Dengan mempertimbangkan masalah beban daya rendah dan kesulitan pengisian daya di daerah pedesaan, makalah ini mengusulkan strategi pembangunan stasiun penyimpanan dan pengisian daya optik terintegrasi di daerah pedesaan, dan memperkenalkan metode aplikasi konkret dari strategi tersebut.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pembangunan stasiun pengisian daya terintegrasi penyimpanan dan pengisian optik di perkotaan dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi konsumsi listrik, serta dapat mengurangi biaya investasi dan biaya operasional.
Pentingnya membangun stasiun penyimpanan dan pengisian daya optik terintegrasi.
Seiring meningkatnya jumlah kendaraan listrik, permintaan akan pengisian daya juga meningkat. Jika tidak dikelola dengan baik, hal ini akan menyebabkan pemborosan energi listrik yang besar dalam proses pengisian daya kendaraan listrik, dan kemudian akan memberikan tekanan besar pada sistem tenaga listrik kita. Pembangunan stasiun pengisian daya terintegrasi dengan penyimpanan dan pengisian daya optik dapat secara efektif mengatasi masalah-masalah tersebut.
Stasiun pengisian daya terintegrasi adalah model stasiun pengisian daya baru yang menerapkan teknologi pembangkit listrik fotovoltaik dan penyimpanan energi pada stasiun pengisian daya untuk memberikan solusi yang baik untuk pengisian daya kendaraan listrik.
Dalam mode ini, pembangkit listrik fotovoltaik dapat langsung ditransmisikan ke stasiun pengisian daya melalui jaringan listrik, dan kemudian dengan mengisi daya baterai dapat menyediakan listrik untuk kendaraan listrik; Teknologi penyimpanan energi adalah penggunaan peralatan penyimpanan energi yang tersebar di jaringan listrik, ketika pengguna perlu menyediakan listrik ke jaringan. Dibandingkan dengan stasiun pengisian daya tradisional, stasiun pengisian daya terintegrasi penyimpanan dan pengisian daya optik dapat secara efektif meningkatkan efisiensi operasional sistem tenaga listrik.
Stasiun pengisian terintegrasi dengan penyimpanan optik dan pengisian daya dapat secara efektif mengurangi biaya pengisian listrik dan biaya operasional selama proses pengisian daya kendaraan listrik.
Dalam model ini, sistem PV dan penyimpanan energi akan terus beroperasi hingga jaringan listrik kehabisan daya, dan daya yang dihasilkan selama proses pengisian kendaraan listrik akan ditutupi oleh stasiun pengisian daya terintegrasi.
Bagi pengguna, model ini tidak hanya dapat menghemat biaya, tetapi juga secara efektif mengurangi pemborosan energi. Dalam proses pengoperasian aktual, stasiun penyimpanan dan pengisian daya optik dapat mencapai manfaat ekonomi dan sosial maksimal dengan mengoptimalkan konfigurasi dan manajemen penjadwalan.
Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa stasiun pengisian daya terintegrasi penyimpanan dan pengisian optik merupakan jenis stasiun pengisian daya baru dengan prospek pengembangan yang baik.
Analisis situasi terkini pembangunan jaringan listrik di daerah pedesaan
Pembangunan jaringan listrik di wilayah perkotaan
Saat ini, jaringan listrik daerah pedesaan di negara kita masih berada pada tahap struktur jaringan listrik tradisional, terutama dengan saluran udara, otomatisasi jaringan distribusi, digitalisasi, dan penerapan teknologi modern lainnya masih kurang memadai, sebagian besar kota dan desa masih tanpa listrik. Ada lima masalah dalam pembangunan jaringan listrik di daerah pedesaan di negara kita.
1). Rendahnya tingkat otomatisasi jaringan distribusi di beberapa desa dan kota, sistem otomatisasi jaringan distribusi yang tidak sempurna, dan kurangnya pemantauan waktu nyata serta peringatan dini terhadap pengoperasian jaringan distribusi, sangat memengaruhi pengoperasian normal sistem otomatisasi jaringan distribusi di desa dan kota.
2). Jangkauan jaringan distribusi lebih luas di beberapa daerah pedesaan, sehingga jaringan distribusi tidak mampu memperpendek jangkauan distribusi secara efektif.
