W artykule tym, skupiając się na problemach niskiego obciążenia mocy i utrudnionego ładowania na obszarach wiejskich, przedstawiono strategię budowy zintegrowanych stacji przechowywania i ładowania optycznego na obszarach wiejskich oraz przedstawiono konkretne metody wdrożenia tej strategii.
Wyniki pokazują, że budowa stacji ładowania i przechowywania danych optycznych w miastach może znacząco poprawić efektywność zużycia energii elektrycznej, a także obniżyć koszty inwestycyjne i operacyjne.
Znaczenie budowy zintegrowanej stacji pamięci i ładowania optycznego
Wraz ze wzrostem liczby pojazdów elektrycznych rośnie zapotrzebowanie na ładowanie. Niewłaściwe zarządzanie tym procesem doprowadzi do dużych strat energii elektrycznej w procesie ładowania pojazdów elektrycznych, a tym samym do znacznego obciążenia naszego systemu energetycznego. Budowa stacji ładowania z optycznym magazynowaniem i ładowaniem może skutecznie rozwiązać powyższe problemy.
Zintegrowana stacja ładowania to nowy tryb stacji ładowania, w którym zastosowano technologię wytwarzania energii fotowoltaicznej i magazynowania energii w stacji ładowania, co stanowi dobre rozwiązanie do ładowania pojazdów elektrycznych.
W tym trybie energia generowana przez fotowoltaikę może być przesyłana bezpośrednio do stacji ładowania poprzez sieć, a następnie, poprzez ładowanie akumulatora, może dostarczać energię elektryczną do pojazdów elektrycznych. Technologia magazynowania energii polega na wykorzystaniu urządzeń magazynujących energię rozproszonych w sieci, gdy użytkownik potrzebuje energii elektrycznej do sieci. W porównaniu z tradycyjną stacją ładowania, zintegrowana stacja ładowania z optycznym magazynowaniem i ładowaniem może skutecznie poprawić wydajność operacyjną systemu elektroenergetycznego.
Zintegrowana stacja ładowania optycznego może skutecznie obniżyć koszty ładowania elektrycznego i koszty operacyjne podczas ładowania pojazdów elektrycznych.
W tym modelu systemy fotowoltaiczne i magazynowania energii będą działać do momentu wyczerpania zapasów energii w sieci, a energia generowana w trakcie ładowania pojazdów elektrycznych będzie pokrywana przez zintegrowane stacje ładowania.
Dla użytkowników ten model może nie tylko obniżyć koszty, ale także skutecznie ograniczyć straty energii. W rzeczywistym procesie eksploatacji, optyczna stacja magazynowania i ładowania może osiągnąć maksymalne korzyści ekonomiczne i społeczne dzięki optymalizacji konfiguracji i zarządzania harmonogramem.
Można więc stwierdzić, że stacja ładowania ze zintegrowanym przechowywaniem i ładowaniem optycznym jest nowym typem stacji ładowania, mającym duże perspektywy rozwoju.
Analiza aktualnej sytuacji w zakresie budowy sieci energetycznych na terenach wiejskich
Budowa sieci energetycznych na terenach gminnych
Obecnie sieć energetyczna na obszarach wiejskich naszego kraju wciąż znajduje się w fazie tradycyjnej, opartej głównie na liniach napowietrznych, automatyzacji sieci dystrybucyjnych, cyfryzacji i innych nowoczesnych technologiach. Większość miast i wsi jest nadal pozbawiona energii elektrycznej. Istnieje pięć problemów związanych z budową sieci energetycznej na obszarach wiejskich naszego kraju.
1). Niski poziom automatyzacji sieci dystrybucyjnej w niektórych wsiach i miasteczkach, niedoskonały system automatyzacji sieci dystrybucyjnej oraz brak monitorowania w czasie rzeczywistym i wczesnego ostrzegania o działaniu sieci dystrybucyjnej poważnie wpływają na prawidłowe funkcjonowanie systemu automatyzacji sieci dystrybucyjnej w wsiach i miasteczkach.
