Co obxectivo de abordar os problemas da baixa carga de potencia e a dificultade de carga nas zonas rurais, este artigo propón a estratexia de construción dunha estación de carga e almacenamento óptico integrado nas zonas rurais e introduce os métodos de aplicación concretos da estratexia.
Os resultados amosan que a construción de estacións de carga integradas con almacenamento óptico nas cidades pode mellorar significativamente a eficiencia do consumo de electricidade e pode reducir os custos de investimento e os custos operativos.
A importancia de construír unha estación de carga e almacenamento óptico integrado
A medida que aumenta o número de vehículos eléctricos, tamén aumenta a demanda de carga. Se non se xestiona axeitadamente, provocará un gran desperdicio de enerxía eléctrica no proceso de carga dos vehículos eléctricos e, polo tanto, exercerá unha gran presión sobre o noso sistema enerxético. A construción dunha estación de carga integrada de almacenamento óptico e carga pode resolver eficazmente os problemas anteriores.
A estación de carga integrada é un novo modo de estación de carga que aplica tecnoloxía de xeración de enerxía fotovoltaica e almacenamento de enerxía á estación de carga para proporcionar unha boa solución para a carga de vehículos eléctricos.
Neste modo, a xeración de enerxía fotovoltaica pode transmitirse directamente á estación de carga a través da conexión á rede e, ao cargar a batería, pode subministrar electricidade para vehículos eléctricos. A tecnoloxía de almacenamento de enerxía é o uso de equipos de almacenamento de enerxía dispersos na rede cando o usuario necesita subministrar electricidade á rede. En comparación coa estación de carga tradicional, a estación de carga integrada con almacenamento óptico e carga pode mellorar eficazmente a eficiencia operativa do sistema eléctrico.
A estación de carga integrada de almacenamento e carga ópticos pode reducir eficazmente o custo da carga eléctrica e o custo de operación durante o proceso de carga dos vehículos eléctricos.
Segundo este modelo, os sistemas fotovoltaicos e de almacenamento de enerxía continuarán funcionando ata que a rede se esgote sen electricidade, e a carga xerada durante o proceso de carga dos vehículos eléctricos será cuberta por estacións de carga integradas.
Para os usuarios, este modelo non só pode aforrar custos, senón que tamén reduce eficazmente o desperdicio de enerxía. No proceso de funcionamento real, a estación de almacenamento e carga óptica pode acadar os máximos beneficios económicos e sociais ao optimizar a configuración e a xestión da programación.
Polo tanto, pódese dicir que a estación de carga integrada de almacenamento e carga óptica é un novo tipo de estación de carga con boas perspectivas de desenvolvemento.
Análise da situación actual da construción de redes eléctricas nas zonas rurais
Construción de redes eléctricas en zonas municipais
Na actualidade, a rede eléctrica das zonas rurais do noso país aínda se atopa na fase da estrutura tradicional da rede eléctrica, baseada principalmente en liñas aéreas, automatización da rede de distribución, dixitalización e outras aplicacións de tecnoloxía moderna que son insuficientes, polo que a maioría das vilas e aldeas aínda carecen de electricidade. Existen cinco problemas na construción da rede eléctrica nas zonas rurais do noso país.
1). O baixo nivel de automatización da rede de distribución nalgunhas aldeas e vilas, o sistema de automatización da rede de distribución imperfecto e a falta de monitorización en tempo real e alerta temperá do funcionamento da rede de distribución afectan gravemente o funcionamento normal do sistema de automatización da rede de distribución en aldeas e vilas.
2). O radio de subministración da liña de distribución é maior nalgunhas zonas rurais, o que fai que a liña de distribución non poida acurtar o radio de subministración de forma eficaz.
3). A estrutura da rede de distribución nalgunhas zonas rurais presenta un grave fenómeno de envellecemento e algunhas liñas de distribución mesmo presentan problemas como unha pequena sección transversal do condutor, un pequeno diámetro do cable e o envellecemento dos equipos.
4). Existen algúns problemas na configuración da compensación de potencia reactiva nalgunhas zonas rurais, como a capacidade insuficiente dos equipos e a capacidade de compensación de potencia reactiva.
5). As empresas de subministración de enerxía nalgunhas aldeas e vilas carecen de mecanismos de xestión científicos e razoables, de planificación e ideas de deseño, e de análise e predición do consumo de enerxía por parte do usuario.
