Met het oog op de problemen van een laag stroomverbruik en moeilijk opladen in landelijke gebieden, presenteert dit artikel een strategie voor de bouw van geïntegreerde optische opslag- en laadstations in landelijke gebieden en beschrijft het concrete toepassingsmethoden van deze strategie.
De resultaten tonen aan dat de bouw van geïntegreerde laadstations met optische opslag en oplading in steden de efficiëntie van het elektriciteitsverbruik aanzienlijk kan verbeteren en de investerings- en operationele kosten kan verlagen.
Het belang van de bouw van geïntegreerde optische opslag- en laadstations.
Naarmate het aantal elektrische voertuigen toeneemt, stijgt ook de vraag naar laadcapaciteit. Als dit niet goed wordt beheerd, leidt dit tot een aanzienlijke verspilling van elektrische energie tijdens het laadproces van elektrische voertuigen, wat een grote druk op ons elektriciteitsnet legt. De bouw van geïntegreerde laadstations met optische opslag en laadmogelijkheid kan deze problemen effectief oplossen.
Het geïntegreerde laadstation is een nieuw type laadstation dat gebruikmaakt van zonne-energieopwekking en energieopslagtechnologie om een goede oplossing te bieden voor het opladen van elektrische voertuigen.
In deze modus kan de opgewekte zonne-energie rechtstreeks via het elektriciteitsnet naar het laadstation worden getransporteerd. Door de batterij op te laden, kan de opgewekte energie vervolgens elektriciteit leveren aan elektrische voertuigen. Energieopslagtechnologie maakt gebruik van energieopslagapparatuur die verspreid over het net is geplaatst, zodat de gebruiker elektriciteit aan het net kan terugleveren wanneer dat nodig is. In vergelijking met traditionele laadstations kan een laadstation met geïntegreerde optische opslag en laadfunctie de operationele efficiëntie van het elektriciteitsnet aanzienlijk verbeteren.
Het geïntegreerde laadstation met optische opslag en opladen kan de elektriciteitskosten en de operationele kosten tijdens het laadproces van elektrische voertuigen aanzienlijk verlagen.
Volgens dit model blijven PV- en energieopslagsystemen functioneren totdat het elektriciteitsnet geen stroom meer levert, en wordt de tijdens het opladen van elektrische voertuigen opgewekte energie opgevangen door geïntegreerde laadstations.
Voor gebruikers kan dit model niet alleen kosten besparen, maar ook energieverspilling effectief verminderen. In de praktijk kan het optische opslag- en laadstation maximale economische en maatschappelijke voordelen behalen door de configuratie en het planningsbeheer te optimaliseren.
Daarom kan gesteld worden dat het geïntegreerde laadstation voor optische opslag en opladen een nieuw type laadstation is met goede ontwikkelingsvooruitzichten.
Analyse van de huidige situatie van de aanleg van elektriciteitsnetten in landelijke gebieden
Aanleg van het elektriciteitsnet in townshipgebieden
Momenteel bevindt het elektriciteitsnet in de landelijke gebieden van ons land zich nog in een fase van traditionele structuur, voornamelijk gebaseerd op bovengrondse leidingen. De automatisering van het distributienetwerk, digitalisering en andere moderne technologieën zijn onvoldoende toegepast, waardoor de meeste steden en dorpen nog steeds geen elektriciteit hebben. Er zijn vijf problemen bij de aanleg van het elektriciteitsnet in de landelijke gebieden van ons land.
1). Het lage automatiseringsniveau van het distributienetwerk in sommige dorpen en steden, het gebrekkige automatiseringssysteem van het distributienetwerk en het ontbreken van realtime monitoring en vroegtijdige waarschuwingen voor de werking van het distributienetwerk, belemmeren de normale werking van het automatiseringssysteem van het distributienetwerk in deze dorpen en steden ernstig.
