V članku, ki se osredotoča na težave nizke obremenitve in težavnega polnjenja na podeželju, je predstavljena strategija izgradnje integriranih optičnih shranjevalnih in polnilnih postaj na podeželju ter predstavljeni konkretni načini uporabe te strategije.
Rezultati kažejo, da lahko gradnja optičnih polnilnih postaj z integriranim shranjevanjem in polnjenjem v mestih znatno izboljša učinkovitost porabe električne energije ter zmanjša investicijske in obratovalne stroške.
Pomen izgradnje integrirane optične shrambe in polnilne postaje
Z naraščanjem števila električnih vozil se povečuje tudi povpraševanje po polnjenju. Če se ne upravlja pravilno, bo to povzročilo veliko izgubo električne energije med polnjenjem električnih vozil in s tem močno obremenilo naš elektroenergetski sistem. Izgradnja optične polnilne postaje z integriranim shranjevanjem in polnjenjem lahko učinkovito reši zgoraj navedene težave.
Integrirana polnilna postaja je nov način polnilne postaje, ki uporablja tehnologijo fotovoltaike za proizvodnjo energije in shranjevanje energije, kar zagotavlja dobro rešitev za polnjenje električnih vozil.
V tem načinu se lahko fotovoltaična energija neposredno prenese na polnilno postajo prek povezave z omrežjem, nato pa se s polnjenjem baterije zagotovi elektrika za električna vozila; tehnologija shranjevanja energije je uporaba opreme za shranjevanje energije, razpršene v omrežju, ko uporabnik potrebuje elektriko v omrežje. V primerjavi s tradicionalno polnilno postajo lahko integrirana polnilna postaja za optično shranjevanje in polnjenje učinkovito izboljša obratovalno učinkovitost elektroenergetskega sistema.
Integrirana polnilna postaja za optično shranjevanje in polnjenje lahko učinkovito zmanjša stroške električnega polnjenja in obratovalne stroške med polnjenjem električnih vozil.
V skladu s tem modelom bodo fotovoltaični sistemi in sistemi za shranjevanje energije delovali, dokler v omrežju ne zmanjka električne energije, naboj, ustvarjen med polnjenjem električnih vozil, pa bodo pokrivale integrirane polnilne postaje.
Za uporabnike ta model ne le prihrani stroške, temveč tudi učinkovito zmanjša porabo energije. V dejanskem obratovalnem procesu lahko optična shranjevalna in polnilna postaja doseže največje ekonomske in družbene koristi z optimizacijo konfiguracije in upravljanja razporejanja.
Zato lahko rečemo, da je integrirana polnilna postaja za optično shranjevanje in polnjenje nova vrsta polnilne postaje z dobrimi možnostmi za razvoj.
Analiza trenutnega stanja gradnje elektroenergetskega omrežja na podeželju
Gradnja električnega omrežja na območjih občine
Trenutno je elektroenergetsko omrežje na podeželju naše države še vedno v fazi tradicionalne strukture elektroenergetskega omrežja, ki temelji predvsem na nadzemnih vodih, avtomatizaciji distribucijskega omrežja, digitalizaciji in drugi sodobni tehnologiji, kar je nezadostno, zato je večina mest in vasi še vedno brez elektrike. Pri gradnji elektroenergetskega omrežja na podeželju naše države obstaja pet težav.
1). Nizka stopnja avtomatizacije distribucijskega omrežja v nekaterih vaseh in mestih, nepopoln sistem avtomatizacije distribucijskega omrežja ter pomanjkanje spremljanja v realnem času in zgodnjega opozarjanja na delovanje distribucijskega omrežja resno vplivajo na normalno delovanje sistema avtomatizacije distribucijskega omrežja v vaseh in mestih.
2). Polmer oskrbe distribucijskega voda je na nekaterih podeželskih območjih večji, zaradi česar distribucijski vod ne more učinkovito skrajšati polmera oskrbe.
