Zameraný na problémy nízkeho zaťaženia a náročného nabíjania vo vidieckych oblastiach, tento článok navrhuje stratégiu výstavby integrovaného optického úložiska a nabíjacej stanice vo vidieckych oblastiach a predstavuje konkrétne metódy aplikácie tejto stratégie.
Výsledky ukazujú, že výstavba optických úložísk a integrovaných nabíjacích staníc v mestách môže výrazne zlepšiť efektívnosť spotreby elektrickej energie a znížiť investičné a prevádzkové náklady.
Dôležitosť vybudovania integrovaného optického úložiska a nabíjacej stanice
S rastúcim počtom elektrických vozidiel rastie aj dopyt po nabíjaní. Ak sa s ním správne nezaobchádza, povedie to k veľkému plytvaniu elektrickou energiou počas procesu nabíjania elektrických vozidiel, čo následne predstavuje veľký tlak na našu energetickú sústavu. Výstavba optického úložiska a integrovanej nabíjacej stanice môže tieto problémy efektívne vyriešiť.
Integrovaná nabíjacia stanica je nový režim nabíjacej stanice, ktorý využíva fotovoltaickú technológiu výroby energie a skladovania energie v nabíjacej stanici, čím poskytuje dobré riešenie pre nabíjanie elektrických vozidiel.
V tomto režime je možné generovanie fotovoltaickej energie priamo prenášať do nabíjacej stanice prostredníctvom pripojenia k sieti a následným nabitím batérie dodávať elektrinu pre elektrické vozidlá. Technológia skladovania energie je použitie zariadení na skladovanie energie rozptýlených v sieti, keď používateľ potrebuje dodať elektrinu do siete. V porovnaní s tradičnou nabíjacou stanicou môže integrovaná nabíjacia stanica s optickým skladovaním a nabíjaním efektívne zlepšiť prevádzkovú účinnosť energetického systému.
Integrovaná nabíjacia stanica optického úložiska a nabíjania môže efektívne znížiť náklady na nabíjanie elektriny a prevádzkové náklady počas procesu nabíjania elektrických vozidiel.
V rámci tohto modelu budú fotovoltaické systémy a systémy na uskladnenie energie pokračovať v prevádzke, kým sa v sieti neminie elektrina, a náboj vygenerovaný počas procesu nabíjania elektrických vozidiel bude pokrytý integrovanými nabíjacími stanicami.
Pre používateľov tento model nielenže šetrí náklady, ale aj efektívne znižuje plytvanie energiou. V reálnom prevádzkovom procese môže optická úložná a nabíjacia stanica dosiahnuť maximálne ekonomické a sociálne výhody optimalizáciou konfigurácie a riadenia plánovania.
Preto možno povedať, že integrovaná nabíjacia stanica pre optické úložisko a nabíjanie je nový typ nabíjacej stanice s dobrými vyhliadkami na rozvoj.
Analýza súčasnej situácie vo výstavbe elektrických sietí vo vidieckych oblastiach
Výstavba elektrickej siete v mestských častiach
V súčasnosti sa elektrická sieť vo vidieckych oblastiach našej krajiny stále nachádza v štádiu tradičnej štruktúry elektrickej siete, založenej najmä na nadzemných vedeniach, automatizácii distribučnej siete, digitalizácii a iných nedostatočných aplikáciách moderných technológií, pričom väčšina miest a obcí je stále bez elektriny. Pri výstavbe elektrickej siete vo vidieckych oblastiach našej krajiny existuje päť problémov.
1). Nízka úroveň automatizácie distribučnej siete v niektorých obciach a mestách, nedokonalý systém automatizácie distribučnej siete a nedostatok monitorovania a včasného varovania pred prevádzkou distribučnej siete v reálnom čase vážne ovplyvňujú normálnu prevádzku systému automatizácie distribučnej siete v obciach a mestách.
2). V niektorých vidieckych oblastiach je polomer zásobovania distribučným vedením väčší, čo znemožňuje distribučnému vedeniu efektívne skrátiť polomer zásobovania.
3). Štruktúra distribučnej siete v niektorých vidieckych oblastiach vykazuje vážne problémy so starnutím a niektoré distribučné vedenia majú dokonca problémy, ako je malý prierez vodičov, malý priemer drôtov a starnutie zariadení.
4). V niektorých vidieckych oblastiach existujú určité problémy s konfiguráciou kompenzácie jalového výkonu, ako napríklad nedostatočná kapacita zariadení a kapacita kompenzácie jalového výkonu.
5). Podnikom dodávok energie v niektorých obciach a mestách chýbajú vedecké a rozumné mechanizmy riadenia, plánovacie a projektové riešenia a analýza a predikcia spotreby energie na strane užívateľov.
