Dengan menyasarkan masalah beban kuasa rendah dan pengecasan yang sukar di kawasan luar bandar, kertas kerja ini mengemukakan strategi pembinaan storan optik bersepadu dan stesen pengecasan di kawasan luar bandar, dan memperkenalkan kaedah aplikasi konkrit strategi tersebut.
Keputusan menunjukkan bahawa pembinaan stesen pengecasan bersepadu storan optik dan cas di bandar-bandar dapat meningkatkan kecekapan penggunaan elektrik dengan ketara, dan dapat mengurangkan kos pelaburan dan kos operasi.
Kepentingan membina stesen storan dan pengecasan optik bersepadu
Dengan peningkatan bilangan kenderaan elektrik, permintaan untuk pengecasan juga meningkat. Jika ia tidak diuruskan dengan betul, ia akan mengakibatkan pembaziran tenaga elektrik yang besar dalam proses pengecasan kenderaan elektrik, dan kemudian membawa tekanan yang besar kepada sistem kuasa kita. Pembinaan stesen pengecasan bersepadu storan optik dan pengecasan dapat menyelesaikan masalah di atas dengan berkesan.
Stesen pengecasan bersepadu merupakan mod stesen pengecasan baharu yang menggunakan teknologi penjanaan kuasa fotovoltaik dan penyimpanan tenaga pada stesen pengecasan untuk menyediakan penyelesaian yang baik untuk pengecasan kenderaan elektrik.
Dalam mod ini, penjanaan kuasa fotovoltaik boleh dihantar terus ke stesen pengecasan melalui sambungan grid, dan kemudian dengan mengecas bateri boleh membekalkan elektrik untuk kenderaan elektrik; Teknologi storan tenaga ialah penggunaan peralatan storan tenaga yang tersebar di grid, apabila pengguna perlu membekalkan elektrik ke grid. Berbanding dengan stesen pengecasan tradisional, stesen pengecasan bersepadu storan optik dan pengecasan boleh meningkatkan kecekapan operasi sistem kuasa dengan berkesan.
Stesen pengecasan bersepadu untuk penyimpanan dan pengecasan optik dapat mengurangkan kos cas elektrik dan kos operasi secara berkesan semasa proses pengecasan kenderaan elektrik.
Di bawah model ini, sistem PV dan storan tenaga akan terus beroperasi sehingga grid kehabisan bekalan elektrik, dan cas yang dijana semasa proses pengecasan kenderaan elektrik akan dilindungi oleh stesen pengecasan bersepadu.
Bagi pengguna, model ini bukan sahaja dapat menjimatkan kos, tetapi juga berkesan mengurangkan pembaziran tenaga. Dalam proses operasi sebenar, stesen storan dan pengecasan optik boleh mencapai faedah ekonomi dan sosial maksimum dengan mengoptimumkan konfigurasi dan pengurusan penjadualan.
Oleh itu, boleh dikatakan bahawa stesen pengecasan bersepadu storan optik dan pengecasan merupakan jenis stesen pengecasan baharu dengan prospek pembangunan yang baik.
Analisis situasi semasa pembinaan grid kuasa di kawasan luar bandar
Pembinaan grid kuasa di kawasan perbandaran
Pada masa ini, grid kuasa luar bandar negara kita masih dalam peringkat berasaskan struktur grid kuasa tradisional, terutamanya dengan talian atas, automasi rangkaian pengedaran, pendigitalan dan aplikasi teknologi moden yang lain tidak mencukupi, kebanyakan bandar dan kampung masih belum mempunyai bekalan elektrik. Terdapat lima masalah dalam pembinaan grid kuasa di kawasan luar bandar di negara kita.
1). Tahap automasi rangkaian pengedaran yang rendah di sesetengah kampung dan pekan, sistem automasi rangkaian pengedaran yang tidak sempurna, dan kekurangan pemantauan masa nyata dan amaran awal operasi rangkaian pengedaran, memberi kesan serius kepada operasi normal sistem automasi rangkaian pengedaran di kampung dan pekan.