2). In sommige landelijke gebieden is de leveringsradius van de distributieleiding groter, waardoor de distributieleiding de leveringsradius niet effectief kan verkorten.
3). De structuur van het distributienetwerk in sommige landelijke gebieden vertoont ernstige verouderingsverschijnselen, en sommige distributieleidingen hebben zelfs problemen zoals een kleine geleiderdoorsnede, een kleine draaddiameter en verouderde apparatuur.
4). In sommige landelijke gebieden doen zich problemen voor met de configuratie van de reactieve vermogenscompensatie, zoals onvoldoende apparatuurcapaciteit en reactieve vermogenscompensatiecapaciteit.
5). De energiebedrijven in sommige dorpen en steden missen een wetenschappelijk en redelijk beheersmechanisme, een plan- en ontwerpidee, en een analyse- en voorspellingsvermogen voor het energieverbruik aan de gebruikerszijde.
De energiestructuur van het gemeentelijk gebied
De energiestructuur in plattelandsgebieden wordt gekenmerkt door hoge vervuiling, een hoog energieverbruik en een lage efficiëntie.
Door de snelle economische ontwikkeling van China en de voortdurende verbetering van de levensstandaard van de bevolking, neemt ook de vraag naar energie toe. Dit leidt tot een grote afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en daardoor tot toenemende milieuvervuiling.
De afgelopen jaren is de energiestructuur in plattelandsgebieden geoptimaliseerd en gemoderniseerd, waardoor het gebruiksniveau en de hoeveelheid schone energie aanzienlijk zijn toegenomen.
1). De capaciteit van het elektriciteitsnet in landelijke gebieden is klein, de bewoners hebben een laag energieverbruik en gebruiken voornamelijk elektrische apparaten met een laag vermogen.
2). Het aantal elektrische voertuigen (EV's) in landelijke gebieden neemt toe. EV's worden voornamelijk aangedreven door elektrische energie en gebruiken het elektriciteitsnet als hulpenergiebron. De toename van het aantal EV's zal onvermijdelijk leiden tot een stijging van de elektriciteitsvraag.
3) De structuur van de elektriciteitsvoorziening in plattelandsgebieden is onredelijk. Door het lage elektriciteitsverbruik, de eenzijdige stroomvoorziening en het gebrek aan wetenschappelijke en redelijke planning en ontwerp, is het moeilijk om aan de elektriciteitsvraag in plattelandsgebieden te voldoen.
4). Er is sprake van ernstige overbelasting in landelijke gebieden, waarvan sommige te kampen hebben met lage spanning en verouderde leidingen, wat de veilige en stabiele werking van het elektriciteitsnet ernstig beïnvloedt.
Stroomkwaliteit van het distributienetwerk in het stadsgebied
De kwaliteit van de stroomvoorziening is een van de belangrijkste factoren die de levenskwaliteit van plattelandsbewoners beïnvloeden, en tevens een van de belangrijkste problemen die elektriciteitsbedrijven moeten aanpakken. Momenteel kampt de stroomkwaliteit van het distributienetwerk in landelijke gebieden hoofdzakelijk met de volgende drie problemen.
1). De spanningsafwijking van het elektriciteitsnet op het platteland is groot, en bij sommige gebruikers is er sprake van een negatieve spanningsafwijking.
2). De mate van onbalans in de driefasenspanning van het distributienet in sommige dorpen en steden ligt buiten de nationale norm.
3). In het distributienetwerk in landelijke gebieden doen zich ernstige driefasige onbalansverschijnselen voor, wat leidt tot problemen met de stroomkwaliteit aan de gebruikerszijde.
Casestudie over de bouw van een geïntegreerd optisch opslag- en laadstation
Om de economische ontwikkeling van plattelandsgebieden te bevorderen, stimuleert de overheid actief de bouw van laadstations voor nieuwe energiebronnen. Momenteel kampen er in ons land echter nog steeds problemen met de bouw van deze laadstations, zoals de lastige locatiekeuze, de lage benutting van de laadfaciliteiten en de lage laadefficiëntie.