A estrutura enerxética do municipio
A estrutura enerxética nas zonas rurais caracterízase por unha alta contaminación, un alto consumo de enerxía e unha baixa eficiencia.
Co rápido desenvolvemento da economía chinesa, o nivel de vida da poboación segue mellorando, a demanda de enerxía tamén está a aumentar e o consumo de enerxía fósil aumenta, o que resulta nun aumento da contaminación ambiental.
Nos últimos anos, a estrutura enerxética nas zonas rurais optimizouse e mellorouse, e o nivel de utilización e a cantidade de enerxía limpa aumentaron notablemente.
1). A capacidade de carga das zonas rurais é pequena e os residentes destas zonas teñen un baixo consumo de enerxía e empregan principalmente electrodomésticos de baixa potencia.
2). O número de vehículos eléctricos (EVS) nas zonas rurais está a aumentar. Os EVS funcionan principalmente con enerxía eléctrica e empregan o sistema de enerxía eléctrica para proporcionar enerxía auxiliar. O aumento no número de EVS resultará inevitablemente nun aumento da carga eléctrica.
3). A estrutura do subministro eléctrico nas zonas rurais é irracional. Debido ao baixo consumo de electricidade, á estrutura de subministro eléctrico única e á falta de planificación e deseño científicos e razoables, é difícil satisfacer a demanda de electricidade nas zonas rurais.
4). Existe unha grave sobrecarga nas zonas rurais, algunhas das cales presentan problemas de baixa tensión e liñas envellecidas, o que afecta gravemente o funcionamento seguro e estable do sistema eléctrico.
Calidade da rede de distribución eléctrica no municipio
A calidade da enerxía é un dos factores importantes que afectan á calidade de vida dos residentes rurais e tamén é un dos principais problemas que as empresas de enerxía eléctrica deben resolver. Na actualidade, a calidade da enerxía da rede de distribución nas zonas rurais enfróntase principalmente aos seguintes tres aspectos do problema.
1). A desviación de tensión da rede eléctrica rural é grande e a tensión dalgúns usuarios presenta unha desviación negativa.
2). O grao de desequilibrio da tensión trifásica da rede de distribución nalgunhas aldeas e vilas está fóra do rango do estándar nacional.
3). Existen graves fenómenos de desequilibrio trifásico na rede de distribución nas zonas rurais, o que leva ao problema da calidade da enerxía no lado do usuario.
Estudo de caso sobre a construción dunha estación de carga e almacenamento óptico integrado
Para promover mellor o desenvolvemento económico das zonas rurais, o estado promove con vigor a construción de novas estacións de carga de enerxía. Na actualidade, aínda existen algúns problemas na construción de novas estacións de carga de enerxía no noso país, por exemplo, a difícil localización das estacións de carga, a baixa utilización das instalacións de carga e a baixa eficiencia de carga.
Con este fin, o noso país comezou a acelerar a construción de estacións de carga de vehículos eléctricos. Para resolver o problema da carga de vehículos eléctricos nas zonas rurais, pódese construír unha estación de carga integrada de almacenamento óptico e carga nas zonas rurais.
A estación de carga integrada consta de tres partes: sistema de xeración de enerxía fotovoltaica, sistema de almacenamento de enerxía e estación de carga. No proceso de construción, é necesario construír primeiro o sistema de xeración de enerxía fotovoltaica e, a continuación, usar o sistema de almacenamento de enerxía para xestionar a carga dos vehículos eléctricos.
Ademais, é necesario instalar un poste de carga de CA e un poste de carga de CC na estación de carga para proporcionar comodidade á carga de vehículos eléctricos.
En xeral, o nivel de desenvolvemento económico das zonas rurais é relativamente baixo, polo que o custo de construír estacións de carga e almacenamento óptico integrado é relativamente baixo. Tomando como exemplo un municipio, o nivel económico do municipio está no nivel medio do país, e a construción dunha estación de carga e almacenamento óptico integrado pode obter bos beneficios económicos.
1). A propia cidade conta con recursos lumínicos e terrestres suficientes, que se poden aproveitar plenamente para construír a estación de carga integrada de almacenamento e carga de luz.
No deseño dunha estación de carga e almacenamento óptico integrado, primeiro débense escoller os materiais de construción e a forma estrutural axeitados e, a continuación, combinalos coa localización xeográfica local e as condicións climáticas para o deseño.