2) W niektórych obszarach wiejskich promień zasięgu linii dystrybucyjnej jest większy, co uniemożliwia efektywne skrócenie promienia zasięgu linii dystrybucyjnej.
3). Struktura sieci dystrybucyjnej w niektórych obszarach wiejskich ulega poważnemu starzeniu, a niektóre linie dystrybucyjne borykają się z takimi problemami, jak mały przekrój przewodu, mała średnica przewodu i starzenie się sprzętu.
4) W niektórych obszarach wiejskich występują pewne problemy w konfiguracji kompensacji mocy biernej, takie jak niewystarczająca wydajność urządzeń i zdolność kompensacji mocy biernej.
5) Przedsiębiorstwa energetyczne w niektórych wsiach i miasteczkach nie dysponują naukowymi i racjonalnymi mechanizmami zarządzania, pomysłami na planowanie i projektowanie, a także analizą i prognozowaniem zużycia energii przez użytkowników.
Struktura energetyczna obszaru gminy
Struktura energetyczna na obszarach wiejskich charakteryzuje się wysokim poziomem zanieczyszczenia, wysokim zużyciem energii i niską efektywnością.
Dzięki szybkiemu rozwojowi gospodarki Chin, standard życia ludzi stale się poprawia, rośnie również zapotrzebowanie na energię, a coraz większa konsumpcja paliw kopalnych powoduje wzrost zanieczyszczenia środowiska.
W ostatnich latach struktura energetyczna na obszarach wiejskich została zoptymalizowana i unowocześniona, a poziom wykorzystania i ilość czystej energii wyraźnie wzrosły.
1) Obciążenie obszarów wiejskich jest niewielkie, a ich mieszkańcy mają niskie zużycie energii elektrycznej i korzystają głównie z urządzeń elektrycznych o niskim poborze mocy.
2) Liczba pojazdów elektrycznych (EV) na obszarach wiejskich rośnie. Pojazdy EV są napędzane głównie energią elektryczną i wykorzystują system elektroenergetyczny do dostarczania energii pomocniczej. Wzrost liczby pojazdów EV nieuchronnie doprowadzi do wzrostu obciążenia elektrycznego.
3) Struktura zaopatrzenia w energię elektryczną na obszarach wiejskich jest nieracjonalna. Ze względu na niskie zużycie energii elektrycznej, jednolitą strukturę zasilania oraz brak naukowego i rozsądnego planowania i projektowania, trudno jest zaspokoić zapotrzebowanie na energię elektryczną na obszarach wiejskich.
4) Na obszarach wiejskich występują poważne przeciążenia, a część z nich zmaga się z problemami niskiego napięcia i starzejących się linii energetycznych, co poważnie wpływa na bezpieczną i stabilną pracę systemu elektroenergetycznego.
Jakość energii elektrycznej sieci dystrybucyjnej na terenie gminy
Jakość energii elektrycznej jest jednym z istotnych czynników wpływających na jakość życia mieszkańców wsi, a także jednym z głównych problemów, z którymi muszą zmierzyć się przedsiębiorstwa energetyczne. Obecnie jakość energii elektrycznej w sieci dystrybucyjnej na obszarach wiejskich jest konfrontowana głównie z trzema następującymi aspektami.
1) Odchylenie napięcia w sieci elektroenergetycznej na obszarach wiejskich jest duże, a napięcie niektórych użytkowników wydaje się odchylone ujemnie.
2) Stopień asymetrii napięcia trójfazowego sieci rozdzielczej w niektórych wsiach i miasteczkach przekracza normy krajowe.
3) W sieciach dystrybucyjnych na obszarach wiejskich występują poważne zjawiska nierównowagi trójfazowej, które stanowią problem w zakresie jakości energii elektrycznej po stronie użytkownika.