2). Jejari bekalan talian agihan adalah lebih besar di sesetengah kawasan luar bandar, yang menjadikan talian agihan tidak dapat memendekkan jejari bekalan dengan berkesan.
3). Struktur rangkaian pengedaran di sesetengah kawasan luar bandar mempunyai fenomena penuaan yang serius, dan sesetengah talian pengedaran juga mempunyai masalah seperti keratan rentas konduktor yang kecil, diameter dawai yang kecil dan penuaan peralatan.
4). Terdapat beberapa masalah dalam konfigurasi pampasan kuasa reaktif di beberapa kawasan luar bandar, seperti kapasiti peralatan dan kapasiti pampasan kuasa reaktif yang tidak mencukupi.
5). Perusahaan bekalan kuasa di sesetengah kampung dan pekan kekurangan mekanisme pengurusan, idea perancangan dan reka bentuk yang saintifik dan munasabah, serta analisis dan ramalan penggunaan kuasa di pihak pengguna.
Struktur tenaga kawasan perbandaran
Struktur tenaga di kawasan luar bandar dicirikan oleh pencemaran yang tinggi, penggunaan tenaga yang tinggi dan kecekapan yang rendah.
Dengan perkembangan pesat ekonomi China, taraf hidup rakyat terus meningkat, permintaan tenaga juga meningkat, sejumlah besar penggunaan tenaga fosil, mengakibatkan peningkatan pencemaran alam sekitar.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, struktur tenaga di kawasan luar bandar telah dioptimumkan dan dinaik taraf, dan tahap penggunaan serta kuantiti tenaga bersih telah meningkat dengan ketara.
1). Kapasiti beban kawasan luar bandar adalah kecil, dan penduduk di kawasan luar bandar mempunyai penggunaan kuasa yang rendah dan kebanyakannya menggunakan peralatan elektrik berkuasa rendah.
2). Bilangan kenderaan elektrik (EVS) di kawasan luar bandar semakin meningkat. EVS terutamanya dipacu oleh tenaga elektrik, dan menggunakan sistem kuasa elektrik untuk membekalkan tenaga tambahan. Peningkatan bilangan EVS pasti akan mengakibatkan peningkatan beban elektrik.
3). Struktur bekalan kuasa di kawasan luar bandar adalah tidak munasabah. Disebabkan penggunaan elektrik yang rendah, struktur bekalan kuasa tunggal dan kekurangan perancangan dan reka bentuk yang saintifik dan munasabah, adalah sukar untuk memenuhi permintaan elektrik di kawasan luar bandar.
4). Terdapat beban lampau yang serius di kawasan luar bandar, yang sebahagiannya mempunyai masalah voltan rendah dan talian yang semakin usang, yang menjejaskan operasi sistem kuasa dengan serius dan selamat.
Kualiti kuasa rangkaian pengagihan di kawasan perbandaran
Kualiti kuasa merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi kualiti hidup penduduk luar bandar, dan ia juga merupakan salah satu masalah utama yang perlu diselesaikan oleh perusahaan kuasa elektrik. Pada masa ini, kualiti kuasa rangkaian pengagihan di kawasan luar bandar terutamanya dihadapi oleh tiga aspek masalah berikut.
1). Sisihan voltan rangkaian kuasa luar bandar adalah besar, dan voltan sesetengah pengguna kelihatan sisihan negatif.
2). Tahap ketidakseimbangan voltan tiga fasa rangkaian pengagihan di sesetengah kampung dan pekan adalah di luar julat piawaian kebangsaan.
3). Terdapat fenomena ketidakseimbangan tiga fasa yang serius dalam rangkaian pengedaran di kawasan luar bandar, yang membawa kepada masalah kualiti kuasa di pihak pengguna.
Kajian kes mengenai pembinaan stesen storan dan pengecasan optik bersepadu
Untuk menggalakkan pembangunan ekonomi kawasan luar bandar dengan lebih baik, negeri ini giat menggalakkan pembinaan stesen pengecasan tenaga baharu. Pada masa ini, masih terdapat beberapa masalah dalam pembinaan stesen pengecasan tenaga baharu di negara kita, contohnya, lokasi stesen pengecasan yang sukar, penggunaan kemudahan pengecasan yang rendah, dan kecekapan pengecasan yang rendah.