3). Struktura distribucijskega omrežja na nekaterih podeželskih območjih se sooča z resnim pojavom staranja, nekateri distribucijski daljnovodi pa imajo celo težave, kot so majhen presek vodnikov, majhen premer žice in staranje opreme.
4). Na nekaterih podeželskih območjih obstajajo nekatere težave pri konfiguraciji kompenzacije jalove moči, kot so nezadostna zmogljivost opreme in zmogljivost kompenzacije jalove moči.
5). Podjetja za oskrbo z električno energijo v nekaterih vaseh in mestih nimajo znanstvenih in razumnih mehanizmov upravljanja, idej za načrtovanje in oblikovanje ter analize in napovedovanja porabe energije na strani uporabnikov.
Energetska struktura območja občine
Za energetsko strukturo na podeželju so značilni visoka onesnaženost, visoka poraba energije in nizka učinkovitost.
Z naglim razvojem kitajskega gospodarstva se življenjski standard ljudi še naprej izboljšuje, povečuje se tudi povpraševanje po energiji, velika poraba fosilnih goriv pa povzroča vse večje onesnaževanje okolja.
V zadnjih letih je bila energetska struktura na podeželju optimizirana in nadgrajena, stopnja izkoriščenosti in količina čiste energije pa sta se očitno povečali.
1). Nosilnost podeželskih območij je majhna, prebivalci podeželja pa imajo nizko porabo energije in večinoma uporabljajo električne aparate z nizko porabo energije.
2). Število električnih vozil (EVS) na podeželju narašča. EVS poganja predvsem električna energija in uporabljajo elektroenergetski sistem za zagotavljanje pomožne energije. Povečanje števila EVS bo neizogibno povzročilo povečanje električne obremenitve.
3). Struktura oskrbe z električno energijo na podeželju je nerazumna. Zaradi nizke porabe električne energije, enotne strukture oskrbe z električno energijo ter pomanjkanja znanstvenega in razumnega načrtovanja in zasnove je težko zadostiti povpraševanju po električni energiji na podeželju.
4). Na podeželju je resna preobremenitev, nekatera od njih imajo težave z nizko napetostjo in staranjem daljnovodov, kar resno vpliva na varno in stabilno delovanje elektroenergetskega sistema.
Kakovost električne energije v distribucijskem omrežju na območju občine
Kakovost električne energije je eden pomembnih dejavnikov, ki vplivajo na kakovost življenja prebivalcev podeželja, in je tudi eden glavnih problemov, ki jih morajo rešiti elektroenergetska podjetja. Trenutno se kakovost električne energije v distribucijskem omrežju na podeželju sooča predvsem z naslednjimi tremi vidiki problema.
1). Odstopanje napetosti podeželskega električnega omrežja je veliko, napetost nekaterih uporabnikov pa ima negativno odstopanje.
2). Stopnja neuravnoteženosti trifazne napetosti distribucijskega omrežja v nekaterih vaseh in mestih presega nacionalni standard.
3). V distribucijskem omrežju na podeželju se pojavljajo resni pojavi trifaznega neravnovesja, ki povzročajo težave s kakovostjo električne energije na strani uporabnika.
Študija primera o izgradnji integrirane optične shrambe in polnilne postaje
Da bi država bolje spodbudila gospodarski razvoj podeželja, odločno spodbuja gradnjo novih polnilnih postaj za energijo. Trenutno se pri gradnji novih polnilnih postaj za energijo v naši državi še vedno pojavljajo nekatere težave, na primer težavna lokacija polnilnih postaj, nizka izkoriščenost polnilnih naprav in nizka učinkovitost polnjenja.
V ta namen je naša država začela pospešeno graditi polnilnice za električna vozila. Da bi rešili problem polnjenja električnih vozil na podeželju, se lahko na podeželju zgradijo integrirane polnilne postaje za optično shranjevanje in polnjenje.