Energetická štruktúra obce
Energetická štruktúra vo vidieckych oblastiach sa vyznačuje vysokým znečistením, vysokou spotrebou energie a nízkou účinnosťou.
S rýchlym rozvojom čínskej ekonomiky sa životná úroveň ľudí neustále zlepšuje, dopyt po energii tiež rastie a spotreba fosílnych palív sa zvyšuje, čo vedie k zvýšenému znečisteniu životného prostredia.
V posledných rokoch bola energetická štruktúra vo vidieckych oblastiach optimalizovaná a modernizovaná a úroveň využitia a množstvo čistej energie sa evidentne zvýšili.
1). Zaťažiteľnosť vidieckych oblastí je malá a obyvatelia vidieckych oblastí majú nízku spotrebu energie a používajú prevažne elektrické spotrebiče s nízkym výkonom.
2). Počet elektrických vozidiel (EVS) vo vidieckych oblastiach rastie. EVS sú poháňané prevažne elektrickou energiou a využívajú elektrickú energetickú sústavu na zabezpečenie pomocnej energie. Zvýšenie počtu EVS nevyhnutne povedie k zvýšeniu elektrického zaťaženia.
3). Štruktúra zásobovania elektrinou vo vidieckych oblastiach je neprimeraná. Vzhľadom na nízku spotrebu elektriny, jednotnú štruktúru zásobovania elektrinou a nedostatok vedeckého a rozumného plánovania a návrhu je ťažké uspokojiť dopyt po elektrine vo vidieckych oblastiach.
4). Vo vidieckych oblastiach dochádza k vážnemu preťaženiu, pričom niektoré z nich majú problémy s nízkym napätím a starnúcim vedením, čo vážne ovplyvňuje bezpečnú a stabilnú prevádzku energetickej sústavy.
Kvalita elektrickej energie v distribučnej sieti v obci
Kvalita energie je jedným z dôležitých faktorov, ktoré ovplyvňujú kvalitu života obyvateľov vidieka, a je to tiež jeden z hlavných problémov, ktoré musia riešiť energetické spoločnosti. V súčasnosti sa kvalita energie v distribučnej sieti vo vidieckych oblastiach potýka najmä s nasledujúcimi tromi aspektmi problému.
1). Odchýlka napätia vo vidieckej elektrickej sieti je veľká a napätie niektorých používateľov má zápornú odchýlku.
2). Stupeň nevyváženosti trojfázového napätia distribučnej siete v niektorých obciach a mestách je mimo rozsahu národných štandardov.
3). V distribučnej sieti vo vidieckych oblastiach sa vyskytujú závažné javy trojfázovej nevyváženosti, ktoré vedú k problémom s kvalitou energie na strane užívateľa.
Prípadová štúdia o výstavbe integrovanej optickej úložnej a nabíjacej stanice
S cieľom lepšie podporiť hospodársky rozvoj vidieckych oblastí štát dôrazne podporuje výstavbu nových nabíjacích staníc. V súčasnosti stále existujú určité problémy s výstavbou nových nabíjacích staníc v našej krajine, napríklad zložité umiestnenie nabíjacích staníc, nízke využitie nabíjacích zariadení a nízka účinnosť nabíjania.
Z tohto dôvodu naša krajina začala zrýchľovať výstavbu nabíjacích staníc pre elektromobily. Na vyriešenie problému nabíjania elektromobilov vo vidieckych oblastiach je možné vo vidieckych oblastiach vybudovať integrované nabíjacie stanice s optickým ukladaním a nabíjaním.
Integrovaná nabíjacia stanica sa skladá z troch častí: fotovoltaického systému na výrobu energie, systému na skladovanie energie a nabíjacej stanice. V procese výstavby je potrebné najprv vybudovať fotovoltaický systém na výrobu energie a potom použiť systém na skladovanie energie na riadenie nabíjania elektrických vozidiel.
Okrem toho je potrebné v nabíjacej stanici umiestniť nabíjacie stanice striedavého a jednosmerného prúdu, aby sa zabezpečilo pohodlné nabíjanie elektromobilov.
Celkovo je úroveň hospodárskeho rozvoja vidieckych oblastí relatívne nízka, takže náklady na výstavbu integrovaných nabíjacích staníc pre optické úložiská a nabíjanie sú relatívne nízke. Napríklad v obci je ekonomická úroveň obce na strednej úrovni v krajine a výstavba integrovanej optickej úložiska a nabíjacej stanice môže priniesť dobré ekonomické výhody.
1). Samotné mesto má dostatočné zdroje svetla a pôdy, ktoré možno plne využiť na vybudovanie integrovanej nabíjacej stanice na skladovanie a nabíjanie svetla.
Pri návrhu integrovaného optického úložiska a nabíjacej stanice by sa mali najprv zvoliť vhodné stavebné materiály a konštrukčný tvar a potom sa návrh skombinoval s miestnou geografickou polohou a klimatickými podmienkami.