Untuk tujuan ini, negara kita mula mempercepatkan pembinaan stesen pengecasan kenderaan elektrik. Bagi menyelesaikan masalah pengecasan kenderaan elektrik di kawasan luar bandar, stesen pengecasan bersepadu untuk penyimpanan dan pengecasan optik boleh dibina di kawasan luar bandar.
Stesen pengecasan bersepadu terdiri daripada tiga bahagian: sistem penjanaan kuasa fotovoltaik, sistem penyimpanan tenaga dan stesen pengecasan. Dalam proses pembinaan, sistem penjanaan kuasa fotovoltaik perlu dibina terlebih dahulu, dan kemudian menggunakan sistem penyimpanan tenaga untuk mengurus pengecasan kenderaan elektrik.
Di samping itu, adalah perlu untuk menetapkan tiang pengecas AC dan tiang pengecas DC di stesen pengecasan untuk menyediakan kemudahan pengecasan kenderaan elektrik.
Secara keseluruhannya, tahap pembangunan ekonomi kawasan luar bandar agak rendah, jadi kos pembinaan stesen pengecasan bersepadu storan optik dan pengecasan adalah agak rendah. Dengan mengambil contoh sebuah perbandaran, tahap ekonomi perbandaran berada di tahap pertengahan di negara ini, dan pembinaan stesen storan dan pengecasan optik bersepadu boleh mencapai faedah ekonomi yang baik.
1). Bandar itu sendiri mempunyai sumber cahaya dan sumber tanah yang mencukupi, yang boleh digunakan sepenuhnya untuk membina stesen pengecasan bersepadu bagi penyimpanan dan pengecasan cahaya.
Dalam reka bentuk stesen storan dan pengecasan optik bersepadu, bahan binaan dan bentuk struktur yang sesuai harus dipilih terlebih dahulu, dan kemudian digabungkan dengan lokasi geografi tempatan dan keadaan iklim untuk mereka bentuk.
Contohnya, bandar ini mempunyai iklim sejuk, cahaya yang mencukupi, dan sumber tanah yang agak banyak, jadi anda boleh memilih panel fotovoltaik untuk membina stesen storan dan pengecasan bersepadu.
2). Sistem PV bertanggungjawab terutamanya untuk mengecas kenderaan elektrik, manakala sistem penyimpanan tenaga bertanggungjawab untuk menyimpan elektrik. Sistem PV dan sistem penyimpanan tenaga harus digabungkan dengan cara yang munasabah semasa pembinaan.
Di samping itu, adalah perlu untuk menetapkan kapasiti dan kuantiti bateri simpanan tenaga dan bateri simpanan dalam sistem simpanan tenaga secara munasabah. Kapasiti bateri hendaklah ditetapkan mengikut permintaan cas kenderaan elektrik. Secara amnya, kapasiti bateri boleh ditentukan mengikut situasi penggunaan, lokasi dan permintaan pasaran kenderaan elektrik. Atas dasar ini, masa pengecasan dan kecekapan pengecasan kenderaan elektrik hendaklah direka bentuk secara munasabah.
3). Stesen pengecasan bersepadu storan optik dan pengecasan juga perlu mengkonfigurasi pelbagai peralatan stesen pengecasan dengan munasabah.
Dalam pembinaan stesen pengecasan bersepadu, perlu cuba memilih peralatan yang berkualiti tinggi dan stabil untuk mengelakkan kegagalan peralatan dan menjejaskan operasi normal stesen pengecasan.
Di samping itu, pengurusan pintar stesen pengecasan bersepadu dan storan optik boleh direalisasikan dengan meningkatkan tahap pintar stesen pengecasan.