Por exemplo, a cidade, debido ao clima frío, á luz suficiente e aos recursos terrestres relativamente máis abundantes, pode escoller paneis fotovoltaicos para construír unha estación de almacenamento e carga integrada.
2). O sistema fotovoltaico é o principal responsable da carga dos vehículos eléctricos, mentres que o sistema de almacenamento de enerxía é o responsable de almacenar a electricidade. O sistema fotovoltaico e o sistema de almacenamento de enerxía deberían combinarse dun xeito razoable durante a construción.
Ademais, é necesario axustar razoablemente a capacidade e a cantidade de baterías de almacenamento de enerxía e baterías de almacenamento no sistema de almacenamento de enerxía. A capacidade da batería debe axustarse segundo a demanda de carga do vehículo eléctrico. En xeral, a capacidade da batería pode determinarse segundo a situación de uso, a localización e a demanda do mercado do vehículo eléctrico. Con base nisto, o tempo de carga e a eficiencia de carga do vehículo eléctrico deben deseñarse razoablemente.
3). A estación de carga integrada con almacenamento e carga óptica tamén precisa configurar razoablemente os diversos equipos da estación de carga.
Na construción da estación de carga integrada, débese tentar escoller equipos de boa calidade e rendemento estable para evitar fallos do equipo que afecten o funcionamento normal da estación de carga.
Ademais, a xestión intelixente do almacenamento óptico e da estación de carga integrada pódese realizar mellorando o grao de intelixencia da estación de carga.
4). Despois da construción da estación de carga integrada, é necesario levar a cabo a aceptación e a posta en funcionamento de proba da estación:
① Debe estar en consonancia coas normas nacionais e as normas da industria para a súa aceptación;
② Se a súa construción se axusta aos requisitos da política local e aos requisitos do usuario para a súa aceptación;
③ Debería aceptarse para o seu funcionamento normal. A proba de funcionamento inclúe principalmente os seguintes dous aspectos: ① Deberíase probar se a estación de carga cumpre os estándares de carga e as normas relacionadas; ② Deberíase probar se a estación de carga cumpre as normas de seguridade e as normas relacionadas.
Configuración de capacidade de pila de carga integrada con almacenamento óptico e carga
O tempo de carga dun vehículo eléctrico inflúe principalmente na potencia e no tempo de carga do vehículo eléctrico, é dicir, no tempo de carga da batería e no tempo de carga da cantidade eléctrica.
Polo tanto, é necesario estimar o tempo de carga segundo a potencia do vehículo eléctrico. Na actualidade, non existe un estándar unificado para as pilas de carga no noso país, e o tempo de carga das pilas de carga de diferentes marcas é bastante diferente, polo que podemos usar algúns métodos para estimar o tempo de carga das pilas de carga. As pilas de carga clasificáronse segundo 4H, 12h e 16h respectivamente.
Segundo o método anterior, pódese estimar o tempo de carga da pila de carga e obter o tempo de carga da pila de carga con diferente configuración de capacidade. Na asignación de capacidade das pilas de carga, tamén debemos ter en conta as características dos residentes rurais e as necesidades de carga de vehículos eléctricos.
Os diferentes niveis de tensión dos vehículos eléctricos requiren unha potencia diferente, polo que dependerán das necesidades da configuración do equipo da estación de carga.
En circunstancias normais, os residentes rurais teñen niveis de tensión de 220 V e 110 V, polo que na construción de estacións de carga deben estar equipadas cos niveis de tensión correspondentes das pilas de carga.
Tomemos como exemplo a provincia de Anhui: en circunstancias normais, os niveis de tensión das residencias rurais son de 10 kV e 35 kV. Co aumento da potencia dos vehículos eléctricos e a redución do tempo de carga, o tempo medio de carga diminuirá gradualmente.
Proxecto integrado de almacenamento óptico e estación de carga
Análise de beneficios económicos
A estación de carga integrada con 4 tipos de potencia é de 120 kW, 250 kW, 400 kW e 600 kW. Observouse que a taxa interna de retorno é do 10,24 % e o período de amortización é de 3,65 anos cando a potencia é de 120 kW.
Debido ao pequeno número de vehículos eléctricos e á baixa demanda de carga no noso país, podemos optar polo proxecto de pequena capacidade para construír a estación de carga integrada, co fin de satisfacer as necesidades actuais de carga de vehículos eléctricos nas zonas rurais.
