Abordant els problemes de baixa càrrega de potència i dificultat de càrrega a les zones rurals, aquest article presenta l'estratègia de construir una estació integrada d'emmagatzematge i càrrega òptica a les zones rurals i introdueix els mètodes d'aplicació concrets de l'estratègia.
Els resultats mostren que la construcció d'estacions de càrrega integrades amb emmagatzematge òptic a les ciutats pot millorar significativament l'eficiència del consum d'electricitat i pot reduir els costos d'inversió i els costos operatius.
La importància de construir una estació de càrrega i emmagatzematge òptic integrat
A mesura que augmenta el nombre de vehicles elèctrics, també augmenta la demanda de càrrega. Si no es gestiona adequadament, comportarà un gran malbaratament d'energia elèctrica en el procés de càrrega dels vehicles elèctrics i, a continuació, exercirà una gran pressió sobre el nostre sistema energètic. La construcció d'una estació de càrrega integrada amb emmagatzematge òptic pot resoldre eficaçment els problemes anteriors.
L'estació de càrrega integrada és un nou mode d'estació de càrrega que aplica tecnologia de generació d'energia fotovoltaica i emmagatzematge d'energia a l'estació de càrrega per proporcionar una bona solució per a la càrrega de vehicles elèctrics.
En aquest mode, la generació d'energia fotovoltaica es pot transmetre directament a l'estació de càrrega a través de la connexió a la xarxa i, a continuació, mitjançant la càrrega de la bateria, es pot proporcionar electricitat als vehicles elèctrics; la tecnologia d'emmagatzematge d'energia és l'ús d'equips d'emmagatzematge d'energia dispersos a la xarxa, quan l'usuari necessita proporcionar electricitat a la xarxa. En comparació amb l'estació de càrrega tradicional, l'emmagatzematge òptic i l'estació de càrrega integrades poden millorar eficaçment l'eficiència operativa del sistema elèctric.
L'estació de càrrega integrada d'emmagatzematge òptic i càrrega pot reduir eficaçment el cost de càrrega elèctrica i el cost d'operació durant el procés de càrrega dels vehicles elèctrics.
Segons aquest model, els sistemes fotovoltaics i d'emmagatzematge d'energia continuaran funcionant fins que la xarxa s'esgoti l'electricitat, i la càrrega generada durant el procés de càrrega dels vehicles elèctrics serà coberta per estacions de càrrega integrades.
Per als usuaris, aquest model no només pot estalviar costos, sinó que també redueix eficaçment el malbaratament d'energia. En el procés d'operació real, l'estació d'emmagatzematge i càrrega òptica pot aconseguir els màxims beneficis econòmics i socials optimitzant la configuració i la gestió de la programació.
Per tant, es pot dir que l'estació de càrrega integrada d'emmagatzematge i càrrega òptica és un nou tipus d'estació de càrrega amb bones perspectives de desenvolupament.
Anàlisi de la situació actual de la construcció de la xarxa elèctrica a les zones rurals
Construcció de la xarxa elèctrica a les zones municipals
Actualment, la xarxa elèctrica rural del nostre país encara es troba en la fase de l'estructura de la xarxa elèctrica tradicional, principalment amb línies aèries, automatització de la xarxa de distribució, digitalització i altres aplicacions de tecnologia moderna insuficients, la majoria de pobles i pobles encara no tenen electricitat. Hi ha cinc problemes en la construcció de la xarxa elèctrica a les zones rurals del nostre país.
1). El baix nivell d'automatització de la xarxa de distribució en alguns pobles i ciutats, el sistema d'automatització de la xarxa de distribució imperfecte i la manca de monitorització en temps real i alerta primerenca del funcionament de la xarxa de distribució afecten greument el funcionament normal del sistema d'automatització de la xarxa de distribució en pobles i ciutats.
2). El radi de subministrament de la línia de distribució és més gran en algunes zones rurals, cosa que fa que la línia de distribució no pugui escurçar el radi de subministrament de manera efectiva.
3). L'estructura de la xarxa de distribució en algunes zones rurals presenta un greu fenomen d'envelliment, i algunes línies de distribució fins i tot presenten problemes com ara una secció transversal del conductor petita, un diàmetre de cable petit i l'envelliment dels equips.
4). Hi ha alguns problemes en la configuració de la compensació de potència reactiva en algunes zones rurals, com ara la capacitat insuficient dels equips i la capacitat de compensació de potència reactiva.
5). Les empreses de subministrament d'energia d'alguns pobles i ciutats manquen de mecanismes de gestió científics i raonables, de planificació i disseny, i d'anàlisi i predicció del consum d'energia per part de l'usuari.