Daarom is ons land begonnen met het versnellen van de bouw van laadstations voor elektrische voertuigen. Om het probleem van het opladen van elektrische voertuigen in landelijke gebieden op te lossen, kunnen daar geïntegreerde laadstations met optische opslag en laadmogelijkheid worden gebouwd.
Het geïntegreerde laadstation bestaat uit drie onderdelen: een zonne-energiesysteem, een energieopslagsysteem en het laadstation zelf. Tijdens de bouw is het noodzakelijk om eerst het zonne-energiesysteem te installeren en vervolgens het energieopslagsysteem te gebruiken om het opladen van elektrische voertuigen te beheren.
Daarnaast is het nodig om zowel AC-laadpalen als DC-laadpalen in het laadstation te plaatsen om het opladen van elektrische voertuigen te vergemakkelijken.
Over het algemeen is het economische ontwikkelingsniveau van plattelandsgebieden relatief laag, waardoor de kosten voor de bouw van geïntegreerde laadstations voor optische energieopslag relatief laag zijn. Neem bijvoorbeeld een dorp: het economische niveau van dit dorp ligt in het midden van het land, waardoor de bouw van een geïntegreerd laadstation voor optische energieopslag aanzienlijke economische voordelen kan opleveren.
1). De stad zelf beschikt over voldoende lichtbronnen en grond, die volledig benut kunnen worden voor de bouw van een geïntegreerd laadstation voor lichtopslag en opladen.
Bij het ontwerpen van een geïntegreerd optisch opslag- en laadstation moet allereerst rekening worden gehouden met de geschikte bouwmaterialen en constructievorm, en vervolgens met de lokale geografische locatie en klimaatomstandigheden.
Een stad met een koud klimaat, voldoende zonlicht en relatief veel beschikbare grond kan bijvoorbeeld gebruikmaken van zonnepanelen om een geïntegreerd opslag- en laadstation te bouwen.
2). Het PV-systeem is voornamelijk verantwoordelijk voor het opladen van elektrische voertuigen, terwijl het energieopslagsysteem verantwoordelijk is voor het opslaan van de elektriciteit. Het PV-systeem en het energieopslagsysteem moeten tijdens de bouw op een verstandige manier worden gecombineerd.
Daarnaast is het noodzakelijk om de capaciteit en het aantal energieopslagbatterijen in het energieopslagsysteem op een verstandige manier te bepalen. De batterijcapaciteit moet worden afgestemd op de laadbehoefte van het elektrische voertuig. Over het algemeen kan de batterijcapaciteit worden bepaald op basis van de gebruikssituatie, de locatie en de marktvraag naar het elektrische voertuig. Op basis hiervan moeten de laadtijd en het laadrendement van het elektrische voertuig op een verstandige manier worden ontworpen.
3). Het geïntegreerde laadstation voor optische opslag en opladen vereist ook een verstandige configuratie van de verschillende apparatuur van het laadstation.
Bij de bouw van een geïntegreerd laadstation moet men streven naar de keuze van kwalitatief goede en stabiele apparatuur om storingen te voorkomen die de normale werking van het laadstation kunnen beïnvloeden.
Daarnaast kan het intelligente beheer van optische opslag en het geïntegreerde laadstation worden gerealiseerd door de intelligentiegraad van het laadstation te verbeteren.
4). Na de bouw van het geïntegreerde laadstation is het noodzakelijk om de acceptatie en proefbedrijfsvoering van het station uit te voeren:
① Het moet voldoen aan de nationale normen en de industrienormen om te worden geaccepteerd;
② Of de constructie voldoet aan de lokale beleidsvereisten en de eisen van de gebruiker voor acceptatie;
③ Het laadstation moet geschikt bevonden worden voor normaal gebruik. De proefdraai omvat hoofdzakelijk de volgende twee aspecten: ① Er moet worden gecontroleerd of het laadstation voldoet aan de laadnormen en aanverwante voorschriften; ② Er moet worden gecontroleerd of het laadstation voldoet aan de veiligheidsvoorschriften en aanverwante voorschriften.
