Siekiant spręsti mažos galios apkrovos ir sudėtingo įkrovimo problemas kaimo vietovėse, šiame straipsnyje pateikiama integruotų optinių duomenų saugyklų ir įkrovimo stočių įrengimo kaimo vietovėse strategija ir pristatomi konkretūs strategijos taikymo metodai.
Rezultatai rodo, kad optinių duomenų saugyklų ir integruotų įkrovimo stotelių įrengimas miestuose gali gerokai padidinti elektros energijos vartojimo efektyvumą ir sumažinti investicines bei eksploatavimo sąnaudas.
Integruotos optinės atminties ir įkrovimo stoties statybos svarba
Didėjant elektromobilių skaičiui, didėja ir įkrovimo poreikis. Jei įkrovimas nebus tinkamai valdomas, elektromobilių įkrovimo procese bus eikvojama daug elektros energijos, o tai labai apkraus mūsų elektros energijos sistemą. Optinio saugojimo ir įkrovimo integruotų įkrovimo stočių statyba gali veiksmingai išspręsti minėtas problemas.
Integruota įkrovimo stotelė yra naujas įkrovimo stoties režimas, kuriame įkrovimo stotelėje naudojama fotovoltinė energijos gamybos ir energijos kaupimo technologija, kad būtų užtikrintas geras elektromobilių įkrovimo sprendimas.
Šiuo režimu fotovoltinė energija gali būti tiesiogiai perduodama į įkrovimo stotį per prijungtą prie tinklo, o tada, įkraunant akumuliatorių, galima tiekti elektros energiją elektromobiliams; energijos kaupimo technologija – tai tinkle paskirstytos energijos kaupimo įrangos naudojimas, kai vartotojui reikia tiekti elektros energiją į tinklą. Palyginti su tradicine įkrovimo stotimi, optinio kaupimo ir įkrovimo integruota įkrovimo stotelė gali efektyviai pagerinti elektros energijos sistemos veikimo efektyvumą.
Integruota optinio saugojimo ir įkrovimo įkrovimo stotelė gali efektyviai sumažinti elektros įkrovimo ir eksploatavimo išlaidas elektromobilių įkrovimo metu.
Pagal šį modelį, FV ir energijos kaupimo sistemos veiks tol, kol tinkle baigsis elektra, o elektromobilių įkrovimo metu sugeneruotas krūvis bus padengiamas integruotomis įkrovimo stotimis.
Vartotojams šis modelis gali ne tik sutaupyti lėšų, bet ir efektyviai sumažinti energijos švaistymą. Faktinio veikimo procese optinė saugykla ir įkrovimo stotelė gali pasiekti maksimalią ekonominę ir socialinę naudą optimizuodama konfigūraciją ir planavimo valdymą.
Todėl galima teigti, kad optinio saugojimo ir įkrovimo integruota įkrovimo stotelė yra naujo tipo įkrovimo stotelė, turinti geras plėtros perspektyvas.
Dabartinės elektros tinklo statybos kaimo vietovėse situacijos analizė
Elektros tinklo statyba gyvenviečių teritorijose
Šiuo metu mūsų šalies kaimo vietovių elektros tinklas vis dar yra tradicinės elektros tinklo struktūros etape, daugiausia paremtas oro linijomis, skirstomųjų tinklų automatizavimu, skaitmeninimu ir kitų šiuolaikinių technologijų taikymu, tačiau to nepakanka, dauguma miestų ir kaimų vis dar neturi elektros. Yra penkios problemos, susijusios su elektros tinklo statyba mūsų šalies kaimo vietovėse.
1). Žemas skirstomojo tinklo automatizavimo lygis kai kuriuose kaimuose ir miesteliuose, netobula skirstomojo tinklo automatizavimo sistema ir skirstomojo tinklo veikimo stebėjimo realiuoju laiku bei ankstyvojo įspėjimo trūkumas daro didelę įtaką normaliam skirstomojo tinklo automatizavimo sistemos veikimui kaimuose ir miesteliuose.
