Maapiirkondades esinevate väikese võimsuskoormuse ja keerulise laadimise probleemide lahendamiseks esitab see artikkel strateegia integreeritud optilise salvestus- ja laadimisjaama ehitamiseks maapiirkondadesse ning tutvustab strateegia konkreetseid rakendusmeetodeid.
Tulemused näitavad, et optilise salvestuse ja laadimise integreeritud laadimisjaamade ehitamine linnadesse võib oluliselt parandada elektritarbimise efektiivsust ning vähendada investeerimis- ja tegevuskulusid.
Integreeritud optilise salvestus- ja laadimisjaama ehitamise olulisus
Elektriautode arvu kasvades suureneb ka laadimise nõudlus. Kui laadimist ei hallata korralikult, siis elektriautode laadimisprotsessis raiskatakse palju elektrienergiat ja see avaldab meie elektrisüsteemile suurt survet. Optilise salvestusruumi ja laadimise integreeritud laadimisjaama ehitamine saab ülaltoodud probleeme tõhusalt lahendada.
Integreeritud laadimisjaam on uus laadimisjaama režiim, mis rakendab laadimisjaamas fotogalvaanilist energiatootmise ja energia salvestamise tehnoloogiat, et pakkuda head lahendust elektriautode laadimiseks.
Selles režiimis saab fotogalvaanilist energiat otse laadimisjaama edastada võrku ühendamise kaudu ning seejärel aku laadimise abil saab elektrit elektriautodele; energiasalvestustehnoloogia on võrku hajutatud energiasalvestusseadmete kasutamine, kui kasutajal on vaja võrku elektrit tarnida. Võrreldes traditsioonilise laadimisjaamaga saab optilise salvestuse ja laadimise integreeritud laadimisjaam tõhusalt parandada elektrisüsteemi töö efektiivsust.
Optilise salvestuse ja laadimise integreeritud laadimisjaam aitab elektriautode laadimise ajal tõhusalt vähendada elektrilaengu ja töökulusid.
Selle mudeli kohaselt jätkavad PV- ja energiasalvestussüsteemid tööd kuni elektrivõrgust otsa saamiseni ning elektriautode laadimisprotsessi käigus tekkiv laeng kaetakse integreeritud laadimisjaamadest.
Kasutajate jaoks ei aita see mudel mitte ainult kulusid kokku hoida, vaid vähendab ka tõhusalt energiakulu. Tegelikus tööprotsessis saavutab optiline salvestus- ja laadimisjaam konfiguratsiooni ja ajastamise haldamise optimeerimise abil maksimaalse majandusliku ja sotsiaalse kasu.
Seetõttu võib öelda, et optilise salvestuse ja laadimise integreeritud laadimisjaam on uut tüüpi laadimisjaam, millel on head arenguväljavaated.
Maapiirkondade elektrivõrgu ehituse hetkeolukorra analüüs
Elektrivõrgu ehitus alevipiirkondades
Praegu on meie riigi maapiirkondade elektrivõrk endiselt traditsioonilise elektrivõrgu struktuuri põhises staadiumis, peamiselt õhuliinidel, jaotusvõrgu automatiseerimisel, digitaliseerimisel ja muudel kaasaegsetel tehnoloogiatel põhinevatel rakendustel, kuid ebapiisav ning enamik linnu ja külasid on endiselt elektrita. Meie riigi maapiirkondade elektrivõrgu ehitamisel on viis probleemi.
1). Jaotusvõrgu automatiseerimise madal tase mõnedes külades ja alevikes, ebatäiuslik jaotusvõrgu automatiseerimissüsteem ning jaotusvõrgu toimimise reaalajas jälgimise ja varajase hoiatamise puudumine mõjutavad tõsiselt jaotusvõrgu automatiseerimissüsteemi normaalset toimimist külades ja alevikes.
2). Jaotusliini varustusraadius on mõnes maapiirkonnas suurem, mistõttu ei saa jaotusliin varustusraadiust tõhusalt lühendada.
3). Mõnedes maapiirkondades on jaotusvõrgu struktuuril tõsine vananemisnähtus ning mõnel jaotusliinil on isegi probleeme, näiteks väike juhi ristlõige, väike juhtme läbimõõt ja seadmete vananemine.
4). Mõnes maapiirkonnas esineb reaktiivvõimsuse kompenseerimise konfiguratsioonis probleeme, näiteks ebapiisav seadmete võimsus ja reaktiivvõimsuse kompenseerimise võimekus.
5). Mõnede külade ja alevike elektrivarustusettevõtetel puudub teaduslik ja mõistlik juhtimismehhanism, planeerimis- ja projekteerimisidee ning kasutajapoolse energiatarbimise analüüs ja prognoosimine.