Integrirana polnilna postaja je sestavljena iz treh delov: fotovoltaičnega sistema za proizvodnjo energije, sistema za shranjevanje energije in polnilne postaje. Med gradnjo je treba najprej zgraditi fotovoltaični sistem za proizvodnjo energije, nato pa sistem za shranjevanje energije uporabiti za upravljanje polnjenja električnih vozil.
Poleg tega je treba v polnilni postaji namestiti polnilno postajo z izmeničnim in enosmernim tokom, da se zagotovi priročno polnjenje električnih vozil.
Na splošno je raven gospodarskega razvoja podeželskih območij relativno nizka, zato so stroški gradnje integriranih polnilnih postaj za optično shranjevanje in polnjenje relativno nizki. Če za primer vzamemo občino, je njena gospodarska raven v državi na srednji ravni, gradnja integrirane optične shrambe in polnilne postaje pa lahko prinese dobre gospodarske koristi.
1). Mesto samo ima dovolj svetlobnih virov in zemljišč, ki jih je mogoče v celoti izkoristiti za izgradnjo integrirane polnilne postaje za shranjevanje in polnjenje svetlobe.
Pri načrtovanju integrirane optične shrambe in polnilne postaje je treba najprej izbrati ustrezne gradbene materiale in konstrukcijsko obliko, nato pa jih kombinirati z lokalno geografsko lego in podnebnimi razmerami.
Na primer, mesto zaradi hladnega podnebja, zadostne svetlobe in relativno večjih kopenskih virov lahko izbere fotovoltaične panele za izgradnjo integrirane postaje za shranjevanje in polnjenje.
2). Fotovoltaični sistem je v glavnem odgovoren za polnjenje električnih vozil, medtem ko je sistem za shranjevanje energije odgovoren za shranjevanje električne energije. Fotovoltaični sistem in sistem za shranjevanje energije je treba med gradnjo razumno kombinirati.
Poleg tega je treba razumno nastaviti kapaciteto in količino akumulatorja za shranjevanje energije ter akumulatorja v sistemu za shranjevanje energije. Kapaciteta akumulatorja mora biti nastavljena glede na potrebe po polnjenju električnega vozila. Na splošno je mogoče kapaciteto akumulatorja določiti glede na situacijo uporabe, lokacijo in povpraševanje na trgu električnih vozil. Na tej podlagi je treba razumno načrtovati čas polnjenja in učinkovitost polnjenja električnega vozila.
3). Integrirana polnilna postaja za optično shranjevanje in polnjenje mora tudi razumno konfigurirati različno opremo polnilne postaje.
Pri gradnji integrirane polnilne postaje je treba izbrati kakovostno in stabilno opremo, da se izognemo okvaram opreme in vplivanju na normalno delovanje polnilne postaje.
Poleg tega je mogoče z izboljšanjem stopnje inteligentne polnilne postaje doseči inteligentno upravljanje optičnega shranjevanja in polnjenja integrirane polnilne postaje.
4). Po izgradnji integrirane polnilne postaje je potrebno izvesti prevzem in poskusno obratovanje postaje:
① Za sprejemljivost mora biti v skladu z nacionalnimi standardi in industrijskimi standardi;
② Ali je njegova konstrukcija skladna z zahtevami lokalne politike in zahtevami uporabnikov glede sprejemljivosti;
③ Sprejeti je treba normalno delovanje. Poskusno delovanje vključuje predvsem naslednja dva vidika: ① Preveriti je treba, ali polnilna postaja ustreza standardom polnjenja in z njimi povezanim normam; ② Preveriti je treba, ali polnilna postaja ustreza varnostnim predpisom in z njimi povezanim standardom.
Konfiguracija zmogljivosti integriranega polnilnega kupa za optično shranjevanje in polnjenje
Na čas polnjenja električnega vozila vplivata predvsem moč in čas polnjenja električnega vozila, torej čas polnjenja baterije in čas polnjenja količine električne energije.
Zato je treba oceniti čas polnjenja glede na moč električnega vozila. Trenutno v naši državi ni enotnega standarda za polnilne stebre, čas polnjenja polnilnih stebrov različnih znamk pa se precej razlikuje, zato lahko za oceno časa polnjenja polnilnih stebrov uporabimo nekaj metod. Polnilni stebri so bili razvrščeni glede na 4H, 12h in 16h.
