Face aux problèmes de faible puissance et de difficulté de recharge dans les zones rurales, cet article propose une stratégie de construction de stations intégrées de stockage et de recharge optiques dans ces zones, et présente les méthodes d'application concrètes de cette stratégie.
Les résultats montrent que la construction de stations de recharge optiques intégrées dans les villes peut améliorer considérablement l'efficacité de la consommation d'électricité et réduire les coûts d'investissement et d'exploitation.
L'importance de construire une station intégrée de stockage et de recharge optique
Avec l'augmentation du nombre de véhicules électriques, la demande en recharge croît. Une mauvaise gestion de cette demande engendre un gaspillage important d'énergie électrique lors de la recharge, exerçant ainsi une forte pression sur notre réseau électrique. La construction de stations de recharge intégrant stockage optique et recharge permet de résoudre efficacement ces problèmes.
La station de recharge intégrée est un nouveau modèle de station de recharge qui utilise la technologie de production d'énergie photovoltaïque et de stockage d'énergie pour offrir une solution efficace de recharge pour les véhicules électriques.
Dans ce mode, l'énergie photovoltaïque produite est directement acheminée vers la borne de recharge via le réseau électrique. La recharge de la batterie permet ensuite d'alimenter les véhicules électriques. Le stockage d'énergie repose sur l'utilisation d'équipements répartis sur le réseau, permettant ainsi à l'utilisateur de fournir de l'électricité à ce dernier lorsque nécessaire. Comparée aux bornes de recharge traditionnelles, la borne de recharge intégrant stockage et charge optiques améliore significativement l'efficacité opérationnelle du réseau électrique.
La station de recharge intégrée de stockage et de recharge optiques permet de réduire efficacement le coût de la recharge électrique et les coûts d'exploitation lors du processus de recharge des véhicules électriques.
Dans ce modèle, les systèmes photovoltaïques et de stockage d'énergie continueront de fonctionner jusqu'à épuisement du réseau électrique, et la charge générée lors de la recharge des véhicules électriques sera prise en charge par des stations de recharge intégrées.
Pour les utilisateurs, ce modèle permet non seulement de réaliser des économies, mais aussi de réduire efficacement le gaspillage d'énergie. En pratique, la station de stockage et de recharge optique peut maximiser ses avantages économiques et sociaux grâce à une gestion optimisée de sa configuration et de sa planification.
On peut donc affirmer que la station de recharge intégrée avec stockage optique et charge est un nouveau type de station de recharge présentant de bonnes perspectives de développement.
Analyse de la situation actuelle de la construction du réseau électrique dans les zones rurales
Construction du réseau électrique dans les zones urbaines
À l'heure actuelle, le réseau électrique rural de notre pays repose encore sur une structure traditionnelle, principalement composée de lignes aériennes. L'automatisation du réseau de distribution, la numérisation et l'application d'autres technologies modernes restent insuffisantes, et la plupart des villes et villages sont toujours privés d'électricité. La construction du réseau électrique dans les zones rurales de notre pays se heurte à cinq problèmes majeurs.
1) Le faible niveau d'automatisation du réseau de distribution dans certains villages et villes, le système d'automatisation imparfait du réseau de distribution et le manque de surveillance en temps réel et d'alerte précoce du fonctionnement du réseau de distribution affectent sérieusement le fonctionnement normal du système d'automatisation du réseau de distribution dans les villages et les villes.
2) Le rayon d'action de la ligne de distribution est plus grand dans certaines zones rurales, ce qui empêche la ligne de distribution de réduire efficacement le rayon d'action.
3) La structure du réseau de distribution dans certaines zones rurales présente un grave phénomène de vieillissement, et certaines lignes de distribution ont même des problèmes tels qu'une petite section de conducteur, un petit diamètre de fil et le vieillissement des équipements.
4) Il existe certains problèmes dans la configuration de la compensation de puissance réactive dans certaines zones rurales, tels qu'une capacité d'équipement et une capacité de compensation de puissance réactive insuffisantes.
5) Les entreprises de fourniture d'électricité dans certains villages et villes manquent de mécanismes de gestion scientifique et raisonnable, d'idées de planification et de conception, ainsi que d'analyse et de prévision de la consommation d'électricité du côté de l'utilisateur.