Valla piirkonna energiastruktuur
Maapiirkondade energiastruktuuri iseloomustab suur reostus, suur energiatarbimine ja madal efektiivsus.
Hiina majanduse kiire arenguga paraneb inimeste elatustase pidevalt, suureneb ka energiavajadus ja fossiilkütuste tarbimine, mis omakorda suurendab keskkonnareostust.
Viimastel aastatel on maapiirkondade energiastruktuuri optimeeritud ja täiustatud ning puhta energia kasutamise tase ja kogus on märkimisväärselt suurenenud.
1). Maapiirkondade kandevõime on väike ning maapiirkondade elanikel on madal energiatarve ja nad kasutavad peamiselt väikese energiatarbega elektriseadmeid.
2). Elektrisõidukite (EVS) arv maapiirkondades suureneb. Elektrisõidukid töötavad peamiselt elektrienergia abil ja kasutavad abienergia saamiseks elektrisüsteemi. Elektrisõidukite arvu suurenemine toob paratamatult kaasa elektrikoormuse suurenemise.
3). Maapiirkondade elektrivarustuse struktuur on ebamõistlik. Madala elektritarbimise, ühtse elektrivarustuse struktuuri ning teadusliku ja mõistliku planeerimise ja projekteerimise puudumise tõttu on maapiirkondades keeruline elektrienergia nõudlust rahuldada.
4). Maapiirkondades esineb tõsist ülekoormust, mõnel pool on probleeme madalpinge ja vananevate liinidega, mis mõjutavad tõsiselt elektrisüsteemi ohutut ja stabiilset toimimist.
Jaotusvõrgu elektrienergia kvaliteet valla piirkonnas
Elektrienergia kvaliteet on üks olulisi tegureid, mis mõjutab maapiirkondade elanike elukvaliteeti, ja see on ka üks peamisi probleeme, mida elektrienergiaettevõtted peavad lahendama. Praegu seisab maapiirkondade jaotusvõrgu elektrienergia kvaliteet silmitsi peamiselt järgmise kolme aspektiga.
1). Maapiirkondade elektrivõrgu pinge hälve on suur ja mõnede kasutajate pinge hälve on negatiivne.
2). Mõnes külas ja linnas on jaotusvõrgu kolmefaasilise pinge asümmeetria aste väljaspool riiklikke standardeid.
3). Maapiirkondade jaotusvõrgus esineb tõsiseid kolmefaasilise asümmeetria probleeme, mis põhjustavad kasutaja poolel elektrienergia kvaliteedi probleeme.
Integreeritud optilise salvestus- ja laadimisjaama ehituse juhtumiuuring
Maapiirkondade majandusliku arengu paremaks edendamiseks toetab riik jõuliselt uute laadimisjaamade ehitamist. Praegu on meie riigis uute laadimisjaamade ehitamisel endiselt mõningaid probleeme, näiteks laadimisjaamade keeruline asukoht, laadimisvõimaluste madal kasutusaste ja madal laadimise efektiivsus.
Sel eesmärgil on meie riik kiirendanud elektriautode laadimisjaamade ehitamist. Elektriautode laadimise probleemi lahendamiseks maapiirkondades saab maapiirkondadesse ehitada optilise salvestuse ja laadimise integreeritud laadimisjaama.
Integreeritud laadimisjaam koosneb kolmest osast: fotogalvaanilisest elektritootmissüsteemist, energiasalvestussüsteemist ja laadimisjaamast. Ehitusprotsessi käigus on vaja kõigepealt ehitada fotogalvaaniline elektritootmissüsteem ja seejärel kasutada energiasalvestussüsteemi elektriautode laadimise haldamiseks.
Lisaks on vaja laadimisjaama paigaldada vahelduvvoolu ja alalisvoolu laadimispost, et tagada elektriautode mugav laadimine.
Üldiselt on maapiirkondade majandusarengu tase suhteliselt madal, seega on optiliste salvestus- ja laadimisjaamade ehitamise kulud suhteliselt madalad. Näiteks valla majanduslik tase on riigi keskmisel tasemel ning integreeritud optiliste salvestus- ja laadimisjaamade ehitamine võib tuua head majanduslikku kasu.
1). Linnal endal on piisavalt valgusressursse ja maaressursse, mida saab täielikult ära kasutada valgusallikate ja laadimise integreeritud laadimisjaama ehitamiseks.
Integreeritud optilise salvestus- ja laadimisjaama projekteerimisel tuleks kõigepealt valida sobivad ehitusmaterjalid ja konstruktsioonivorm ning seejärel kombineerida need kohaliku geograafilise asukoha ja kliimatingimustega.