2). Kai kuriose kaimo vietovėse skirstomosios linijos tiekimo spindulys yra didesnis, todėl skirstomoji linija negali efektyviai sutrumpinti tiekimo spindulio.
3). Kai kurių kaimo vietovių skirstomojo tinklo struktūrai būdingas rimtas senėjimo reiškinys, o kai kuriose skirstymo linijose netgi kyla problemų, tokių kaip mažas laidininko skerspjūvis, mažas laido skersmuo ir įrangos senėjimas.
4). Kai kuriose kaimo vietovėse yra tam tikrų reaktyviosios galios kompensavimo konfigūracijos problemų, pavyzdžiui, nepakankamas įrangos pajėgumas ir reaktyviosios galios kompensavimo pajėgumas.
5). Kai kurių kaimų ir miestelių elektros energijos tiekimo įmonėms trūksta mokslinio ir pagrįsto valdymo mechanizmo, planavimo ir projektavimo idėjos, taip pat energijos suvartojimo analizės ir prognozavimo vartotojų pusėje.
Miestelio teritorijos energetinė struktūra
Kaimo vietovių energetikos struktūrai būdinga didelė tarša, didelis energijos suvartojimas ir mažas efektyvumas.
Sparčiai vystantis Kinijos ekonomikai, žmonių gyvenimo lygis toliau gerėja, didėja energijos paklausa, suvartojama daug iškastinio kuro, todėl didėja aplinkos tarša.
Pastaraisiais metais kaimo vietovių energetikos struktūra buvo optimizuota ir atnaujinta, o švarios energijos panaudojimo lygis ir kiekis akivaizdžiai padidėjo.
1). Kaimo vietovių apkrovos pajėgumas yra mažas, o kaimo vietovių gyventojai sunaudoja mažai energijos ir daugiausia naudoja mažos galios elektros prietaisus.
2). Elektromobilių (ETV) skaičius kaimo vietovėse didėja. EVT daugiausia varomos elektros energija ir naudoja elektros energijos sistemą pagalbinei energijai tiekti. EVT skaičiaus padidėjimas neišvengiamai padidins elektros apkrovą.
3). Kaimo vietovių elektros energijos tiekimo struktūra yra nepagrįsta. Dėl mažo elektros energijos suvartojimo, vieningos elektros energijos tiekimo struktūros ir mokslinio bei pagrįsto planavimo bei projektavimo stokos sunku patenkinti elektros energijos paklausą kaimo vietovėse.
4). Kaimo vietovėse yra didelė perkrova, kai kuriose iš jų kyla žemos įtampos ir senstančių linijų problemų, kurios rimtai veikia saugų ir stabilų elektros energijos sistemos veikimą.
Skirstomojo tinklo elektros energijos kokybė miestelio teritorijoje
Elektros energijos kokybė yra vienas iš svarbių veiksnių, turinčių įtakos kaimo gyventojų gyvenimo kokybei, ir tai taip pat yra viena iš pagrindinių problemų, kurias turi išspręsti elektros energijos įmonės. Šiuo metu kaimo vietovių skirstomojo tinklo elektros energijos kokybė daugiausia susiduria su šiais trimis problemos aspektais.
1). Kaimo elektros tinklo įtampos nuokrypis yra didelis, o kai kurių vartotojų įtampa atrodo neigiamai nuokrypanti.
2). Kai kurių kaimų ir miestelių skirstomojo tinklo trifazės įtampos disbalanso laipsnis viršija nacionalinio standarto ribas.
3). Kaimo vietovių skirstomuosiuose tinkluose yra rimtų trijų fazių disbalanso reiškinių, kurie sukelia elektros energijos kokybės problemų vartotojų pusėje.
Integruotos optinės atminties ir įkrovimo stoties statybos atvejo analizė
Siekdama geriau skatinti kaimo vietovių ekonominę plėtrą, valstybė aktyviai skatina naujų energijos įkrovimo stotelių statybą. Šiuo metu mūsų šalyje vis dar yra tam tikrų problemų, susijusių su naujų energijos įkrovimo stotelių statyba, pavyzdžiui, sudėtinga įkrovimo stotelių vieta, mažas įkrovimo įrenginių panaudojimas, mažas įkrovimo efektyvumas.