Studium przypadku budowy zintegrowanej stacji przechowywania i ładowania optycznego
Aby lepiej wspierać rozwój gospodarczy obszarów wiejskich, państwo aktywnie wspiera budowę nowych stacji ładowania. Obecnie w naszym kraju nadal występują pewne problemy z budową nowych stacji ładowania, na przykład trudna lokalizacja stacji ładowania, niskie wykorzystanie infrastruktury ładowania i niska wydajność ładowania.
W tym celu nasz kraj rozpoczął przyspieszenie budowy stacji ładowania pojazdów elektrycznych. Aby rozwiązać problem ładowania pojazdów elektrycznych na obszarach wiejskich, możliwe jest zbudowanie tam zintegrowanej stacji ładowania, łączącej magazynowanie i ładowanie optyczne.
Zintegrowana stacja ładowania składa się z trzech części: systemu fotowoltaicznego, systemu magazynowania energii i stacji ładowania. W procesie budowy konieczne jest najpierw zbudowanie systemu fotowoltaicznego, a następnie wykorzystanie systemu magazynowania energii do zarządzania ładowaniem pojazdów elektrycznych.
Ponadto, aby zapewnić wygodę ładowania pojazdów elektrycznych, w stacji ładowania konieczne jest zainstalowanie stanowiska do ładowania prądem przemiennym i stałym.
Ogólnie rzecz biorąc, poziom rozwoju gospodarczego obszarów wiejskich jest stosunkowo niski, co przekłada się na stosunkowo niskie koszty budowy stacji ładowania i przechowywania danych optycznych. Biorąc za przykład gminę, poziom gospodarczy gminy znajduje się na średnim poziomie w kraju, a budowa stacji ładowania i przechowywania danych optycznych może przynieść znaczne korzyści ekonomiczne.
1). Samo miasto dysponuje wystarczającymi zasobami świetlnymi i terenowymi, które można w pełni wykorzystać do budowy zintegrowanej stacji ładowania i magazynowania światła.
Przy projektowaniu zintegrowanej stacji przechowywania i ładowania danych optycznych należy najpierw wybrać odpowiednie materiały budowlane i formę konstrukcyjną, a następnie dostosować projekt do lokalnego położenia geograficznego i warunków klimatycznych.
Na przykład, jeśli w mieście panuje zimny klimat, jest wystarczająco dużo światła i są stosunkowo większe zasoby gruntów, można zdecydować się na panele fotowoltaiczne i zbudować zintegrowaną stację magazynowania i ładowania.
2) System fotowoltaiczny odpowiada głównie za ładowanie pojazdów elektrycznych, natomiast system magazynowania energii elektrycznej odpowiada za magazynowanie energii elektrycznej. System fotowoltaiczny i system magazynowania energii powinny być racjonalnie połączone na etapie budowy.
Ponadto konieczne jest rozsądne dobranie pojemności i ilości akumulatorów energii oraz akumulatorów w systemie magazynowania energii. Pojemność akumulatora powinna być dostosowana do zapotrzebowania pojazdu elektrycznego na energię. Zasadniczo pojemność akumulatora można określić w zależności od sytuacji użytkowania, lokalizacji i popytu rynkowego na pojazdy elektryczne. Na tej podstawie należy rozsądnie zaprojektować czas ładowania i wydajność ładowania pojazdu elektrycznego.
3). Zintegrowana stacja ładowania z pamięcią optyczną i ładowaniem musi także umożliwiać rozsądną konfigurację różnych urządzeń stacji ładowania.
Przy budowie zintegrowanej stacji ładowania należy starać się wybierać sprzęt dobrej jakości i o stabilnej wydajności, aby uniknąć awarii sprzętu i zakłóceń w normalnej pracy stacji ładowania.
Ponadto inteligentne zarządzanie pamięcią optyczną i ładowaniem zintegrowanej stacji ładującej można zrealizować poprzez ulepszenie inteligentnego stopnia ładowania stacji.