4). Selepas pembinaan stesen pengecasan bersepadu, operasi penerimaan dan percubaan stesen perlu dijalankan:
① Ia harus selaras dengan piawaian kebangsaan dan piawaian industri untuk penerimaan;
② Sama ada pembinaannya mematuhi keperluan dasar tempatan dan keperluan pengguna untuk penerimaan;
③ Ia harus diterima untuk operasi biasa. Operasi percubaan terutamanya merangkumi dua aspek berikut: ① Sama ada stesen pengecas mematuhi piawaian pengecasan dan norma berkaitan harus diuji; ② Sama ada stesen pengecas mematuhi peraturan keselamatan dan piawaian berkaitan harus diuji.
Konfigurasi kapasiti longgokan pengecasan bersepadu dan storan optik
Masa pengecasan kenderaan elektrik terutamanya dipengaruhi oleh kuasa dan masa pengecasan kenderaan elektrik, iaitu masa pengecasan bateri dan masa pengecasan kuantiti elektrik.
Oleh itu, adalah perlu untuk menganggarkan masa pengecasan mengikut kuasa kenderaan elektrik. Pada masa ini, tiada piawaian seragam untuk cerucuk pengecasan di negara kita, dan masa pengecasan cerucuk pengecasan jenama yang berbeza agak berbeza, jadi kita boleh menggunakan beberapa kaedah untuk menganggarkan masa pengecasan cerucuk pengecasan. Cerucuk pengecasan dikelaskan masing-masing mengikut 4H, 12j dan 16j.
Mengikut kaedah di atas, masa pengecasan cerucuk pengecasan boleh dianggarkan, dan masa pengecasan cerucuk pengecasan dengan konfigurasi kapasiti yang berbeza boleh diperolehi. Dalam peruntukan kapasiti cerucuk pengecasan, kita juga harus mempertimbangkan sepenuhnya ciri-ciri penduduk luar bandar dan keperluan pengecasan kenderaan elektrik.
Tahap voltan kenderaan elektrik yang berbeza memerlukan kuasa yang berbeza, jadi mengikut keperluan konfigurasi peralatan stesen pengecasan.
Dalam keadaan biasa, penduduk luar bandar dengan tahap voltan 220V dan 110V, jadi dalam pembinaan stesen pengecasan perlu dilengkapi dengan tahap voltan cerucuk pengecasan yang sepadan.
Ambil wilayah Anhui sebagai contoh, dalam keadaan biasa, tahap voltan kediaman luar bandar adalah 10 kv dan 35 kv. Dengan peningkatan kuasa kenderaan elektrik dan pengurangan masa pengecasan, purata masa pengecasan akan berkurangan secara beransur-ansur.
Projek Storan Optik Bersepadu dan stesen pengecasan
Analisis faedah ekonomi
Stesen pengecas bersepadu dengan 4 jenis kuasa ialah 120kW, 250KW, 400kW dan 600kW. Didapati bahawa kadar pulangan dalaman ialah 10.24% dan tempoh bayaran balik ialah 3.65 tahun apabila kuasa ialah 120kw.
Disebabkan bilangan kenderaan elektrik yang kecil dan permintaan pengecasan yang rendah di negara kita, kita boleh memilih projek berkapasiti kecil untuk membina stesen pengecasan bersepadu, bagi memenuhi keperluan pengecasan kenderaan elektrik di kawasan luar bandar semasa.
Pembinaan stesen storan dan pengecasan optik bersepadu
Kesukaran teknikal dan penyelesaian
Kesukaran teknikal berikut perlu diselesaikan untuk pembangunan selanjutnya stesen storan dan pengecasan optik bersepadu di kawasan luar bandar.
1). Reka bentuk dan pembinaan sistem storan tenaga bahagian pengguna. Reka bentuk dan pembinaan sistem storan tenaga bahagian pengguna adalah kunci kepada pembinaan stesen storan dan pengecasan optik bersepadu di kawasan luar bandar.
2). Kawalan terselaras sistem penjanaan kuasa fotovoltaik dan sistem pengecasan. Adalah perlu untuk mempertimbangkan sepenuhnya penyelarasan dan kawalan antara sistem penjanaan kuasa fotovoltaik dan sistem pengecasan semasa membina stesen pengecasan bersepadu di kawasan luar bandar. Kawalan penyelarasan antara sistem penjanaan kuasa fotovoltaik dan sistem pengecasan terutamanya merangkumi dua aspek:
Di satu pihak, ia adalah kawalan yang diselaraskan antara sistem penjanaan kuasa fotovoltaik dan sistem penyimpanan tenaga, sebaliknya, ia adalah kawalan yang diselaraskan antara sistem penjanaan kuasa fotovoltaik dan sistem pengecasan.