Näiteks linnas on külma kliima, piisavalt valgust ja suhteliselt palju maaressursse ning integreeritud salvestus- ja laadimisjaamade ehitamiseks saab valida fotogalvaanilised paneelid.
2). Päikesepaneelide süsteem vastutab peamiselt elektriautode laadimise eest, energiasalvestussüsteem aga elektri salvestamise eest. Päikesepaneelide süsteem ja energiasalvestussüsteem tuleks ehituse ajal mõistlikul viisil kombineerida.
Lisaks on vaja mõistlikult määrata energiasalvestussüsteemis oleva energiasalvestusaku ja -aku maht ja kogus. Aku mahtuvus tuleks määrata vastavalt elektriauto laadimisvajadusele. Üldiselt saab aku mahtuvuse määrata vastavalt elektriauto kasutusolukorrale, asukohale ja turunõudlusele. Selle põhjal tuleks elektriauto laadimisaeg ja laadimise efektiivsus mõistlikult kujundada.
3). Optilise salvestuse ja laadimise integreeritud laadimisjaam peab ka laadimisjaama erinevaid seadmeid mõistlikult konfigureerima.
Integreeritud laadimisjaama ehitamisel tuleks püüda valida kvaliteetseid ja stabiilse jõudlusega seadmeid, et vältida seadmete rikkeid ja mõjutada laadimisjaama normaalset tööd.
Lisaks saab optilise salvestusruumi ja laadimise integreeritud laadimisjaama intelligentset haldamist teostada laadimisjaama intelligentse taseme parandamise abil.
4). Pärast integreeritud laadimisjaama ehitamist on vaja läbi viia jaama vastuvõtmine ja proovikäivitus:
① See peaks olema kooskõlas riiklike standardite ja tööstusstandarditega vastuvõtmiseks;
② Kas selle konstruktsioon vastab kohalikele eeskirjadele ja kasutajate nõuetele vastuvõtmiseks;
③ See tuleks vastu võtta normaalseks tööks. Proovitöö hõlmab peamiselt järgmisi kahte aspekti: ① Tuleb testida, kas laadimisjaam vastab laadimisstandarditele ja nendega seotud normidele; ② Tuleb testida, kas laadimisjaam vastab ohutuseeskirjadele ja nendega seotud standarditele.
Optilise salvestuse ja laadimise integreeritud laadimisvaia mahutavuse konfiguratsioon
Elektriauto laadimisaega mõjutavad peamiselt elektriauto võimsus ja laadimisaeg, st aku laadimisaeg ja elektrienergia koguse laadimisaeg.
Seetõttu on vaja laadimisaega hinnata vastavalt elektriauto võimsusele. Praegu puudub meie riigis laadimispostide ühtne standard ja eri kaubamärkide laadimispostide laadimisaeg on üsna erinev, seega saame laadimispostide laadimisaja hindamiseks kasutada mõningaid meetodeid. Laadimispostid liigitati vastavalt 4H, 12h ja 16h laadimisaegadeks.
Ülaltoodud meetodi kohaselt saab hinnata laadimisposti laadimisaega ja saada erineva mahutavusega konfiguratsiooniga laadimisposti laadimisaja. Laadimispostide mahutavuse jaotamisel peaksime täielikult arvestama ka maapiirkondade elanike eripärade ja elektriautode laadimisvajadustega.
Elektriautode erinevad pingetasemed vajavad erinevat võimsust, seega vastavalt laadimisjaama seadmete konfiguratsiooni vajadustele.
Tavapärastes oludes on maapiirkondade elanike pinge 220 V ja 110 V, seega peavad laadimisjaamade ehitamisel olema varustatud vastava pingega laadimisvaiadega.
Võtame näiteks Anhui provintsi, kus tavapärastes tingimustes on maapiirkondade elamute pinge 10 kV ja 35 kV. Elektriautode võimsuse suurenemise ja laadimisaja lühenemisega väheneb järk-järgult ka keskmine laadimisaeg.
Integreeritud optilise salvestusruumi ja laadimisjaama projekt
Majandusliku kasu analüüs
Integreeritud laadimisjaam pakub nelja võimsustüüpi: 120 kW, 250 kW, 400 kW ja 600 kW. Sisemine tootlusmäär on 10,24% ja tasuvusaeg 3,65 aastat võimsuse 120 kW korral.
Kuna elektriautode arv on meie riigis väike ja laadimisnõudlus on madal, saame valida väikese võimsusega projekti integreeritud laadimisjaama ehitamiseks, et rahuldada praeguseid maapiirkondade elektriautode laadimise vajadusi.
Integreeritud optilise salvestus- ja laadimisjaama ehitus
Tehnilised raskused ja lahendused
Integreeritud optiliste salvestus- ja laadimisjaamade edasiseks arendamiseks maapiirkondades tuleb lahendada järgmised tehnilised raskused.