Construción dunha estación de carga e almacenamento óptico integrado
Dificultades técnicas e solucións
É necesario resolver as seguintes dificultades técnicas para o desenvolvemento posterior de estacións de carga e almacenamento óptico integrado en zonas rurais.
1). O deseño e a construción do sistema de almacenamento de enerxía no lado do usuario. O deseño e a construción do sistema de almacenamento de enerxía no lado do usuario son clave para a construción da estación de carga e almacenamento óptico integrado en zonas rurais.
2). O control coordinado do sistema de xeración de enerxía fotovoltaica e o sistema de carga. É necesario considerar plenamente a coordinación e o control entre o sistema de xeración de enerxía fotovoltaica e o sistema de carga á hora de construír a estación de carga integrada en zonas rurais. O control de coordinación entre o sistema de xeración de enerxía fotovoltaica e o sistema de carga inclúe principalmente dous aspectos:
Por unha banda, trátase do control coordinado entre o sistema de xeración de enerxía fotovoltaica e o sistema de almacenamento de enerxía, e por outra banda, trátase do control coordinado entre o sistema de xeración de enerxía fotovoltaica e o sistema de carga.
Un controlador de carga e descarga, un regulador de potencia e outros dispositivos pódense usar para coordinar o control entre o sistema de xeración de enerxía fotovoltaica e o sistema de almacenamento de enerxía.
Cando a potencia de saída do sistema de xeración de enerxía fotovoltaica é insuficiente, o controlador de carga e descarga pode repoñer o exceso de enerxía na estación de carga a tempo. O regulador de potencia pode usarse para reducir a capacidade de xeración fotovoltaica, evitando así a sobrecarga.
Ademais, o supercondensador pódese usar para lograr a función de carga de equipos de xeración de enerxía fotovoltaica.
3). Estratexia de control da conexión á rede da estación de carga. En circunstancias normais, as redes eléctricas a pequena escala nas zonas rurais provocan inestabilidade da conexión á rede. Para garantir a seguridade do consumo de enerxía nas zonas rurais, unha gran cantidade de subministracións de enerxía distribuídas na rede eléctrica deben ser controladas e xestionadas por un controlador conectado á rede.
Ao mesmo tempo, a subministración de enerxía distribuída pódese conectar á rede eléctrica a través do conversor do lado da rede.
Ademais, é necesario empregar baterías, supercondensadores e outros dispositivos para lograr o control coordinado da subministración de enerxía distribuída.
4). Deseño de control da distribución de enerxía da estación de carga. En xeral, cando a capacidade de almacenamento de enerxía do lado do usuario é insuficiente, o exceso de enerxía pódese engadir á estación de carga a través dun conversor bidireccional e, cando a capacidade de almacenamento de enerxía do lado do usuario é suficiente, pódese empregar supercondensadores para cargar e descargar o equipo de xeración de enerxía fotovoltaica.
5). O mantemento operativo e a xestión da estación de carga integrada de almacenamento óptico e carga. En concreto, inclúe os seguintes sete aspectos: ① Formular un plan de traballo sólido; ② Reforzar a formación do persoal pertinente; ③ Inspeccionar e manter o equipo regularmente; ④ Establecer e mellorar o Sistema de Xestión de Operacións da estación de carga; ⑤ Organizar e levar a cabo regularmente diversas actividades de formación; ⑥ Establecer e mellorar o mecanismo de funcionamento e mantemento da estación de carga; ⑦ Xestionar as avarías do equipo de maneira oportuna, etc.
Este artigo analiza a tecnoloxía e a economía dos proxectos de xeración e almacenamento de enerxía fotovoltaica, e chega á conclusión de que é viable construír a estación de carga integrada en zonas rurais.
O plan ten bos beneficios económicos e sociais e cumpre os requisitos do desenvolvemento dunha nova industria de xeración de enerxía baixo o obxectivo do "dobre carbono" na China. Co progreso continuo da nova tecnoloxía de xeración de enerxía, a tecnoloxía de xeración de enerxía fotovoltaica usarase máis amplamente, e a tecnoloxía de almacenamento de enerxía tamén se utilizará máis amplamente.
Polo tanto, o noso país debería aumentar a investigación en novas tecnoloxías avanzadas de xeración de enerxía, como as novas tecnoloxías de almacenamento de enerxía e a tecnoloxía de xeración de enerxía fotovoltaica, para proporcionar máis apoio ao desenvolvemento dunha nova industria de xeración de enerxía.