Optische opslag en opladen, geïntegreerde laadpaalcapaciteitsconfiguratie
De laadtijd van een elektrisch voertuig wordt voornamelijk beïnvloed door het vermogen en de laadtijd van het elektrische voertuig, dat wil zeggen de laadtijd van de batterij en de laadtijd van de elektrische lading.
Daarom is het nodig om de laadtijd te schatten op basis van het vermogen van het elektrische voertuig. Momenteel bestaat er in ons land geen uniforme standaard voor laadpalen, en de laadtijd van laadpalen van verschillende merken verschilt aanzienlijk. We kunnen daarom een aantal methoden gebruiken om de laadtijd van laadpalen te schatten. De laadpalen werden ingedeeld op basis van respectievelijk 4 uur, 12 uur en 16 uur.
Volgens bovenstaande methode kan de laadtijd van de laadpaal worden geschat en kan de laadtijd van laadpalen met verschillende capaciteitsconfiguraties worden bepaald. Bij de capaciteitsverdeling van laadpalen moet ook rekening worden gehouden met de kenmerken van plattelandsbewoners en hun laadbehoeften voor elektrische voertuigen.
Elektrische voertuigen vereisen verschillende spanningsniveaus en dus ook verschillende vermogens, afhankelijk van de behoeften van de apparatuur in het laadstation.
Onder normale omstandigheden beschikken bewoners van landelijke gebieden over spanningsniveaus van 220V en 110V. Daarom moeten laadstations bij de bouw ervan worden uitgerust met laadpalen die overeenkomen met de juiste spanning.
Neem bijvoorbeeld de provincie Anhui: onder normale omstandigheden liggen de netspanningen in landelijke woongebieden tussen de 10 kV en 35 kV. Door de toename van het vermogen van elektrische voertuigen en de afname van de laadtijd zal de gemiddelde laadtijd geleidelijk afnemen.
Geïntegreerd optisch opslag- en laadstationproject
Economische batenanalyse
Het geïntegreerde laadstation is verkrijgbaar met 4 vermogens: 120 kW, 250 kW, 400 kW en 600 kW. Uit onderzoek blijkt dat het interne rendement 10,24% bedraagt en de terugverdientijd 3,65 jaar is bij een vermogen van 120 kW.
Gezien het geringe aantal elektrische voertuigen en de lage vraag naar laadpunten in ons land, kunnen we kiezen voor een kleinschalig project voor de bouw van een geïntegreerd laadstation, om zo te voldoen aan de huidige behoefte aan laadpunten voor elektrische voertuigen in landelijke gebieden.
Bouw van een geïntegreerd optisch opslag- en laadstation
Technische problemen en oplossingen
De volgende technische problemen moeten worden opgelost voor de verdere ontwikkeling van geïntegreerde optische opslag- en laadstations in landelijke gebieden.
1). Het ontwerp en de constructie van het energieopslagsysteem aan de gebruikerszijde. Het ontwerp en de constructie van het energieopslagsysteem aan de gebruikerszijde is cruciaal voor de realisatie van het geïntegreerde optische opslag- en laadstation in landelijke gebieden.
2). De gecoördineerde aansturing van het zonne-energieopwekkingssysteem en het laadsysteem. Bij de bouw van een geïntegreerd laadstation in landelijke gebieden is het van essentieel belang om de coördinatie en aansturing tussen het zonne-energieopwekkingssysteem en het laadsysteem volledig in overweging te nemen. De gecoördineerde aansturing tussen het zonne-energieopwekkingssysteem en het laadsysteem omvat hoofdzakelijk twee aspecten:
Enerzijds betreft het de gecoördineerde aansturing tussen het zonne-energieopwekkingssysteem en het energieopslagsysteem, anderzijds betreft het de gecoördineerde aansturing tussen het zonne-energieopwekkingssysteem en het laadsysteem.