Napríklad mesto má kvôli chladnému podnebiu, dostatočnému svetlu a relatívne väčšiemu množstvu pôdy možnosť vybrať si fotovoltaické panely na vybudovanie integrovanej úložnej a nabíjacej stanice.
2). Fotovoltaický systém je zodpovedný hlavne za nabíjanie elektrických vozidiel, zatiaľ čo systém na ukladanie energie je zodpovedný za ukladanie elektriny. Fotovoltaický systém a systém na ukladanie energie by sa mali počas výstavby rozumne kombinovať.
Okrem toho je potrebné rozumne nastaviť kapacitu a množstvo batérie na akumuláciu energie a akumulátora v systéme na akumuláciu energie. Kapacita batérie by sa mala nastaviť podľa dopytu po nabití elektrického vozidla. Vo všeobecnosti možno kapacitu batérie určiť podľa situácie používania, miesta a dopytu na trhu po elektrickom vozidle. Na tomto základe by sa mal rozumne navrhnúť čas nabíjania a účinnosť nabíjania elektrického vozidla.
3). Integrovaná nabíjacia stanica pre optické úložisko a nabíjanie si tiež vyžaduje primeranú konfiguráciu rôznych zariadení nabíjacej stanice.
Pri konštrukcii integrovanej nabíjacej stanice by sa malo snažiť vybrať kvalitné a stabilné zariadenie, aby sa predišlo poruche zariadenia a ovplyvneniu normálnej prevádzky nabíjacej stanice.
Okrem toho je možné inteligentné riadenie optického úložiska a nabíjania integrovanej nabíjacej stanice dosiahnuť zlepšením inteligentného stupňa nabíjacej stanice.
4). Po vybudovaní integrovanej nabíjacej stanice je potrebné vykonať kolaudáciu a skúšobnú prevádzku stanice:
① Pre akceptáciu by malo byť v súlade s národnými normami a priemyselnými normami;
② Či jeho konštrukcia zodpovedá požiadavkám miestnych predpisov a požiadavkám používateľa na prijatie;
③ Malo by sa akceptovať, že funguje normálne. Skúšobná prevádzka zahŕňa najmä tieto dva aspekty: ① Malo by sa otestovať, či nabíjacia stanica spĺňa štandardy nabíjania a súvisiace normy; ② Malo by sa otestovať, či nabíjacia stanica spĺňa bezpečnostné predpisy a súvisiace normy.
Konfigurácia kapacity integrovaného nabíjacieho stĺpca optického úložiska a nabíjania
Čas nabíjania elektromobilu je ovplyvnený najmä výkonom a časom nabíjania elektromobilu, teda časom nabíjania batérie a časom nabíjania množstva elektriny.
Preto je potrebné odhadnúť čas nabíjania podľa výkonu elektrického vozidla. V súčasnosti v našej krajine neexistuje jednotný štandard pre nabíjacie stojany a čas nabíjania nabíjacích stojanov rôznych značiek sa značne líši, takže na odhad času nabíjania nabíjacích stojanov môžeme použiť niekoľko metód. Nabíjacie stojany boli klasifikované podľa 4H, 12H a 16H.
Podľa vyššie uvedenej metódy je možné odhadnúť čas nabíjania nabíjacieho stĺpa a získať čas nabíjania nabíjacieho stĺpa s rôznou konfiguráciou kapacity. Pri alokácii kapacity nabíjacích stĺpov by sme mali plne zohľadniť aj charakteristiky obyvateľov vidieka a potreby nabíjania elektrických vozidiel.
Rôzne úrovne napätia elektrických vozidiel vyžadujú rôzny výkon, takže podľa potrieb konfigurácie zariadenia nabíjacej stanice.
Za normálnych okolností majú obyvatelia vidieka napätia 220 V a 110 V, takže pri výstavbe nabíjacích staníc je potrebné vybaviť nabíjacie stĺpy zodpovedajúcimi napäťovými úrovňami.
Vezmime si ako príklad provinciu An-chuej, kde sú za normálnych okolností úrovne napätia vo vidieckych obydliach 10 kV a 35 kV. So zvyšovaním výkonu elektrických vozidiel a skrátením času nabíjania sa bude priemerný čas nabíjania postupne znižovať.
Projekt integrovaného optického úložiska a nabíjacej stanice
Analýza ekonomických prínosov
Integrovaná nabíjacia stanica so 4 druhmi výkonu je 120 kW, 250 kW, 400 kW a 600 kW. Zistilo sa, že vnútorná miera návratnosti je 10,24 % a doba návratnosti je 3,65 roka pri výkone 120 kW.