4) Po wybudowaniu zintegrowanej stacji ładowania konieczne jest przeprowadzenie odbioru i próbnej eksploatacji stacji:
① Powinna być zgodna z normami krajowymi i normami branżowymi dotyczącymi akceptacji;
② Czy konstrukcja jest zgodna z wymogami lokalnej polityki i wymaganiami użytkownika dotyczącymi akceptacji;
③ Należy ją zatwierdzić do normalnej eksploatacji. Eksploatacja próbna obejmuje głównie następujące dwa aspekty: ① Należy sprawdzić, czy stacja ładowania spełnia standardy ładowania i powiązane normy; ② Należy sprawdzić, czy stacja ładowania spełnia przepisy bezpieczeństwa i powiązane normy.
Konfiguracja pojemności zintegrowanego stosu ładowania i przechowywania danych optycznych
Czas ładowania pojazdu elektrycznego zależy przede wszystkim od mocy i czasu ładowania pojazdu elektrycznego, tj. czasu ładowania akumulatora i czasu ładowania energii elektrycznej.
W związku z tym konieczne jest oszacowanie czasu ładowania w zależności od mocy pojazdu elektrycznego. Obecnie w naszym kraju nie ma jednolitego standardu dla punktów ładowania, a czas ładowania punktów ładowania różnych marek jest dość zróżnicowany. Dlatego możemy zastosować kilka metod szacowania czasu ładowania punktów ładowania. Punkty ładowania zostały sklasyfikowane odpowiednio według czasu ładowania 4h, 12h i 16h.
Powyższa metoda pozwala oszacować czas ładowania stosu ładowania i uzyskać czas ładowania stosu ładowania o różnej konfiguracji pojemności. Przy alokacji pojemności stosów ładowania należy również w pełni uwzględnić specyfikę mieszkańców obszarów wiejskich oraz potrzeby w zakresie ładowania pojazdów elektrycznych.
Różne poziomy napięcia pojazdów elektrycznych wymagają różnej mocy, dlatego konfiguracja sprzętu stacji ładowania musi być dostosowana do potrzeb.
W normalnych warunkach mieszkańcy terenów wiejskich mają napięcia 220V i 110V, dlatego przy budowie stacji ładowania należy zadbać o wyposażenie ich w odpowiednie poziomy napięcia stosów ładowania.
Weźmy na przykład prowincję Anhui, gdzie w normalnych warunkach napięcie w gospodarstwach domowych na obszarach wiejskich wynosi 10 kV i 35 kV. Wraz ze wzrostem mocy pojazdów elektrycznych i skróceniem czasu ładowania, średni czas ładowania będzie się stopniowo skracał.
Projekt zintegrowanej stacji pamięci optycznej i ładowania
Analiza korzyści ekonomicznych
Zintegrowana stacja ładowania oferuje 4 rodzaje mocy: 120 kW, 250 kW, 400 kW i 600 kW. Wewnętrzna stopa zwrotu wynosi 10,24%, a okres zwrotu 3,65 roku przy mocy 120 kW.
Biorąc pod uwagę niewielką liczbę pojazdów elektrycznych i niskie zapotrzebowanie na ładowanie w naszym kraju, możemy zdecydować się na projekt małej mocy polegający na budowie zintegrowanej stacji ładowania, aby sprostać obecnym potrzebom obszarów wiejskich w zakresie ładowania pojazdów elektrycznych.
Budowa zintegrowanej stacji przechowywania i ładowania optycznego
Problemy techniczne i rozwiązania
Aby umożliwić dalszy rozwój zintegrowanych stacji przechowywania i ładowania danych optycznych na obszarach wiejskich, konieczne jest rozwiązanie poniższych trudności technicznych.
1). Projekt i budowa systemu magazynowania energii po stronie użytkownika. Projekt i budowa systemu magazynowania energii po stronie użytkownika jest kluczowa dla budowy zintegrowanej stacji magazynowania i ładowania energii optycznej na obszarach wiejskich.