L'estructura energètica del municipi
L'estructura energètica a les zones rurals es caracteritza per una alta contaminació, un alt consum d'energia i una baixa eficiència.
Amb el ràpid desenvolupament de l'economia xinesa, el nivell de vida de la població continua millorant, la demanda d'energia també augmenta i el consum d'energia fòssil augmenta, cosa que provoca un augment de la contaminació ambiental.
En els darrers anys, l'estructura energètica a les zones rurals s'ha optimitzat i modernitzat, i el nivell d'utilització i la quantitat d'energia neta han augmentat evidentment.
1). La capacitat de càrrega de les zones rurals és petita, i els residents de les zones rurals tenen un baix consum d'energia i utilitzen principalment electrodomèstics de baix consum.
2). El nombre de vehicles elèctrics (EVS) a les zones rurals està augmentant. Els EVS funcionen principalment amb energia elèctrica i utilitzen el sistema d'energia elèctrica per proporcionar energia auxiliar. L'augment del nombre d'EVS inevitablement comportarà un augment de la càrrega elèctrica.
3). L'estructura del subministrament elèctric a les zones rurals és irraonable. A causa del baix consum d'electricitat, l'estructura de subministrament elèctric únic i la manca d'una planificació i un disseny científics i raonables, és difícil satisfer la demanda d'electricitat a les zones rurals.
4). Hi ha una greu sobrecàrrega a les zones rurals, algunes de les quals tenen problemes de baixa tensió i línies envellides, que afecten greument el funcionament segur i estable del sistema elèctric.
Qualitat energètica de la xarxa de distribució al municipi
La qualitat de l'energia és un dels factors importants que afecten la qualitat de vida dels residents rurals, i també és un dels principals problemes que les empreses d'energia elèctrica han de resoldre. Actualment, la qualitat de l'energia de la xarxa de distribució a les zones rurals s'enfronta principalment als tres aspectes següents del problema.
1). La desviació de voltatge de la xarxa elèctrica rural és gran, i el voltatge d'alguns usuaris presenta una desviació negativa.
2). El grau de desequilibri de la tensió trifàsica de la xarxa de distribució en alguns pobles i ciutats està fora del rang de l'estàndard nacional.
3). Hi ha greus fenòmens de desequilibri trifàsic a la xarxa de distribució a les zones rurals, que comporten problemes de qualitat de l'energia al costat de l'usuari.
Cas pràctic sobre la construcció d'una estació integrada d'emmagatzematge i càrrega òptica
Per tal de promoure millor el desenvolupament econòmic de les zones rurals, l'estat promou enèrgicament la construcció de noves estacions de càrrega d'energia. Actualment, encara hi ha alguns problemes en la construcció de noves estacions de càrrega d'energia al nostre país, per exemple, la difícil ubicació de les estacions de càrrega, la baixa utilització de les instal·lacions de càrrega i la baixa eficiència de càrrega.
Amb aquesta finalitat, el nostre país va començar a accelerar la construcció d'estacions de càrrega de vehicles elèctrics. Per tal de resoldre el problema de la càrrega de vehicles elèctrics a les zones rurals, es pot construir una estació de càrrega integrada d'emmagatzematge òptic i càrrega a les zones rurals.
L'estació de càrrega integrada consta de tres parts: sistema de generació d'energia fotovoltaica, sistema d'emmagatzematge d'energia i estació de càrrega. En el procés de construcció, cal construir primer el sistema de generació d'energia fotovoltaica i després utilitzar el sistema d'emmagatzematge d'energia per gestionar la càrrega dels vehicles elèctrics.
A més, cal instal·lar un punt de càrrega de CA i un punt de càrrega de CC a l'estació de càrrega per proporcionar comoditat per a la càrrega de vehicles elèctrics.
En general, el nivell de desenvolupament econòmic de les zones rurals és relativament baix, per la qual cosa el cost de construir estacions de càrrega i emmagatzematge òptic integrades és relativament baix. Prenent un municipi com a exemple, el nivell econòmic del municipi es troba en el nivell mitjà del país, i la construcció d'una estació de càrrega i emmagatzematge òptic integrada pot aconseguir bons beneficis econòmics.
1). La ciutat en si disposa de recursos lumínics i terrestres suficients, que es poden utilitzar plenament per construir l'estació de càrrega integrada d'emmagatzematge i càrrega de llum.
En el disseny d'una estació d'emmagatzematge i càrrega òptica integrada, primer s'han de triar els materials de construcció i la forma estructural adequats, i després combinar-los amb la ubicació geogràfica local i les condicions climàtiques per dissenyar-los.