Šiuo tikslu mūsų šalis pradėjo spartinti elektromobilių įkrovimo stotelių statybą. Siekiant išspręsti elektromobilių įkrovimo problemą kaimo vietovėse, kaimo vietovėse galima statyti integruotas optinio saugojimo ir įkrovimo įkrovimo stotis.
Integruotą įkrovimo stotelę sudaro trys dalys: fotovoltinė energijos gamybos sistema, energijos kaupimo sistema ir įkrovimo stotelė. Statybos procese pirmiausia reikia pastatyti fotovoltinę energijos gamybos sistemą, o tada naudoti energijos kaupimo sistemą elektromobilių įkrovimui valdyti.
Be to, įkrovimo stotelėje būtina įrengti kintamosios ir nuolatinės srovės įkrovimo stoteles, kad būtų patogu įkrauti elektromobilius.
Apskritai kaimo vietovių ekonominio išsivystymo lygis yra gana žemas, todėl optinių duomenų saugyklų ir integruotų įkrovimo stočių statybos kaina yra gana maža. Pavyzdžiui, miestelio ekonominis lygis yra vidutinis šalyje, todėl integruotų optinių duomenų saugyklų ir įkrovimo stočių statyba gali duoti geros ekonominės naudos.
1). Pats miestas turi pakankamai šviesos ir žemės išteklių, kuriuos galima visiškai panaudoti integruotai šviesos kaupimo ir įkrovimo stočiai pastatyti.
Projektuojant integruotą optinio saugojimo ir įkrovimo stotį, pirmiausia reikia pasirinkti tinkamas statybines medžiagas ir konstrukcinę formą, o tada derinti jas su vietos geografine padėtimi ir klimato sąlygomis.
Pavyzdžiui, mieste dėl šalto klimato, pakankamai šviesos, santykinai daugiau žemės išteklių galima rinktis fotovoltines plokštes, kad būtų galima statyti integruotą kaupimo ir įkrovimo stotį.
2). Fotovoltinė sistema daugiausia atsakinga už elektromobilių įkrovimą, o energijos kaupimo sistema – už elektros energijos kaupimą. Statybos metu fotovoltinė sistema ir energijos kaupimo sistema turėtų būti derinamos protingai.
Be to, būtina pagrįstai nustatyti energijos kaupimo akumuliatoriaus ir akumuliatoriaus talpą bei kiekį energijos kaupimo sistemoje. Akumuliatoriaus talpa turėtų būti nustatyta atsižvelgiant į elektromobilio įkrovimo poreikius. Apskritai akumuliatoriaus talpa gali būti nustatoma atsižvelgiant į elektromobilio naudojimo situaciją, vietą ir rinkos poreikius. Remiantis tuo, elektromobilio įkrovimo laikas ir įkrovimo efektyvumas turėtų būti suprojektuoti pagrįstai.
3). Optinio saugojimo ir įkrovimo integruota įkrovimo stotelė taip pat turi pagrįstai sukonfigūruoti įvairią įkrovimo stoties įrangą.
Statant integruotą įkrovimo stotelę, reikėtų stengtis pasirinkti geros kokybės, stabilų įrangos veikimą, kad būtų išvengta įrangos gedimų ir nepaveikta normali įkrovimo stoties veikimo.
Be to, intelektualus optinio saugojimo ir įkrovimo integruotos įkrovimo stoties valdymas gali būti įgyvendintas tobulinant intelektualią įkrovimo stoties laipsnį.