Laad- en ontlaadregelaars, vermogensregelaars en andere apparaten kunnen worden gebruikt om de aansturing tussen het fotovoltaïsche energieopwekkingssysteem en het energieopslagsysteem te coördineren.
Als het uitgangsvermogen van het fotovoltaïsche energieopwekkingssysteem onvoldoende is, kan de overtollige energie tijdig aan het laadstation worden teruggevoerd door de laad- en ontlaadregelaar. De vermogensregelaar kan worden gebruikt om de opwekkingscapaciteit van de zonnepanelen te verminderen, waardoor overladen wordt voorkomen.
Daarnaast kan de supercondensator worden gebruikt om de laadfunctie van fotovoltaïsche energieopwekkingsapparatuur te realiseren.
3) Strategie voor de aansturing van laadstations via het elektriciteitsnet. Onder normale omstandigheden leiden kleinschalige elektriciteitsnetten in landelijke gebieden tot instabiliteit van de netaansluiting. Om de veiligheid van het elektriciteitsverbruik in landelijke gebieden te waarborgen, moet een groot aantal decentrale stroomvoorzieningen in het elektriciteitsnet worden aangestuurd en beheerd door een netgekoppelde controller.
Tegelijkertijd kan de decentrale stroomvoorziening via de netomvormer op het elektriciteitsnet worden aangesloten.
Daarnaast is het nodig om gebruik te maken van batterijen, supercondensatoren en andere apparaten om de gecoördineerde aansturing van de decentrale stroomvoorziening te realiseren.
4) Ontwerp van de stroomdistributieregeling van het laadstation. Over het algemeen kan, wanneer de energieopslagcapaciteit aan de gebruikerszijde onvoldoende is, het overtollige vermogen via een bidirectionele omvormer aan het laadstation worden toegevoerd. Wanneer de energieopslagcapaciteit aan de gebruikerszijde voldoende is, kunnen supercondensatoren worden gebruikt voor het laden en ontladen van de fotovoltaïsche energieopwekkingsapparatuur.
5). Het operationeel onderhoud en beheer van geïntegreerde laadstations voor optische opslag en opladen. Dit omvat specifiek de volgende zeven aspecten: ① Het opstellen van een degelijk werkplan; ② Het versterken van de training van relevant personeel; ③ Het regelmatig inspecteren en onderhouden van de apparatuur; ④ Het opzetten en verbeteren van het operationeel beheersysteem van het laadstation; ⑤ Het regelmatig organiseren en uitvoeren van diverse trainingsactiviteiten; ⑥ Het opzetten en verbeteren van het mechanisme voor de exploitatie en het onderhoud van het laadstation; ⑦ Het tijdig verhelpen van storingen aan de apparatuur, enz.
Dit artikel analyseert de technologie en de economie van projecten voor de opwekking van zonne-energie en energieopslag, en concludeert dat het haalbaar is om geïntegreerde laadstations in landelijke gebieden te bouwen.
Het plan biedt goede economische en sociale voordelen en voldoet aan de eisen voor de ontwikkeling van de nieuwe energie-industrie in het kader van de Chinese "dubbele koolstofdoelstelling". Met de voortdurende vooruitgang van nieuwe energieopwekkingstechnologieën zal fotovoltaïsche energieopwekkingstechnologie steeds vaker worden toegepast, evenals energieopslagtechnologie.
Daarom moet ons land meer onderzoek doen naar geavanceerde nieuwe energieopwekkingstechnologieën, zoals nieuwe energieopslagtechnologie en fotovoltaïsche energieopwekkingstechnologie, om de ontwikkeling van de nieuwe energie-industrie beter te ondersteunen.
