S ciljem rješavanja problema niskog opterećenja i otežanog punjenja u ruralnim područjima, ovaj rad predlaže strategiju izgradnje integrirane optičke pohrane i stanice za punjenje u ruralnim područjima te predstavlja konkretne metode primjene strategije.
Rezultati pokazuju da izgradnja optičkih stanica za pohranu i integrirano punjenje 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 stvoriti veliki pritisak na naš elektroenergetski sustav. Izgradnja optičke stanice za pohranu i punjenje s integriranom punionicom može učinkovito riješiti gore navedene probleme.
Integrirana stanica za punjenje novi je način rada stanice za punjenje koji primjenjuje tehnologiju fotonaponske proizvodnje energije i pohrane energije na stanicu za punjenje kako bi pružio dobro rješenje za punjenje električnih vozila.
U ovom načinu rada, fotonaponska energija može se izravno prenositi na stanicu za punjenje putem mreže, a zatim punjenjem baterije može osigurati električnu energiju za električna vozila; Tehnologija skladištenja energije je korištenje opreme za skladištenje energije raspršene u mreži, kada korisnik treba opskrbiti mrežu električnom energijom. U usporedbi s tradicionalnom stanicom za punjenje, integrirana stanica za punjenje s optičkim skladištenjem i punjenjem može učinkovito poboljšati operativnu učinkovitost elektroenergetskog sustava.
Integrirana stanica za punjenje optičkih uređaja za pohranu i punjenje može učinkovito smanjiti troškove električnog punjenja i troškove rada tijekom procesa punjenja električnih vozila.
Prema ovom modelu, fotonaponski sustavi i sustavi za pohranu energije nastavit će raditi sve dok mreža ne potroši električnu energiju, a naboj generiran tijekom procesa punjenja električnih vozila pokrivat će se integriranim stanicama za punjenje.
Za korisnike, ovaj model ne samo da može uštedjeti troškove, već i učinkovito smanjiti rasipanje energije. U stvarnom procesu rada, optička stanica za pohranu i punjenje može postići maksimalne ekonomske i društvene koristi optimizacijom upravljanja konfiguracijom i rasporedom.
Stoga se može reći da je integrirana stanica za punjenje optičkih uređaja nova vrsta stanice za punjenje s dobrim izgledima za razvoj.
Analiza trenutnog stanja izgradnje elektroenergetske mreže u ruralnim područjima
Izgradnja elektroenergetske mreže u općinskim područjima
Trenutno se elektroenergetska mreža u ruralnim područjima naše zemlje još uvijek nalazi u fazi tradicionalne strukture elektroenergetske mreže, uglavnom s nadzemnim vodovima, automatizacijom distribucijske mreže, digitalizacijom i drugom nedovoljnom primjenom moderne tehnologije, većina gradova i sela još uvijek nema struju. Postoji pet problema u izgradnji elektroenergetske mreže u ruralnim područjima naše zemlje.
1). Niska razina automatizacije distribucijske mreže u nekim selima i gradovima, nesavršen sustav automatizacije distribucijske mreže i nedostatak praćenja u stvarnom vremenu i ranog upozorenja o radu distribucijske mreže ozbiljno utječu na normalan rad sustava automatizacije distribucijske mreže u selima i gradovima.
2). Radijus opskrbe distribucijskim vodom je veći u nekim ruralnim područjima, što onemogućuje distribucijskom vodom učinkovito skraćivanje radijusa opskrbe.
3). Struktura distribucijske mreže u nekim ruralnim područjima ima ozbiljan fenomen starenja, a neki distribucijski vodovi čak imaju problema kao što su mali presjek vodiča, 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). Poduzećima za opskrbu električnom energijom u nekim selima i gradovima nedostaje znanstveni i razuman mehanizam upravljanja, ideja za planiranje i projektiranje te analiza i predviđanje potrošnje energije na strani korisnika.
Energetska struktura područja općine
Energetsku strukturu u ruralnim područjima karakterizira visoko zagađenje, visoka potrošnja energije i niska učinkovitost.
S brzim razvojem kineskog gospodarstva, životni standard ljudi nastavlja se poboljšavati, a potražnja za energijom također raste, a velika je potrošnja fosilnih goriva, što rezultira sve većim onečišćenjem okoliša.
Posljednjih godina, energetska struktura u ruralnim područjima je optimizirana i unaprijeđena, a razina iskorištenosti i količina čiste energije su se očito povećale.
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 raste. EVS se uglavnom pokreću električnom energijom i koriste elektroenergetski sustav za osiguravanje pomoćne energije. Povećanje broja EVS-a neizbježno će rezultirati povećanjem električnog opterećenja.