4). Pastačius integruotą įkrovimo stotelę, būtina atlikti stoties priėmimą ir bandomąjį paleidimą:
① Jis turėtų atitikti nacionalinius standartus ir pramonės standartus, kad būtų priimtas;
② Ar jo konstrukcija atitinka vietos politikos reikalavimus ir naudotojų priėmimo reikalavimus;
③ Ji turėtų būti priimta įprastam naudojimui. Bandomasis veikimas daugiausia apima šiuos du aspektus: ① Turėtų būti patikrinta, ar įkrovimo stotelė atitinka įkrovimo standartus ir susijusias normas; ② Turėtų būti patikrinta, ar įkrovimo stotelė atitinka saugos reglamentus ir susijusius standartus.
Optinės atminties ir įkrovimo integruotos įkrovimo krūvos talpos konfigūracija
Elektromobilio įkrovimo laiką daugiausia veikia elektromobilio galia ir įkrovimo laikas, t. y. akumuliatoriaus įkrovimo laikas ir elektros energijos kiekio įkrovimo laikas.
Todėl įkrovimo laiką būtina įvertinti pagal elektromobilio galią. Šiuo metu mūsų šalyje nėra vieningo įkrovimo polių standarto, o skirtingų markių įkrovimo polių įkrovimo laikas yra gana skirtingas, todėl įkrovimo polių įkrovimo laikui įvertinti galime naudoti kelis metodus. Įkrovimo poliai buvo klasifikuojami atitinkamai pagal 4H, 12h ir 16h trukmę.
Taikant aukščiau pateiktą metodą, galima įvertinti įkrovimo stočių įkrovimo laiką ir gauti skirtingos talpos konfigūracijos įkrovimo stočių įkrovimo laiką. Paskirstant įkrovimo stočių talpą, taip pat reikėtų visapusiškai atsižvelgti į kaimo gyventojų ypatybes ir elektromobilių įkrovimo poreikius.
Skirtingiems elektromobilių įtampos lygiams reikalinga skirtinga galia, todėl atsižvelgiant į įkrovimo stoties įrangos konfigūracijos poreikius.
Įprastomis aplinkybėmis kaimo gyventojai, kurių elektros įtampa yra 220 V ir 110 V, statant įkrovimo stoteles turi būti įrengtos atitinkamos įtampos įkrovimo poliai.
Pavyzdžiui, Anhui provincijoje įprastomis aplinkybėmis kaimo gyvenamųjų namų įtampa yra 10 kV ir 35 kV. Didėjant elektromobilių galiai ir trumpėjant įkrovimo laikui, vidutinis įkrovimo laikas palaipsniui mažės.
Integruotos optinės atminties ir įkrovimo stoties projektas
Ekonominės naudos analizė
Integruota įkrovimo stotelė, turinti 4 galios tipus: 120 kW, 250 kW, 400 kW ir 600 kW. Nustatyta, kad vidinė grąžos norma yra 10,24 %, o atsipirkimo laikotarpis – 3,65 metų, kai galia yra 120 kW.
Dėl nedidelio elektromobilių skaičiaus ir mažo įkrovimo poreikio mūsų šalyje, galime pasirinkti mažos talpos projektą integruotos įkrovimo stoties statybai, kad patenkintume dabartinius elektromobilių įkrovimo poreikius kaimo vietovėse.
Integruotos optinės atminties ir įkrovimo stoties statyba
Techniniai sunkumai ir sprendimai
Siekiant toliau plėtoti integruotas optinio saugojimo ir įkrovimo stoteles kaimo vietovėse, reikia išspręsti šiuos techninius sunkumus.
1). Vartotojo pusės energijos kaupimo sistemos projektavimas ir statyba. Vartotojo pusės energijos kaupimo sistemos projektavimas ir statyba yra raktas į integruotos optinės saugyklos ir įkrovimo stoties statybą kaimo vietovėse.
2). Fotovoltinės energijos gamybos sistemos ir įkrovimo sistemos koordinuotas valdymas. Įrengiant integruotą įkrovimo stotį kaimo vietovėse, būtina visapusiškai atsižvelgti į fotovoltinės energijos gamybos sistemos ir įkrovimo sistemos koordinavimą ir valdymą. Fotovoltinės energijos gamybos sistemos ir įkrovimo sistemos koordinuotas valdymas daugiausia apima du aspektus:
Viena vertus, tai yra koordinuotas valdymas tarp fotovoltinės energijos gamybos sistemos ir energijos kaupimo sistemos, kita vertus, tai yra koordinuotas valdymas tarp fotovoltinės energijos gamybos sistemos ir įkrovimo sistemos.