3). Struktur jaringan distribusi di beberapa daerah pedesaan memiliki fenomena penuaan yang serius, dan beberapa saluran distribusi bahkan memiliki masalah seperti penampang konduktor yang kecil, diameter kawat yang kecil, dan penuaan peralatan.
4). Terdapat beberapa masalah dalam konfigurasi kompensasi daya reaktif di beberapa daerah pedesaan, seperti kapasitas peralatan yang tidak memadai dan kapasitas kompensasi daya reaktif yang kurang.
5). Perusahaan penyedia listrik di beberapa desa dan kota kurang memiliki mekanisme manajemen yang ilmiah dan rasional, ide perencanaan dan desain, serta analisis dan prediksi konsumsi listrik di sisi pengguna.
Struktur energi wilayah kotapraja
Struktur energi di daerah pedesaan ditandai dengan polusi yang tinggi, konsumsi energi yang tinggi, dan efisiensi yang rendah.
Seiring dengan perkembangan pesat ekonomi Tiongkok, standar hidup masyarakat terus meningkat, dan permintaan energi juga meningkat, sehingga konsumsi energi fosil menjadi sangat besar, yang mengakibatkan peningkatan polusi lingkungan.
Dalam beberapa tahun terakhir, struktur energi di daerah pedesaan telah dioptimalkan dan ditingkatkan, dan tingkat pemanfaatan serta kuantitas energi bersih telah meningkat secara signifikan.
1). Kapasitas beban daerah pedesaan kecil, dan penduduk di daerah pedesaan memiliki konsumsi daya yang rendah dan sebagian besar menggunakan peralatan listrik berdaya rendah.
2). Jumlah kendaraan listrik (EV) di daerah pedesaan semakin meningkat. EV sebagian besar digerakkan oleh energi listrik, dan menggunakan sistem tenaga listrik untuk menyediakan energi tambahan. Peningkatan jumlah EV pasti akan mengakibatkan peningkatan beban listrik.
3). Struktur pasokan listrik di daerah pedesaan tidak rasional. Karena konsumsi listrik yang rendah, struktur pasokan listrik tunggal, dan kurangnya perencanaan dan desain yang ilmiah dan rasional, sulit untuk memenuhi kebutuhan listrik di daerah pedesaan.
4). Terdapat kelebihan beban yang serius di daerah pedesaan, beberapa di antaranya memiliki masalah tegangan rendah dan saluran listrik yang sudah tua, yang sangat memengaruhi pengoperasian sistem tenaga listrik yang aman dan stabil.
Kualitas daya jaringan distribusi di wilayah kecamatan
Kualitas daya merupakan salah satu faktor penting yang memengaruhi kualitas hidup penduduk pedesaan, dan juga merupakan salah satu masalah utama yang harus dipecahkan oleh perusahaan tenaga listrik. Saat ini, kualitas daya jaringan distribusi di daerah pedesaan terutama menghadapi tiga aspek masalah berikut.
1). Penyimpangan tegangan jaringan listrik pedesaan sangat besar, dan tegangan beberapa pengguna menunjukkan penyimpangan negatif.
2). Tingkat ketidakseimbangan tegangan tiga fasa pada jaringan distribusi di beberapa desa dan kota berada di luar kisaran standar nasional.
3). Terdapat fenomena ketidakseimbangan tiga fasa yang serius pada jaringan distribusi di daerah pedesaan, yang menyebabkan masalah kualitas daya di sisi pengguna.
Studi kasus tentang pembangunan stasiun penyimpanan dan pengisian daya optik terintegrasi.
Untuk lebih mendorong pembangunan ekonomi daerah pedesaan, negara secara aktif mempromosikan pembangunan stasiun pengisian energi baru. Saat ini, masih terdapat beberapa masalah dalam pembangunan stasiun pengisian energi baru di negara kita, misalnya, lokasi stasiun pengisian yang sulit, pemanfaatan fasilitas pengisian yang rendah, dan efisiensi pengisian yang rendah.