1). Kasutajapoolse energiasalvestussüsteemi projekteerimine ja ehitamine. Kasutajapoolse energiasalvestussüsteemi projekteerimine ja ehitamine on võtmetähtsusega integreeritud optilise salvestus- ja laadimisjaama ehitamisel maapiirkondades.
2). Fotogalvaanilise elektritootmissüsteemi ja laadimissüsteemi koordineeritud juhtimine. Maapiirkondadesse integreeritud laadimisjaama ehitamisel on vaja täielikult arvestada fotogalvaanilise elektritootmissüsteemi ja laadimissüsteemi koordineerimise ja juhtimisega. Fotogalvaanilise elektritootmissüsteemi ja laadimissüsteemi koordineeritud juhtimine hõlmab peamiselt kahte aspekti:
Ühelt poolt on see fotogalvaanilise elektritootmissüsteemi ja energiasalvestussüsteemi vaheline koordineeritud juhtimine, teiselt poolt on see fotogalvaanilise elektritootmissüsteemi ja laadimissüsteemi vaheline koordineeritud juhtimine.
Fotogalvaanilise energiatootmissüsteemi ja energiasalvestussüsteemi vahelise juhtimise koordineerimiseks saab kasutada laadimis- ja tühjenduskontrollerit, võimsusregulaatorit ja muid seadmeid.
Kui fotogalvaanilise energiatootmissüsteemi väljundvõimsus on ebapiisav, saab laadimis- ja tühjenduskontroller üleliigse võimsuse laadimisjaama õigeaegselt täiendada ning võimsusregulaatorit saab kasutada fotogalvaanilise energiatootmisvõimsuse vähendamiseks, vältides seeläbi ülelaadimist.
Lisaks saab superkondensaatorit kasutada fotogalvaaniliste energiatootmisseadmete laadimisfunktsiooni saavutamiseks.
3). Võrku ühendatud laadimisjaama juhtimisstrateegia. Tavapärastes tingimustes põhjustavad väikesemahulised elektrivõrgud maapiirkondades võrguühenduse ebastabiilsust. Maapiirkondade energiatarbimise ohutuse tagamiseks peaks võrku ühendatud kontroller juhtima ja haldama suurt hulka hajutatud elektrivarustust elektrivõrgus.
Samal ajal saab hajutatud toiteallika ühendada elektrivõrguga võrgupoolse muunduri kaudu.
Lisaks on hajutatud toiteallika koordineeritud juhtimise saavutamiseks vaja kasutada akut, superkondensaatorit ja muid seadmeid.
4). Laadimisjaama energiajaotuse juhtimisdisain. Üldiselt, kui kasutajapoolne energiasalvestusmaht on ebapiisav, saab üleliigse energia laadimisjaamale lisada kahesuunalise muunduri kaudu ning kui kasutajapoolne energiasalvestusmaht on piisav, saab fotogalvaanilise energia tootmise seadmete laadimiseks ja tühjendamiseks kasutada superkondensaatoreid.
5). Optilise salvestusruumi ja laadimisintegratsiooniga laadimisjaama käitamine, hooldus ja haldamine. Täpsemalt hõlmab see järgmisi seitset aspekti: ① Põhjaliku tööplaani koostamine; ② Asjaomase personali koolituse tugevdamine; ③ Seadmete regulaarne kontrollimine ja hooldamine; ④ Laadimisjaama käitamise juhtimissüsteemi loomine ja täiustamine; ⑤ Erinevate koolitustegevuste regulaarne korraldamine ja läbiviimine; ⑥ Laadimisjaama käitamise ja hoolduse mehhanismi loomine ja täiustamine; ⑦ Seadmete rikete õigeaegne lahendamine jne.
See artikkel analüüsib fotogalvaanilise energia tootmise ja energia salvestamise projektide tehnoloogiat ja majandust ning jõuab järeldusele, et integreeritud laadimisjaamade ehitamine maapiirkondadesse on teostatav.
Skeemil on head majanduslikud ja sotsiaalsed eelised ning see vastab Hiinas uue energiatootmistööstuse arendamise nõuetele „topeltsüsiniku” eesmärgi raames. Uute energiatootmistehnoloogiate pideva arenguga hakatakse fotogalvaanilise energia tootmise tehnoloogiat laialdasemalt kasutama ja samuti hakatakse laialdasemalt kasutama energia salvestamise tehnoloogiat.
Seetõttu peaks meie riik suurendama uuringuid uute täiustatud energiatootmistehnoloogiate, näiteks uue energia salvestamise tehnoloogia ja fotogalvaanilise energiatootmistehnoloogia kohta, et pakkuda rohkem tuge uue energiatootmistööstuse arengule.