Fotovoltinės energijos gamybos sistemos ir energijos kaupimo sistemos valdymui koordinuoti gali būti naudojami įkrovimo ir iškrovimo valdikliai, galios reguliatoriai ir kiti įtaisai.
Kai fotovoltinės energijos gamybos sistemos išėjimo galia yra nepakankama, įkrovimo ir iškrovimo valdiklis laiku gali papildyti įkrovimo stotį pertekline energija, o galios reguliatorius gali sumažinti fotovoltinės energijos gamybos pajėgumą ir taip išvengti perkrovimo.
Be to, superkondensatorius gali būti naudojamas fotovoltinės energijos gamybos įrangos įkrovimo funkcijai pasiekti.
3). Įkrovimo stotelių valdymo strategija, prijungta prie tinklo. Įprastomis aplinkybėmis nedideli elektros tinklai kaimo vietovėse sukelia prie tinklo prijungto nestabilumo. Siekiant užtikrinti saugų energijos vartojimą kaimo vietovėse, daug paskirstytų elektros energijos tiekimo įrenginių elektros tinkle turėtų būti valdomi ir valdomi prie tinklo prijungto valdiklio.
Tuo pačiu metu paskirstytas maitinimo šaltinis gali būti prijungtas prie elektros tinklo per tinklo pusės keitiklį.
Be to, norint pasiekti koordinuotą paskirstyto maitinimo šaltinio valdymą, būtina naudoti baterijas, superkondensatorius ir kitus įrenginius.
4). Įkrovimo stoties energijos paskirstymo valdymo projektas. Paprastai, kai vartotojo pusės energijos kaupimo talpos nepakanka, perteklinė energija į įkrovimo stotį gali būti tiekiama per dvikryptį keitiklį, o kai vartotojo pusės energijos kaupimo talpos pakanka, fotovoltinės energijos gamybos įrangai įkrauti ir iškrauti galima naudoti superkondensatorius.
5). Optinės atminties ir įkrovimo integruotos įkrovimo stoties eksploatavimo priežiūra ir valdymas. Konkrečiai, tai apima šiuos septynis aspektus: ① Parengti patikimą darbo planą; ② Stiprinti atitinkamo personalo mokymą; ③ Reguliariai tikrinti ir prižiūrėti įrangą; ④ Sukurti ir tobulinti įkrovimo stoties eksploatavimo valdymo sistemą; ⑤ Reguliariai organizuoti ir vykdyti įvairią mokymo veiklą; ⑥ Sukurti ir tobulinti įkrovimo stoties eksploatavimo ir priežiūros mechanizmą; ⑦ Laiku spręsti įrangos gedimų problemas ir kt.
Šiame straipsnyje analizuojama fotovoltinės energijos gamybos ir energijos kaupimo projektų technologija ir ekonomika, ir daroma išvada, kad integruotų įkrovimo stočių statyba kaimo vietovėse yra įmanoma.
Schema turi gerą ekonominę ir socialinę naudą ir atitinka naujos energijos gamybos pramonės plėtros reikalavimus pagal „Dvigubo anglies dioksido“ tikslą Kinijoje. Nuolat tobulėjant naujoms energijos gamybos technologijoms, fotovoltinės energijos gamybos technologijos bus plačiau naudojamos, taip pat bus plačiau naudojamos energijos kaupimo technologijos.
Todėl mūsų šalis turėtų daugiau dėmesio skirti pažangių naujų energijos gamybos technologijų, tokių kaip naujos energijos kaupimo technologijos ir fotovoltinės energijos gamybos technologijos, tyrimams, kad būtų galima labiau remti naujos energijos gamybos pramonės plėtrą.