Untuk mencapai tujuan ini, negara kita mulai mempercepat pembangunan stasiun pengisian kendaraan listrik. Untuk mengatasi masalah pengisian kendaraan listrik di daerah pedesaan, stasiun pengisian terpadu dengan penyimpanan optik dan pengisian daya dapat dibangun di daerah pedesaan.
Stasiun pengisian daya terpadu terdiri dari tiga bagian: sistem pembangkit listrik fotovoltaik, sistem penyimpanan energi, dan stasiun pengisian daya. Dalam proses konstruksi, perlu membangun sistem pembangkit listrik fotovoltaik terlebih dahulu, kemudian menggunakan sistem penyimpanan energi untuk mengelola pengisian daya kendaraan listrik.
Selain itu, perlu dipasang terminal pengisian AC dan terminal pengisian DC di stasiun pengisian daya untuk memberikan kemudahan dalam pengisian daya kendaraan listrik.
Secara keseluruhan, tingkat perkembangan ekonomi daerah pedesaan relatif rendah, sehingga biaya pembangunan stasiun pengisian daya dan penyimpanan optik terintegrasi relatif rendah. Mengambil contoh sebuah kecamatan, tingkat ekonomi kecamatan tersebut berada di tingkat menengah di negara ini, dan pembangunan stasiun pengisian daya dan penyimpanan optik terintegrasi dapat memberikan manfaat ekonomi yang baik.
1). Kota itu sendiri memiliki sumber daya cahaya dan lahan yang cukup, yang dapat dimanfaatkan sepenuhnya untuk membangun stasiun pengisian terpadu penyimpanan dan pengisian daya cahaya.
Dalam perancangan stasiun penyimpanan dan pengisian daya optik terintegrasi, pertama-tama harus dipilih bahan bangunan dan bentuk struktur yang sesuai, kemudian dikombinasikan dengan lokasi geografis dan kondisi iklim setempat untuk perancangan.
Sebagai contoh, di kota yang beriklim dingin, memiliki cukup cahaya, dan sumber daya lahan yang relatif melimpah, Anda dapat memilih panel fotovoltaik untuk membangun stasiun penyimpanan dan pengisian daya terintegrasi.
2). Sistem PV terutama bertanggung jawab untuk mengisi daya kendaraan listrik, sedangkan sistem penyimpanan energi bertanggung jawab untuk menyimpan listrik. Sistem PV dan sistem penyimpanan energi harus dikombinasikan secara wajar selama konstruksi.
Selain itu, perlu untuk menetapkan kapasitas dan jumlah baterai penyimpanan energi dan baterai penyimpanan dalam sistem penyimpanan energi secara wajar. Kapasitas baterai harus ditetapkan sesuai dengan kebutuhan pengisian daya kendaraan listrik. Secara umum, kapasitas baterai dapat ditentukan sesuai dengan situasi penggunaan, lokasi, dan permintaan pasar kendaraan listrik. Atas dasar ini, waktu pengisian daya dan efisiensi pengisian daya kendaraan listrik harus dirancang secara wajar.
3). Stasiun pengisian daya terintegrasi penyimpanan dan pengisian optik juga perlu mengkonfigurasi berbagai peralatan stasiun pengisian daya secara wajar.
Dalam pembangunan stasiun pengisian daya terpadu, sebaiknya dipilih peralatan yang berkualitas baik dan berkinerja stabil untuk menghindari kerusakan peralatan dan mengganggu pengoperasian normal stasiun pengisian daya.
Selain itu, pengelolaan cerdas penyimpanan optik dan stasiun pengisian daya terintegrasi dapat diwujudkan dengan meningkatkan tingkat kecerdasan stasiun pengisian daya.
4). Setelah pembangunan stasiun pengisian daya terpadu selesai, perlu dilakukan penerimaan dan uji coba pengoperasian stasiun tersebut:
① Harus sesuai dengan standar nasional dan standar industri untuk dapat diterima;
② Apakah konstruksinya sesuai dengan persyaratan kebijakan lokal dan persyaratan pengguna untuk penerimaan;
③ Stasiun pengisian daya harus diterima untuk pengoperasian normalnya. Pengujian pengoperasian terutama mencakup dua aspek berikut: ① Pengujian apakah stasiun pengisian daya sesuai dengan standar pengisian daya dan norma terkait; ② Pengujian apakah stasiun pengisian daya sesuai dengan peraturan keselamatan dan standar terkait.