La structure énergétique de la zone urbaine
La structure énergétique des zones rurales est caractérisée par une forte pollution, une forte consommation d'énergie et une faible efficacité.
Avec le développement rapide de l'économie chinoise, le niveau de vie de la population continue de s'améliorer, la demande en énergie augmente également, entraînant une forte consommation d'énergies fossiles et, par conséquent, une pollution environnementale croissante.
Ces dernières années, la structure énergétique des zones rurales a été optimisée et modernisée, et le niveau d'utilisation et la quantité d'énergie propre ont sensiblement augmenté.
1) La capacité de charge des zones rurales est faible, et les résidents des zones rurales ont une faible consommation d'énergie et utilisent principalement des appareils électriques de faible puissance.
2) Le nombre de véhicules électriques (VE) en milieu rural est en augmentation. Ces VE fonctionnent principalement à l'électricité et utilisent le réseau électrique comme source d'énergie auxiliaire. L'augmentation du nombre de VE entraînera inévitablement une hausse de la demande en électricité.
3) La structure de l'approvisionnement en électricité dans les zones rurales est inadaptée. En raison de la faible consommation d'électricité, de la structure unique du réseau et du manque de planification et de conception rationnelles, il est difficile de satisfaire la demande en électricité dans ces zones.
4) Il existe une surcharge importante dans les zones rurales, dont certaines souffrent de problèmes de basse tension et de lignes vieillissantes, ce qui affecte gravement le fonctionnement sûr et stable du système électrique.
Qualité de l'énergie du réseau de distribution dans la zone urbaine
La qualité de l'électricité est un facteur important qui influe sur la qualité de vie des populations rurales et constitue un enjeu majeur pour les entreprises du secteur. Actuellement, la qualité de l'électricité sur le réseau de distribution en zone rurale est principalement confrontée aux trois problématiques suivantes.
1) L'écart de tension du réseau électrique rural est important, et la tension de certains utilisateurs présente un écart négatif.
2) Le degré de déséquilibre de la tension triphasée du réseau de distribution dans certains villages et villes dépasse les normes nationales.
3) Il existe de graves phénomènes de déséquilibre triphasé dans le réseau de distribution des zones rurales, ce qui entraîne des problèmes de qualité de l'énergie du côté de l'utilisateur.
Étude de cas sur la construction d'une station intégrée de stockage et de recharge optique
Afin de mieux promouvoir le développement économique des zones rurales, l'État encourage activement la construction de nouvelles bornes de recharge pour véhicules électriques. Actuellement, la construction de ces bornes en Chine se heurte encore à certains problèmes, tels que la difficulté d'implantation, la faible utilisation des infrastructures et le faible rendement de la recharge.
À cette fin, notre pays a accéléré la construction de bornes de recharge pour véhicules électriques. Afin de résoudre le problème de la recharge des véhicules électriques dans les zones rurales, des stations de recharge intégrées, combinant stockage optique et recharge, peuvent y être construites.
La station de recharge intégrée se compose de trois parties : un système de production d’énergie photovoltaïque, un système de stockage d’énergie et la station de recharge elle-même. Lors de sa construction, il est nécessaire de mettre en place d’abord le système de production d’énergie photovoltaïque, puis d’utiliser le système de stockage d’énergie pour gérer la recharge des véhicules électriques.
De plus, il est nécessaire d'installer des bornes de recharge CA et CC dans la station de recharge afin de faciliter la recharge des véhicules électriques.
Globalement, le niveau de développement économique des zones rurales étant relativement faible, le coût de construction de stations de recharge optiques intégrées y est également relativement bas. Prenons l'exemple d'une commune dont le niveau de développement économique se situe dans la moyenne nationale : la construction d'une telle station peut y générer des retombées économiques intéressantes.
1) La ville elle-même dispose de ressources lumineuses et foncières suffisantes, qui peuvent être pleinement utilisées pour construire la station de charge intégrée de stockage et de recharge de la lumière.
Lors de la conception d'une station intégrée de stockage et de recharge optique, il convient d'abord de choisir les matériaux de construction et la forme structurelle appropriés, puis de tenir compte de la situation géographique et des conditions climatiques locales pour la conception.