Pengawal cas dan nyahcas, pengatur kuasa dan peranti lain boleh digunakan untuk menyelaras kawalan antara sistem penjanaan kuasa fotovoltaik dan sistem storan tenaga.
Apabila kuasa output sistem penjanaan kuasa fotovoltaik tidak mencukupi, kuasa berlebihan boleh diisi semula ke stesen pengecasan tepat pada masanya oleh pengawal cas dan nyahcas, pengawal selia kuasa boleh digunakan untuk mengurangkan kapasiti penjanaan fotovoltaik, sekali gus mengelakkan pengecasan berlebihan.
Di samping itu, kapasitor super boleh digunakan untuk mencapai fungsi pengecasan peralatan penjanaan kuasa fotovoltaik.
3). Strategi kawalan berkaitan grid stesen pengecasan. Dalam keadaan biasa, grid kuasa berskala kecil di kawasan luar bandar menyebabkan ketidakstabilan berkaitan grid. Bagi memastikan keselamatan penggunaan kuasa di kawasan luar bandar, sebilangan besar bekalan kuasa teragih dalam grid kuasa harus dikawal dan diuruskan oleh pengawal berkaitan grid.
Pada masa yang sama, bekalan kuasa teragih boleh disambungkan ke grid kuasa melalui penukar sisi grid.
Di samping itu, adalah perlu untuk menggunakan bateri, super kapasitor dan peranti lain untuk mencapai kawalan terselaras bekalan kuasa teragih.
4). Reka bentuk kawalan pengagihan kuasa stesen pengecasan. Secara amnya, apabila kapasiti storan tenaga bahagian pengguna tidak mencukupi, kuasa berlebihan boleh ditambah ke stesen pengecasan melalui penukar dwiarah, dan apabila kapasiti storan tenaga bahagian pengguna mencukupi, penggunaan super-kapasitor boleh digunakan untuk mengecas dan menyahcas peralatan penjanaan kuasa fotovoltaik.
5). Penyelenggaraan dan pengurusan operasi stesen pengecasan bersepadu storan optik dan cas. Secara khususnya, ia merangkumi tujuh aspek berikut: ① Merangka pelan kerja yang kukuh; ② Memperkukuh latihan kakitangan yang berkaitan; ③ Memeriksa dan menyelenggara peralatan secara berkala; ④ Mewujudkan dan menambah baik Sistem Pengurusan Operasi stesen pengecasan; ⑤ Menganjur dan menjalankan pelbagai aktiviti latihan secara berkala; ⑥ Mewujudkan dan menambah baik mekanisme operasi dan penyelenggaraan stesen pengecasan; ⑦ Menangani kegagalan peralatan tepat pada masanya, dsb.
Kertas kerja ini menganalisis teknologi dan ekonomi projek penjanaan kuasa fotovoltaik dan penyimpanan tenaga, dan membuat kesimpulan bahawa adalah berdaya maju untuk membina stesen pengecasan bersepadu di kawasan luar bandar.
Skim ini mempunyai manfaat ekonomi dan sosial yang baik, dan memenuhi keperluan pembangunan industri penjanaan kuasa tenaga baharu di bawah sasaran "Karbon Berganda" di China. Dengan kemajuan berterusan teknologi penjanaan tenaga baharu, teknologi penjanaan kuasa fotovoltaik akan digunakan secara lebih meluas, teknologi penyimpanan tenaga juga akan digunakan secara lebih meluas.
Oleh itu, negara kita harus meningkatkan penyelidikan mengenai teknologi penjanaan tenaga baharu yang canggih seperti teknologi penyimpanan tenaga baharu dan teknologi penjanaan kuasa fotovoltaik untuk menyediakan lebih banyak sokongan bagi pembangunan industri penjanaan kuasa tenaga baharu.
