punjenje, kako bismo zadovoljili trenutne potrebe ruralnih područja za punjenje električnih vozila.
Izgradnja integrirane optičke stanice za pohranu i punjenje
Tehničke poteškoće i rješenja
Za dalji razvoj integrisanih optičkih skladišta i stanica za punjenje u ruralnim područjima potrebno je riješiti sljedeće tehničke poteškoće.
1). Projektovanje i izgradnja sistema za skladištenje energije na strani korisnika. Projektovanje i izgradnja sistema za skladištenje energije na strani korisnika ključna je za izgradnju integrisane optičke stanice za skladištenje i punjenje u ruralnim područjima.
2). Koordinirana kontrola fotonaponskog sistema za proizvodnju energije i sistema za punjenje. Prilikom izgradnje integrirane stanice za punjenje u ruralnim područjima, neophodno je u potpunosti razmotriti koordinaciju i kontrolu između fotonaponskog sistema za proizvodnju energije i sistema za punjenje. Koordinirana kontrola između fotonaponskog sistema za proizvodnju energije i sistema za punjenje uglavnom uključuje dva aspekta:
S jedne strane, to je koordinirana kontrola između fotonaponskog sistema za proizvodnju energije i sistema za skladištenje energije, a s druge strane, to je koordinirana kontrola između fotonaponskog sistema za proizvodnju energije i sistema za punjenje.
Kontroler punjenja i pražnjenja, regulator snage i drugi uređaji mogu se koristiti za koordinaciju upravljanja između fotonaponskog sistema za proizvodnju energije i sistema za skladištenje energije.
Kada je izlazna snaga fotonaponskog sistema za proizvodnju energije nedovoljna, višak energije se može pravovremeno dopuniti stanici za punjenje pomoću kontrolera punjenja i pražnjenja, a regulator snage se može koristiti za smanjenje kapaciteta fotonaponske proizvodnje, čime se izbjegava prekomjerno punjenje.
Osim toga, superkondenzator se može koristiti za postizanje funkcije punjenja fotonaponske opreme za proizvodnju energije.
3). Strategija upravljanja stanicama za punjenje povezanim na mrežu. U normalnim okolnostima, male elektroenergetske mreže u ruralnim područjima dovode do nestabilnosti mreže. Kako bi se osigurala sigurnost potrošnje energije u ruralnim područjima, veliki broj distribuiranih izvora napajanja u elektroenergetskoj mreži trebao bi biti kontroliran i upravljan pomoću kontrolera povezanog na mrežu.
Istovremeno, distribuirano napajanje može se spojiti na električnu mrežu putem pretvarača na strani mreže.
Osim toga, potrebno je koristiti baterije, superkondenzatore i druge uređaje kako bi se postigla koordinirana kontrola distribuiranog napajanja.
4). Dizajn upravljanja distribucijom energije stanice za punjenje. Općenito, kada kapacitet skladištenja energije na strani korisnika nije dovoljan, višak energije se može dodati stanici za punjenje putem dvosmjernog pretvarača, a kada je kapacitet skladištenja energije na strani korisnika dovoljan, upotreba superkondenzatora može se koristiti za punjenje i pražnjenje fotonaponske opreme za proizvodnju energije.
5). Rad, održavanje i upravljanje optičkim skladištenjem i integrisanom stanicom za punjenje. Konkretno, uključuje sljedećih sedam aspekata: 1. Formulisanje dobrog plana rada; 2. Jačanje obuke relevantnog osoblja; 3. Redovni pregled i održavanje opreme; 4. Uspostavljanje i poboljšanje sistema upravljanja radom stanice za punjenje; 5. Redovno organizovanje i provođenje različitih aktivnosti obuke; 6. Uspostavljanje i poboljšanje mehanizma rada i održavanja stanice za punjenje; 7. Pravovremeno rješavanje kvarova opreme itd.
Ovaj rad analizira tehnologiju i ekonomiju projekata proizvodnje energije iz fotonaponskih sistema i skladištenja energije te donosi zaključak da je izvodljivo izgraditi integriranu stanicu za punjenje u ruralnim područjima.
Šema ima dobre ekonomske i društvene koristi i ispunjava zahtjeve razvoja nove industrije proizvodnje energije u okviru cilja „Dvostrukog ugljika“ u Kini. S kontinuiranim napretkom nove tehnologije za proizvodnju energije, tehnologija proizvodnje fotonaponske energije će se sve više koristiti, a tehnologija skladištenja energije će se također sve više koristiti.
Stoga bi naša zemlja trebala povećati istraživanja naprednih novih tehnologija za proizvodnju energije, kao što su nove tehnologije skladištenja energije i tehnologije proizvodnje fotonaponske energije, kako bi pružila veću podršku razvoju nove industrije proizvodnje energije.