Par exemple, dans cette ville, grâce à son climat froid, son ensoleillement suffisant et ses ressources foncières relativement abondantes, il est possible d'opter pour des panneaux photovoltaïques afin de construire une station intégrée de stockage et de recharge.
2) Le système photovoltaïque assure principalement la recharge des véhicules électriques, tandis que le système de stockage d'énergie stocke l'électricité produite. Lors de la construction, il convient de combiner judicieusement le système photovoltaïque et le système de stockage d'énergie.
De plus, il est nécessaire de dimensionner correctement la capacité et le nombre de batteries de stockage d'énergie au sein du système. La capacité des batteries doit être adaptée aux besoins de charge du véhicule électrique. En général, elle peut être déterminée en fonction des conditions d'utilisation, du lieu et de la demande du marché. Sur cette base, le temps et l'efficacité de charge du véhicule électrique doivent être optimisés.
3) La station de recharge intégrée de stockage et de charge optique doit également configurer de manière raisonnable les différents équipements de la station de recharge.
Lors de la construction d'une station de recharge intégrée, il convient de privilégier des équipements de bonne qualité et aux performances stables afin d'éviter les pannes et de préserver le bon fonctionnement de la station.
De plus, la gestion intelligente du stockage optique et de la station de recharge intégrée peut être réalisée en améliorant le degré d'intelligence de la station de recharge.
4) Après la construction de la station de recharge intégrée, il est nécessaire de procéder à la réception et à l'essai de la station :
① Elle doit être conforme aux normes nationales et aux normes industrielles pour être acceptée ;
② Si sa construction est conforme aux exigences de la politique locale et aux exigences d'acceptation des utilisateurs ;
③ Son fonctionnement normal doit être validé. La phase d'essai comprend principalement les deux aspects suivants : ① Vérifier la conformité de la borne de recharge aux normes de recharge et aux réglementations en vigueur ; ② Vérifier la conformité de la borne de recharge aux réglementations et aux normes de sécurité en vigueur.
configuration de capacité de borne de recharge intégrée pour le stockage et la charge optiques
Le temps de charge d'un véhicule électrique est principalement influencé par la puissance et le temps de charge du véhicule, c'est-à-dire le temps de charge de la batterie et le temps de charge de la quantité d'électricité.
Il est donc nécessaire d'estimer le temps de charge en fonction de la puissance du véhicule électrique. Actuellement, il n'existe pas de norme unifiée pour les bornes de recharge dans notre pays, et le temps de charge varie considérablement d'une marque à l'autre. C'est pourquoi nous utilisons différentes méthodes d'estimation. Les bornes de recharge sont classées selon leur durée de charge : 4 h, 12 h et 16 h.
Selon la méthode décrite ci-dessus, le temps de charge des bornes de recharge peut être estimé, et il est possible de déterminer le temps de charge pour différentes configurations de capacité. Lors de l'allocation de la capacité des bornes de recharge, il convient également de prendre pleinement en compte les caractéristiques des résidents ruraux et leurs besoins en matière de recharge de véhicules électriques.
Les différents niveaux de tension des véhicules électriques nécessitent une puissance différente, il faut donc adapter la configuration des équipements de la station de recharge en fonction de ces besoins.
Dans des circonstances normales, les résidents ruraux disposent de niveaux de tension de 220 V et 110 V ; par conséquent, lors de la construction de stations de recharge, il est nécessaire d'équiper les bornes de recharge de niveaux de tension correspondants.
Prenons l'exemple de la province d'Anhui : en temps normal, les niveaux de tension dans les zones résidentielles rurales sont de 10 kV et 35 kV. Avec l'augmentation de la puissance des véhicules électriques et la réduction du temps de charge, le temps de charge moyen diminuera progressivement.
Projet de station de stockage optique et de recharge intégrée
analyse des avantages économiques
La station de recharge intégrée, disponible en quatre puissances (120 kW, 250 kW, 400 kW et 600 kW), présente un taux de rendement interne de 10,24 % et un délai d'amortissement de 3,65 ans pour une puissance de 120 kW.
Compte tenu du faible nombre de véhicules électriques et de la faible demande de recharge dans notre pays, nous pouvons opter pour un projet de petite capacité pour la construction de la station de recharge intégrée, afin de répondre aux besoins actuels en recharge des véhicules électriques dans les zones rurales.