Vzhľadom na malý počet elektrických vozidiel a nízky dopyt po nabíjaní v našej krajine si môžeme zvoliť projekt s malou kapacitou na výstavbu integrovanej nabíjacej stanice, aby sme uspokojili súčasné potreby vidieckych oblastí v oblasti nabíjania elektrických vozidiel.
Výstavba integrovanej optickej úložnej a nabíjacej stanice
Technické problémy a ich riešenia
Pre ďalší rozvoj integrovaných optických úložísk a nabíjacích staníc vo vidieckych oblastiach je potrebné vyriešiť nasledujúce technické ťažkosti.
1). Návrh a konštrukcia systému skladovania energie na strane používateľa. Návrh a konštrukcia systému skladovania energie na strane používateľa je kľúčom k výstavbe integrovaného optického úložiska a nabíjacej stanice vo vidieckych oblastiach.
2). Koordinované riadenie fotovoltaického systému výroby energie a nabíjacieho systému. Pri výstavbe integrovanej nabíjacej stanice vo vidieckych oblastiach je potrebné plne zvážiť koordináciu a riadenie medzi fotovoltaickým systémom výroby energie a nabíjacím systémom. Koordinačné riadenie medzi fotovoltaickým systémom výroby energie a nabíjacím systémom zahŕňa najmä dva aspekty:
Na jednej strane ide o koordinované riadenie medzi fotovoltaickým systémom výroby energie a systémom skladovania energie, na druhej strane ide o koordinované riadenie medzi fotovoltaickým systémom výroby energie a systémom nabíjania.
Na koordináciu riadenia medzi fotovoltaickým systémom výroby energie a systémom skladovania energie možno použiť regulátor nabíjania a vybíjania, regulátor výkonu a ďalšie zariadenia.
Keď je výstupný výkon fotovoltaického systému na výrobu energie nedostatočný, prebytočný výkon môže byť včas doplnený do nabíjacej stanice pomocou regulátora nabíjania a vybíjania, regulátor výkonu môže byť použitý na zníženie kapacity fotovoltaického generátora, čím sa zabráni prebíjaniu.
Okrem toho sa superkondenzátor môže použiť na dosiahnutie funkcie nabíjania fotovoltaických zariadení na výrobu energie.
3). Stratégia riadenia nabíjacích staníc pripojených k sieti. Za normálnych okolností vedú malé elektrické siete vo vidieckych oblastiach k nestabilite pripojenia k sieti. Aby sa zabezpečila bezpečnosť spotreby energie vo vidieckych oblastiach, veľký počet distribuovaných zdrojov energie v elektrickej sieti by mal byť riadený a spravovaný regulátorom pripojeným k sieti.
Zároveň je možné distribuovaný zdroj napájania pripojiť k elektrickej sieti prostredníctvom meniča na strane siete.
Okrem toho je potrebné použiť batériu, superkondenzátor a ďalšie zariadenia na dosiahnutie koordinovaného riadenia distribuovaného napájania.
4). Návrh riadenia distribúcie energie nabíjacej stanice. Vo všeobecnosti, keď je kapacita skladovania energie na strane používateľa nedostatočná, prebytočný výkon je možné do nabíjacej stanice pridať pomocou obojsmerného meniča a keď je kapacita skladovania energie na strane používateľa dostatočná, na nabíjanie a vybíjanie fotovoltaického zariadenia na výrobu energie je možné použiť superkondenzátory.
5). Prevádzka, údržba a riadenie optického úložiska a integrovanej nabíjacej stanice. Konkrétne zahŕňa nasledujúcich sedem aspektov: 1. Vypracovať spoľahlivý pracovný plán; 2. Posilniť školenie príslušného personálu; 3. Pravidelne kontrolovať a udržiavať zariadenia; 4. Zaviesť a vylepšovať systém riadenia prevádzky nabíjacej stanice; 5. Pravidelne organizovať a vykonávať rôzne školiace aktivity; 6. Zaviesť a vylepšovať mechanizmus prevádzky a údržby nabíjacej stanice; 7. Včas riešiť poruchy zariadenia atď.
Táto práca analyzuje technológiu a ekonomiku projektov výroby a skladovania energie z fotovoltaiky a dospela k záveru, že je možné vybudovať integrovanú nabíjaciu stanicu vo vidieckych oblastiach.
Systém má dobré ekonomické a sociálne výhody a spĺňa požiadavky rozvoja nového odvetvia výroby energie v rámci cieľa „dvojitého uhlíka“ v Číne. S neustálym pokrokom v oblasti nových technológií výroby energie sa technológia fotovoltaiky a technológia skladovania energie budú používať čoraz častejšie.
Preto by naša krajina mala zintenzívniť výskum pokročilých nových technológií na výrobu energie, ako sú nové technológie skladovania energie a technológie fotovoltaickej výroby energie, aby poskytla väčšiu podporu rozvoju nového odvetvia výroby energie.