3). Struktura opskrbe električnom energijom u ruralnim područjima je nerazumna. Zbog niske potrošnje električne energije, jedinstvene strukture opskrbe električnom energijom i nedostatka znanstvenog i razumnog planiranja i projektiranja, 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 utječe na siguran i stabilan rad elektroenergetskog sustava.
Kvaliteta električne energije u distribucijskoj mreži u području općine
Kvaliteta električne energije jedan je od važnih čimbenika koji utječu na kvalitetu života ruralnog stanovništva, a ujedno je i jedan od glavnih problema koje elektroprivredna poduzeća moraju riješiti. Trenutno se kvaliteta električne energije distribucijske mreže u ruralnim područjima uglavnom suočava sa sljedeća tri aspekta problema.
1). Odstupanje napona ruralne električne mreže je veliko, a napon nekih korisnika pokazuje negativno odstupanje.
2). Stupanj neuravnoteženosti trofaznog napona distribucijske mreže u nekim selima i gradovima izvan je raspona nacionalnog standarda.
3). U ruralnim područjima postoje ozbiljne pojave trofazne neravnoteže u distribucijskoj 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 potaknuo gospodarski razvoj ruralnih područja, država snažno potiče 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 punionica i niska učinkovitost punjenja.
U tu svrhu, naša zemlja je započela ubrzavati izgradnju punionica za električna vozila. Kako bi se riješio problem punjenja električnih vozila u ruralnim područjima, u ruralnim područjima mogu se izgraditi integrirane punionice za optičko pohranjivanje i punjenje.
Integrirana stanica za punjenje sastoji se od tri dijela: fotonaponskog sustava za proizvodnju energije, sustava za pohranu energije i stanice za punjenje. U procesu izgradnje potrebno je prvo izgraditi fotonaponski sustav za proizvodnju energije, a zatim koristiti sustav za pohranu energije za upravljanje punjenjem električnih vozila.
Osim toga, potrebno je postaviti AC i DC punjač u stanici za punjenje kako bi se osigurala praktičnost punjenja električnih vozila.
Općenito, razina gospodarskog razvoja ruralnih područja relativno je niska, pa su troškovi izgradnje integriranih stanica za pohranu i punjenje optičkih uređaja relativno niski. Uzimajući za primjer općinu, gospodarska razina općine je na srednjoj razini u zemlji, a izgradnja integrirane stanice za pohranu i punjenje optičkih uređaja može postići dobre ekonomske koristi.
1). Sam grad ima dovoljno svjetlosnih resursa i zemljišnih resursa koji se mogu u potpunosti iskoristiti za izgradnju integrirane stanice za pohranu i punjenje svjetla.
Prilikom projektiranja integrirane optičke pohrane i stanice za punjenje prvo treba odabrati odgovarajuće građevinske materijale i strukturni oblik, a zatim ih kombinirati s lokalnim geografskim položajem i klimatskim uvjetima.
Na primjer, zbog hladne klime, dovoljno svjetla i relativno većih zemljišnih resursa, grad može odabrati fotonaponske panele za izgradnju integrirane stanice za pohranu i punjenje.
2). Fotonaponski sustav je uglavnom odgovoran za punjenje električnih vozila, dok je sustav za pohranu energije odgovoran za pohranu električne energije. Fotonaponski sustav i sustav za pohranu energije trebaju se kombinirati na razuman način tijekom izgradnje.
Osim toga, potrebno je razumno postaviti kapacitet i količinu baterije za pohranu energije i baterije za pohranu energije u sustavu za pohranu 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 temelju toga, vrijeme punjenja i učinkovitost punjenja električnog vozila trebaju biti razumno dizajnirani.
3). Integrirana stanica za punjenje optičkog pohranjivanja i punjenja 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 optičkom pohranom i integriranom stanicom za punjenje može se ostvariti poboljšanjem inteligentnog stupnja stanice za punjenje.
4). Nakon izgradnje integrirane punionice potrebno je provesti primopredaju i probni rad stanice:
① Trebao bi biti u skladu s nacionalnim standardima i industrijskim standardima radi prihvaćanja;
② Je li njegova konstrukcija u skladu s lokalnim propisima i zahtjevima korisnika za prihvaćanje;
③ Trebalo bi ga prihvatiti za normalan rad. Probni rad uglavnom uključuje sljedeća dva aspekta: ① Treba li testirati je li stanica za punjenje u skladu sa standardima punjenja i srodnim normama; ② Treba li testirati je li stanica za punjenje u skladu sa sigurnosnim propisima i srodnim standardima.
Konfiguracija kapaciteta integriranog punjenja optičke memorije i punjenja
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 prilično se razlikuje, pa možemo koristiti neke metode za procjenu vremena punjenja punjača. Punjači su klasificirani prema 4H, 12h i 16h.