Construction d'une station intégrée de stockage et de recharge optique
Difficultés techniques et solutions
Les difficultés techniques suivantes doivent être résolues pour le développement ultérieur des stations intégrées de stockage et de recharge optiques dans les zones rurales.
1) Conception et construction du système de stockage d'énergie côté utilisateur. La conception et la construction de ce système sont essentielles à la mise en place de stations intégrées de stockage et de recharge optiques en milieu rural.
2) La gestion coordonnée du système de production d'énergie photovoltaïque et du système de recharge. Lors de la construction d'une station de recharge intégrée en zone rurale, il est essentiel de prendre pleinement en compte la coordination et la gestion entre le système de production d'énergie photovoltaïque et le système de recharge. Cette coordination repose principalement sur deux aspects :
D'une part, il s'agit du contrôle coordonné entre le système de production d'énergie photovoltaïque et le système de stockage d'énergie ; d'autre part, il s'agit du contrôle coordonné entre le système de production d'énergie photovoltaïque et le système de charge.
Un contrôleur de charge et de décharge, un régulateur de puissance et d'autres dispositifs peuvent être utilisés pour coordonner la commande entre le système de production d'énergie photovoltaïque et le système de stockage d'énergie.
Lorsque la puissance de sortie du système de production d'énergie photovoltaïque est insuffisante, l'excédent d'énergie peut être restitué à la station de charge en temps voulu par le contrôleur de charge et de décharge ; le régulateur de puissance peut être utilisé pour réduire la capacité de production photovoltaïque, évitant ainsi la surcharge.
De plus, le supercondensateur peut être utilisé pour assurer la fonction de charge des équipements de production d'énergie photovoltaïque.
3) Stratégie de contrôle des bornes de recharge connectées au réseau. En temps normal, les petits réseaux électriques des zones rurales sont sujets à une instabilité de la connexion au réseau. Afin de garantir la sécurité de l'alimentation électrique dans ces zones, un grand nombre de bornes de recharge distribuées doivent être contrôlées et gérées par un système de contrôle connecté au réseau.
Dans le même temps, l'alimentation électrique distribuée peut être connectée au réseau électrique via le convertisseur côté réseau.
De plus, il est nécessaire d'utiliser des batteries, des supercondensateurs et d'autres dispositifs pour assurer le contrôle coordonné de l'alimentation électrique distribuée.
4) Conception du système de contrôle de la distribution d'énergie de la station de recharge. En général, lorsque la capacité de stockage d'énergie côté utilisateur est insuffisante, l'excédent d'énergie peut être injecté dans la station de recharge via un convertisseur bidirectionnel ; en revanche, lorsque cette capacité est suffisante, des supercondensateurs peuvent être utilisés pour charger et décharger l'équipement de production d'énergie photovoltaïque.
5) Exploitation, maintenance et gestion de la station de recharge intégrée pour le stockage et la charge optiques. Plus précisément, cela comprend les sept aspects suivants : ① Élaborer un plan de travail rigoureux ; ② Renforcer la formation du personnel concerné ; ③ Inspecter et entretenir régulièrement les équipements ; ④ Mettre en place et améliorer le système de gestion de l’exploitation de la station de recharge ; ⑤ Organiser et mener régulièrement des formations ; ⑥ Mettre en place et améliorer le mécanisme d’exploitation et de maintenance de la station de recharge ; ⑦ Intervenir rapidement en cas de panne d’équipement, etc.
Cet article analyse la technologie et l'économie des projets de production d'énergie photovoltaïque et de stockage d'énergie, et conclut qu'il est possible de construire des stations de recharge intégrées dans les zones rurales.
Ce programme présente des avantages économiques et sociaux significatifs et répond aux exigences du développement du secteur de la production d'énergie nouvelle dans le cadre de l'objectif de « double émission de carbone » en Chine. Avec les progrès constants des technologies de production d'énergie nouvelle, l'utilisation de l'énergie photovoltaïque et des technologies de stockage d'énergie se généralisera.
Par conséquent, notre pays devrait intensifier la recherche sur les technologies de pointe de production d'énergie nouvelle, telles que les technologies de stockage d'énergie nouvelle et les technologies de production d'énergie photovoltaïque, afin de soutenir davantage le développement de l'industrie de la production d'énergie nouvelle.