Per exemple, a causa del clima fred de la ciutat, la llum suficient i els recursos terrestres són relativament més abundants, podeu triar panells fotovoltaics per construir una estació d'emmagatzematge i càrrega integrada.
2). El sistema fotovoltaic és principalment responsable de carregar els vehicles elèctrics, mentre que el sistema d'emmagatzematge d'energia és responsable d'emmagatzemar l'electricitat. El sistema fotovoltaic i el sistema d'emmagatzematge d'energia s'haurien de combinar de manera raonable durant la construcció.
A més, cal establir raonablement la capacitat i la quantitat de bateries d'emmagatzematge d'energia i bateries d'emmagatzematge en el sistema d'emmagatzematge d'energia. La capacitat de la bateria s'ha d'establir segons la demanda de càrrega del vehicle elèctric. En general, la capacitat de la bateria es pot determinar segons la situació d'ús, la ubicació i la demanda del mercat del vehicle elèctric. Sobre aquesta base, el temps de càrrega i l'eficiència de càrrega del vehicle elèctric s'han de dissenyar raonablement.
3). L'estació de càrrega integrada amb emmagatzematge i càrrega òptica també ha de configurar raonablement els diversos equips de l'estació de càrrega.
En la construcció de l'estació de càrrega integrada, s'ha d'intentar triar equips de bona qualitat i rendiment estable per evitar fallades de l'equip i afectar el funcionament normal de l'estació de càrrega.
A més, la gestió intel·ligent de l'emmagatzematge òptic i l'estació de càrrega integrada es pot aconseguir millorant el grau intel·ligent de l'estació de càrrega.
4). Després de la construcció de l'estació de càrrega integrada, cal dur a terme l'acceptació i la prova de funcionament de l'estació:
① Ha d'estar en línia amb els estàndards nacionals i els estàndards de la indústria per a l'acceptació;
② Si la seva construcció s'ajusta als requisits de la política local i als requisits de l'usuari per a l'acceptació;
③ S'ha d'acceptar per al seu funcionament normal. La prova de funcionament inclou principalment els dos aspectes següents: ① S'ha de comprovar si l'estació de càrrega s'ajusta als estàndards de càrrega i les normes relacionades; ② S'ha de comprovar si l'estació de càrrega s'ajusta a les normes de seguretat i les normes relacionades.
Configuració de la capacitat de la pila de càrrega integrada amb emmagatzematge òptic i càrrega
El temps de càrrega d'un vehicle elèctric es veu afectat principalment per la potència i el temps de càrrega del vehicle elèctric, és a dir, el temps de càrrega de la bateria i el temps de càrrega de la quantitat elèctrica.
Per tant, cal estimar el temps de càrrega segons la potència del vehicle elèctric. Actualment, no hi ha cap estàndard unificat per a les piles de càrrega al nostre país, i el temps de càrrega de les piles de càrrega de diferents marques és força diferent, de manera que podem utilitzar alguns mètodes per estimar el temps de càrrega de les piles de càrrega. Les piles de càrrega es van classificar segons 4H, 12h i 16h respectivament.
Segons el mètode anterior, es pot estimar el temps de càrrega de la pila de càrrega i obtenir el temps de càrrega de la pila de càrrega amb diferents configuracions de capacitat. En l'assignació de capacitat de les piles de càrrega, també hem de tenir en compte les característiques dels residents rurals i les necessitats de càrrega de vehicles elèctrics.
Els diferents nivells de voltatge dels vehicles elèctrics requereixen diferents potències, de manera que s'ajustarà a les necessitats de la configuració de l'equip de l'estació de càrrega.
En circumstàncies normals, els residents rurals tenen nivells de voltatge de 220V i 110V, per la qual cosa en la construcció d'estacions de càrrega cal equipar piles de càrrega amb els nivells de voltatge corresponents.
Prenguem com a exemple la província d'Anhui: en circumstàncies normals, els nivells de voltatge residencials rurals són de 10 kv i 35 kv. Amb l'augment de la potència dels vehicles elèctrics i la reducció del temps de càrrega, el temps mitjà de càrrega disminuirà gradualment.
Projecte d'emmagatzematge òptic integrat i estació de càrrega
Anàlisi del benefici econòmic
L'estació de càrrega integrada amb 4 tipus de potència és de 120 kW, 250 kW, 400 kW i 600 kW. Es constata que la taxa interna de retorn és del 10,24% i el període de retorn és de 3,65 anys quan la potència és de 120 kW.
A causa del reduït nombre de vehicles elèctrics i la baixa demanda de càrrega al nostre país, podem optar pel projecte de petita capacitat per construir l'estació de càrrega integrada, per tal de satisfer les necessitats actuals de càrrega de vehicles elèctrics a les zones rurals.