Prema gore navedenoj metodi, može se procijeniti vrijeme punjenja stupa za punjenje i dobiti vrijeme punjenja stupa za punjenje s različitom konfiguracijom kapaciteta. Prilikom raspodjele kapaciteta stupova za punjenje, trebali bismo u potpunosti uzeti u obzir karakteristike ruralnog stanovništva i potrebe za punjenjem električnih vozila.
Različite razine napona električnih vozila zahtijevaju različitu snagu, pa prema potrebama konfiguracije opreme stanice za punjenje.
U normalnim okolnostima, seoski stanovnici imaju naponske razine od 220 V i 110 V, pa je prilikom izgradnje punionica potrebno opremiti stupove za punjenje odgovarajućim naponskim razinama.
Uzmimo za primjer provinciju Anhui, u kojoj su u normalnim okolnostima naponske razine ruralnih stambenih područja 10 kV i 35 kV. S povećanjem snage električnih vozila i smanjenjem vremena punjenja, prosječno vrijeme punjenja postupno će se smanjivati.
Projekt integrirane optičke pohrane i stanice za punjenje
Analiza ekonomske koristi
Integrirana punionica s 4 vrste snage je 120 kW, 250 kW, 400 kW i 600 kW. Utvrđeno je da je interna stopa povrata 10,24%, a razdoblje povrata 3,65 godina kada je snaga 120 kW.
Zbog malog broja električnih vozila i niske potražnje za punjenjem u našoj zemlji, možemo odabrati projekt 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 daljnji razvoj integriranih optičkih stanica za pohranu i punjenje u ruralnim područjima potrebno je riješiti sljedeće tehničke poteškoće.
1). Projektiranje i izgradnja sustava za pohranu energije na strani korisnika. Projektiranje i izgradnja sustava za pohranu energije na strani korisnika ključna je za izgradnju integrirane optičke stanice za pohranu i punjenje u ruralnim područjima.
2). Koordinirano upravljanje fotonaponskim sustavom za proizvodnju energije i sustavom punjenja. Prilikom izgradnje integrirane stanice za punjenje u ruralnim područjima potrebno je u potpunosti razmotriti koordinaciju i upravljanje između fotonaponskog sustava za proizvodnju energije i sustava punjenja. Koordinirano upravljanje između fotonaponskog sustava za proizvodnju energije i sustava punjenja uglavnom uključuje dva aspekta:
S jedne strane, to je koordinirano upravljanje između fotonaponskog sustava za proizvodnju energije i sustava za pohranu energije, a s druge strane, to je koordinirano upravljanje između fotonaponskog sustava za proizvodnju energije i sustava punjenja.
Kontroler punjenja i pražnjenja, regulator snage i drugi uređaji mogu se koristiti za koordinaciju upravljanja između fotonaponskog sustava za proizvodnju energije i sustava za pohranu energije.
Kada je izlazna snaga fotonaponskog sustava za proizvodnju energije nedovoljna, višak energije može se na vrijeme nadopuniti u stanici za punjenje pomoću regulatora punjenja i pražnjenja, a regulator snage može se 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 spojenim 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 kontrolirati i njima upravljati mrežno spojeni regulator.
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 je kapacitet pohrane energije na strani korisnika nedovoljan, višak energije može se dodati stanici za punjenje putem dvosmjernog pretvarača, a kada je kapacitet pohrane energije na strani korisnika dovoljan, mogu se koristiti superkondenzatori za punjenje i pražnjenje fotonaponske opreme za proizvodnju energije.
5). Održavanje rada i upravljanje optičkim skladištem i integriranom stanicom za punjenje. To uključuje sljedećih sedam aspekata: 1. Formuliranje dobrog plana rada; 2. Jačanje obuke relevantnog osoblja; 3. Redovita inspekcija i održavanje opreme; 4. Uspostavljanje i poboljšanje sustava upravljanja radom stanice za punjenje; 5. Redovito organiziranje 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 i skladištenja energije iz fotonaponskih sustava te donosi zaključak da je izvedivo izgraditi integriranu stanicu za punjenje u ruralnim područjima.
Shema ima dobre ekonomske i društvene koristi te ispunjava zahtjeve razvoja nove industrije proizvodnje energije u okviru cilja „Dvostrukog ugljika“ u Kini. S kontinuiranim napretkom nove tehnologije proizvodnje energije, tehnologija proizvodnje fotonaponske energije bit će sve šire korištena, a tehnologija skladištenja energije također će biti sve šire korištena.
Stoga bi naša zemlja trebala povećati istraživanja naprednih novih tehnologija za proizvodnju energije, kao što su nova tehnologija skladištenja energije i tehnologija proizvodnje fotonaponske energije, kako bi pružila veću podršku razvoju nove industrije proizvodnje energije.