Konfigurasi kapasitas tumpukan pengisian daya terintegrasi untuk penyimpanan dan pengisian optik.
Waktu pengisian daya kendaraan listrik terutama dipengaruhi oleh daya dan waktu pengisian kendaraan listrik, yaitu waktu pengisian baterai dan waktu pengisian jumlah listrik.
Oleh karena itu, perlu untuk memperkirakan waktu pengisian daya sesuai dengan daya kendaraan listrik. Saat ini, belum ada standar yang seragam untuk stasiun pengisian daya di negara kita, dan waktu pengisian daya stasiun pengisian daya dari berbagai merek sangat berbeda, sehingga kita dapat menggunakan beberapa metode untuk memperkirakan waktu pengisian daya stasiun pengisian daya. Stasiun pengisian daya diklasifikasikan berdasarkan waktu pengisian 4 jam, 12 jam, dan 16 jam.
Berdasarkan metode di atas, waktu pengisian daya pada stasiun pengisian daya dapat diperkirakan, dan waktu pengisian daya pada stasiun pengisian daya dengan konfigurasi kapasitas yang berbeda dapat diperoleh. Dalam alokasi kapasitas stasiun pengisian daya, kita juga harus sepenuhnya mempertimbangkan karakteristik penduduk pedesaan dan kebutuhan pengisian daya kendaraan listrik.
Kendaraan listrik dengan tingkat tegangan yang berbeda membutuhkan daya yang berbeda pula, sehingga konfigurasi peralatan stasiun pengisian daya harus disesuaikan dengan kebutuhan.
Dalam kondisi normal, penduduk pedesaan menggunakan tegangan listrik 220V dan 110V, sehingga dalam pembangunan stasiun pengisian daya perlu dilengkapi dengan tiang pengisian daya yang sesuai dengan tingkat tegangan tersebut.
Ambil contoh provinsi Anhui, dalam kondisi normal, tingkat tegangan listrik perumahan di pedesaan berkisar antara 10 kV dan 35 kV. Dengan meningkatnya daya kendaraan listrik dan berkurangnya waktu pengisian daya, waktu pengisian daya rata-rata akan secara bertahap menurun.
Proyek Stasiun Pengisian dan Penyimpanan Optik Terintegrasi
Analisis manfaat ekonomi
Stasiun pengisian daya terintegrasi dengan 4 jenis daya yaitu 120kW, 250kW, 400kW, dan 600kW. Ditemukan bahwa tingkat pengembalian internal (IRR) adalah 10,24% dan periode pengembalian modal (Payback Period) adalah 3,65 tahun ketika daya yang digunakan adalah 120kW.
Karena jumlah kendaraan listrik yang sedikit dan permintaan pengisian daya yang rendah di negara kita, kita dapat memilih proyek berkapasitas kecil untuk membangun stasiun pengisian daya terpadu, guna memenuhi kebutuhan pengisian daya kendaraan listrik di daerah pedesaan saat ini.
Konstruksi stasiun penyimpanan dan pengisian daya optik terintegrasi
Kesulitan teknis dan solusinya
Kesulitan teknis berikut perlu diatasi untuk pengembangan lebih lanjut stasiun penyimpanan dan pengisian daya optik terintegrasi di daerah pedesaan.
1). Desain dan konstruksi sistem penyimpanan energi sisi pengguna. Desain dan konstruksi sistem penyimpanan energi sisi pengguna merupakan kunci keberhasilan pembangunan stasiun penyimpanan dan pengisian daya optik terintegrasi di daerah pedesaan.
2). Pengendalian terkoordinasi sistem pembangkit listrik fotovoltaik dan sistem pengisian daya. Penting untuk mempertimbangkan sepenuhnya koordinasi dan pengendalian antara sistem pembangkit listrik fotovoltaik dan sistem pengisian daya ketika membangun stasiun pengisian daya terpadu di daerah pedesaan. Pengendalian terkoordinasi antara sistem pembangkit listrik fotovoltaik dan sistem pengisian daya terutama meliputi dua aspek:
Di satu sisi, ini adalah kontrol terkoordinasi antara sistem pembangkit listrik fotovoltaik dan sistem penyimpanan energi, di sisi lain, ini adalah kontrol terkoordinasi antara sistem pembangkit listrik fotovoltaik dan sistem pengisian daya.