Construcció d'una estació integrada d'emmagatzematge òptic i càrrega
Dificultats tècniques i solucions
Cal resoldre les següents dificultats tècniques per al desenvolupament posterior d'estacions de càrrega i emmagatzematge òptic integrat a les zones rurals.
1). El disseny i la construcció del sistema d'emmagatzematge d'energia del costat de l'usuari. El disseny i la construcció del sistema d'emmagatzematge d'energia del costat de l'usuari és clau per a la construcció de l'estació integrada d'emmagatzematge i càrrega òptica a les zones rurals.
2). El control coordinat del sistema de generació d'energia fotovoltaica i del sistema de càrrega. Cal tenir en compte completament la coordinació i el control entre el sistema de generació d'energia fotovoltaica i el sistema de càrrega a l'hora de construir l'estació de càrrega integrada a les zones rurals. El control de coordinació entre el sistema de generació d'energia fotovoltaica i el sistema de càrrega inclou principalment dos aspectes:
D'una banda, és el control coordinat entre el sistema de generació d'energia fotovoltaica i el sistema d'emmagatzematge d'energia, i de l'altra, és el control coordinat entre el sistema de generació d'energia fotovoltaica i el sistema de càrrega.
El controlador de càrrega i descàrrega, el regulador de potència i altres dispositius es poden utilitzar per coordinar el control entre el sistema de generació d'energia fotovoltaica i el sistema d'emmagatzematge d'energia.
Quan la potència de sortida del sistema de generació d'energia fotovoltaica és insuficient, el controlador de càrrega i descàrrega pot reposar l'excés de potència a l'estació de càrrega a temps, i el regulador de potència es pot utilitzar per reduir la capacitat de generació fotovoltaica, evitant així la sobrecàrrega.
A més, el supercondensador es pot utilitzar per aconseguir la funció de càrrega dels equips de generació d'energia fotovoltaica.
3). Estratègia de control de connexió a la xarxa de l'estació de càrrega. En circumstàncies normals, les xarxes elèctriques a petita escala a les zones rurals provoquen inestabilitat connectada a la xarxa. Per tal de garantir la seguretat del consum d'energia a les zones rurals, un gran nombre de subministraments d'energia distribuïts a la xarxa elèctrica han de ser controlats i gestionats per un controlador connectat a la xarxa.
Al mateix temps, la font d'alimentació distribuïda es pot connectar a la xarxa elèctrica a través del convertidor del costat de la xarxa.
A més, cal fer ús de bateries, supercondensadors i altres dispositius per aconseguir el control coordinat del subministrament d'energia distribuït.
4). Disseny de control de distribució d'energia de l'estació de càrrega. En general, quan la capacitat d'emmagatzematge d'energia del costat de l'usuari és insuficient, l'excés de potència es pot afegir a l'estació de càrrega mitjançant un convertidor bidireccional, i quan la capacitat d'emmagatzematge d'energia del costat de l'usuari és suficient, es pot utilitzar supercondensadors per carregar i descarregar els equips de generació d'energia fotovoltaica.
5). El manteniment operatiu i la gestió de l'emmagatzematge òptic i l'estació de càrrega integrada. En concret, inclou els set aspectes següents: ① Formular un pla de treball sòlid; ② Enfortir la formació del personal pertinent; ③ Inspeccionar i mantenir regularment l'equip; ④ Establir i millorar el sistema de gestió d'operacions de l'estació de càrrega; ⑤ Organitzar i dur a terme regularment diverses activitats de formació; ⑥ Establir i millorar el mecanisme d'operació i manteniment de l'estació de càrrega; ⑦ Gestionar les avaries dels equips de manera oportuna, etc.
Aquest article analitza la tecnologia i l'economia dels projectes de generació i emmagatzematge d'energia fotovoltaica, i arriba a la conclusió que és factible construir l'estació de càrrega integrada en zones rurals.
El pla té bons beneficis econòmics i socials, i compleix els requisits del desenvolupament d'una nova indústria de generació d'energia sota l'objectiu "Doble carboni" a la Xina. Amb el progrés continu de la nova tecnologia de generació d'energia, la tecnologia de generació d'energia fotovoltaica s'utilitzarà més àmpliament, i la tecnologia d'emmagatzematge d'energia també s'utilitzarà més àmpliament.
Per tant, el nostre país hauria d'augmentar la recerca en noves tecnologies avançades de generació d'energia, com ara les noves tecnologies d'emmagatzematge d'energia i la tecnologia de generació d'energia fotovoltaica, per tal de donar més suport al desenvolupament d'una nova indústria de generació d'energia.