2) Skoordynowane sterowanie systemem fotowoltaicznym i systemem ładowania. Podczas budowy zintegrowanej stacji ładowania na obszarach wiejskich konieczne jest pełne uwzględnienie koordynacji i sterowania między systemem fotowoltaicznym a systemem ładowania. Sterowanie koordynacyjne między systemem fotowoltaicznym a systemem ładowania obejmuje głównie dwa aspekty:
Z jednej strony jest to skoordynowane sterowanie między systemem wytwarzania energii fotowoltaicznej a systemem magazynowania energii, z drugiej strony jest to skoordynowane sterowanie między systemem wytwarzania energii fotowoltaicznej a systemem ładowania.
Kontrolery ładowania i rozładowywania, regulatory mocy i inne urządzenia mogą być używane w celu skoordynowania sterowania pomiędzy systemem wytwarzania energii fotowoltaicznej a systemem magazynowania energii.
Gdy moc wyjściowa systemu fotowoltaicznego jest niewystarczająca, nadmiar energii może zostać na czas uzupełniony w stacji ładowania za pomocą kontrolera ładowania i rozładowywania. Regulator mocy może być użyty do zmniejszenia mocy generowania energii fotowoltaicznej, zapobiegając w ten sposób przeładowaniu.
Ponadto superkondensator może być stosowany w celu realizacji funkcji ładowania urządzeń do wytwarzania energii fotowoltaicznej.
3). Strategia sterowania stacjami ładowania podłączonymi do sieci. W normalnych warunkach małe sieci energetyczne na obszarach wiejskich prowadzą do niestabilności sieci. Aby zapewnić bezpieczeństwo zużycia energii na obszarach wiejskich, duża liczba rozproszonych źródeł zasilania w sieci energetycznej powinna być kontrolowana i zarządzana przez kontroler podłączony do sieci.
Jednocześnie rozproszone źródło zasilania może zostać podłączone do sieci energetycznej za pośrednictwem przetwornicy sieciowej.
Ponadto konieczne jest wykorzystanie baterii, superkondensatorów i innych urządzeń w celu osiągnięcia skoordynowanej kontroli rozproszonego zasilania.
4) Projekt sterowania dystrybucją energii w stacji ładowania. Zasadniczo, gdy pojemność magazynowania energii po stronie użytkownika jest niewystarczająca, nadmiar energii można dodać do stacji ładowania za pomocą konwertera dwukierunkowego, a gdy pojemność magazynowania energii po stronie użytkownika jest wystarczająca, można zastosować superkondensatory do ładowania i rozładowywania urządzeń fotowoltaicznych.
5). Konserwacja i zarządzanie stacją ładowania z pamięcią optyczną i zintegrowanym ładowaniem. Obejmuje to w szczególności siedem następujących aspektów: ① Opracowanie solidnego planu pracy; ② Wzmocnienie szkoleń odpowiedniego personelu; ③ Regularne przeglądy i konserwacja sprzętu; ④ Ustanowienie i doskonalenie systemu zarządzania eksploatacją stacji ładowania; ⑤ Regularne organizowanie i przeprowadzanie różnorodnych szkoleń; ⑥ Ustanowienie i doskonalenie mechanizmu obsługi i konserwacji stacji ładowania; ⑦ Terminowe reagowanie na awarie sprzętu itp.
W artykule tym przeanalizowano technologię i ekonomikę projektów w zakresie wytwarzania energii fotowoltaicznej i magazynowania energii, a następnie wyciągnięto wniosek, że budowa zintegrowanej stacji ładowania na obszarach wiejskich jest wykonalna.
Program ten przynosi korzyści ekonomiczne i społeczne oraz spełnia wymogi rozwoju sektora wytwarzania energii w ramach chińskiego celu „podwójnego węgla”. Wraz z ciągłym postępem w dziedzinie nowych technologii wytwarzania energii, technologia fotowoltaiczna będzie coraz szerzej wykorzystywana, podobnie jak technologia magazynowania energii.
Dlatego też nasz kraj powinien zwiększyć skalę badań nad zaawansowanymi technologiami wytwarzania energii, takimi jak nowe technologie magazynowania energii i technologie wytwarzania energii fotowoltaicznej, aby zapewnić większe wsparcie dla rozwoju przemysłu wytwarzania nowej energii.