Pengontrol pengisian dan pengosongan, regulator daya, dan perangkat lain dapat digunakan untuk mengkoordinasikan kontrol antara sistem pembangkit listrik fotovoltaik dan sistem penyimpanan energi.
Ketika daya keluaran sistem pembangkit listrik fotovoltaik tidak mencukupi, daya berlebih dapat diisi ulang ke stasiun pengisian daya tepat waktu oleh pengontrol pengisian dan pengosongan, regulator daya dapat digunakan untuk mengurangi kapasitas pembangkitan fotovoltaik, sehingga menghindari pengisian daya berlebih.
Selain itu, superkapasitor dapat digunakan untuk mewujudkan fungsi pengisian daya pada peralatan pembangkit listrik fotovoltaik.
3). Strategi kontrol terhubung jaringan untuk stasiun pengisian daya. Dalam keadaan normal, jaringan listrik skala kecil di daerah pedesaan menyebabkan ketidakstabilan koneksi jaringan. Untuk memastikan keamanan konsumsi daya di daerah pedesaan, sejumlah besar pasokan daya terdistribusi dalam jaringan listrik harus dikendalikan dan dikelola oleh pengontrol yang terhubung ke jaringan.
Pada saat yang sama, catu daya terdistribusi dapat dihubungkan ke jaringan listrik melalui konverter sisi jaringan.
Selain itu, perlu memanfaatkan baterai, superkapasitor, dan perangkat lain untuk mencapai pengendalian terkoordinasi dari pasokan daya terdistribusi.
4). Desain kontrol distribusi daya stasiun pengisian daya. Secara umum, ketika kapasitas penyimpanan energi sisi pengguna tidak mencukupi, daya berlebih dapat ditambahkan ke stasiun pengisian daya melalui konverter dua arah, dan ketika kapasitas penyimpanan energi sisi pengguna mencukupi, penggunaan superkapasitor dapat digunakan untuk mengisi dan mengosongkan daya peralatan pembangkit listrik fotovoltaik.
5). Operasi, pemeliharaan, dan manajemen stasiun pengisian daya terintegrasi penyimpanan dan pengisian optik. Secara spesifik, hal ini mencakup tujuh aspek berikut: ① Merumuskan rencana kerja yang baik; ② Memperkuat pelatihan personel terkait; ③ Melakukan inspeksi dan pemeliharaan peralatan secara berkala; ④ Membangun dan meningkatkan Sistem Manajemen Operasional stasiun pengisian daya; ⑤ Secara berkala menyelenggarakan dan melaksanakan berbagai kegiatan pelatihan; ⑥ Membangun dan meningkatkan mekanisme operasi dan pemeliharaan stasiun pengisian daya; ⑦ Menangani kerusakan peralatan secara tepat waktu, dll.
Makalah ini menganalisis teknologi dan ekonomi proyek pembangkit listrik fotovoltaik dan penyimpanan energi, serta menyimpulkan bahwa pembangunan stasiun pengisian daya terintegrasi di daerah pedesaan adalah hal yang layak.
Skema ini memiliki manfaat ekonomi dan sosial yang baik, dan memenuhi persyaratan pengembangan industri pembangkit listrik energi baru di bawah target "Dua Kali Lipat Karbon" di Tiongkok. Dengan kemajuan teknologi pembangkit energi baru yang berkelanjutan, teknologi pembangkit listrik fotovoltaik akan lebih banyak digunakan, dan teknologi penyimpanan energi juga akan lebih banyak digunakan.
Oleh karena itu, negara kita harus meningkatkan penelitian tentang teknologi pembangkit energi baru yang canggih seperti teknologi penyimpanan energi baru dan teknologi pembangkit listrik fotovoltaik untuk memberikan lebih banyak dukungan bagi pengembangan industri pembangkit listrik energi baru.