Z zgornjo metodo je mogoče oceniti čas polnjenja polnilnega stebra in pridobiti čas polnjenja polnilnega stebra z različno konfiguracijo zmogljivosti. Pri dodeljevanju zmogljivosti polnilnih stebrov je treba v celoti upoštevati tudi značilnosti podeželskega prebivalstva in potrebe po polnjenju električnih vozil.
Različne napetostne ravni električnih vozil zahtevajo različno moč, zato je konfiguracija opreme polnilne postaje odvisna od potreb.
V normalnih okoliščinah imajo prebivalci podeželja napetostne nivoje 220 V in 110 V, zato je treba pri gradnji polnilnih postaj opremiti polnilne pilote z ustreznimi napetostnimi nivoji.
Vzemimo za primer provinco Anhui, kjer so v normalnih okoliščinah napetostne ravni na podeželju 10 kV in 35 kV. Z naraščanjem moči električnih vozil in skrajšanjem časa polnjenja se bo povprečni čas polnjenja postopoma zmanjševal.
Projekt integrirane optične shrambe in polnilne postaje
Analiza ekonomskih koristi
Integrirana polnilna postaja s 4 vrstami moči je 120 kW, 250 kW, 400 kW in 600 kW. Ugotovljeno je, da je notranja stopnja donosa 10,24 %, doba vračila pa 3,65 leta pri moči 120 kW.
Zaradi majhnega števila električnih vozil in nizkega povpraševanja po polnjenju v naši državi se lahko odločimo za projekt majhne zmogljivosti za izgradnjo integrirane polnilne postaje, da bi zadostili trenutnim potrebam po polnjenju električnih vozil na podeželju.
Izgradnja integrirane optične shrambe in polnilne postaje
Tehnične težave in rešitve
Za nadaljnji razvoj integriranih optičnih shranjevalnih in polnilnih postaj na podeželju je treba rešiti naslednje tehnične težave.
1). Zasnova in gradnja sistema za shranjevanje energije na strani uporabnika. Zasnova in gradnja sistema za shranjevanje energije na strani uporabnika sta ključnega pomena za izgradnjo integrirane optične shrambe in polnilne postaje na podeželju.
2). Usklajeno upravljanje fotovoltaičnega sistema za proizvodnjo energije in polnilnega sistema. Pri gradnji integrirane polnilne postaje na podeželju je treba v celoti upoštevati koordinacijo in upravljanje med fotovoltaičnim sistemom za proizvodnjo energije in polnilnim sistemom. Koordinacijsko upravljanje med fotovoltaičnim sistemom za proizvodnjo energije in polnilnim sistemom vključuje predvsem dva vidika:
Po eni strani gre za usklajeno krmiljenje med fotovoltaičnim sistemom za proizvodnjo energije in sistemom za shranjevanje energije, po drugi strani pa za usklajeno krmiljenje med fotovoltaičnim sistemom za proizvodnjo energije in sistemom polnjenja.
Krmilnik polnjenja in praznjenja, regulator moči in druge naprave se lahko uporabljajo za koordinacijo krmiljenja med fotovoltaičnim sistemom za proizvodnjo energije in sistemom za shranjevanje energije.
Ko izhodna moč fotovoltaičnega sistema za proizvodnjo energije ni zadostna, lahko krmilnik polnjenja in praznjenja presežno energijo pravočasno dopolni polnilno postajo, regulator moči pa se lahko uporabi za zmanjšanje fotovoltaične proizvodne zmogljivosti in s tem prepreči prekomerno polnjenje.
Poleg tega se lahko superkondenzator uporablja za doseganje funkcije polnjenja fotovoltaične opreme za proizvodnjo energije.
3). Strategija krmiljenja polnilnih postaj, priključenih na omrežje. V normalnih okoliščinah majhna elektroenergetska omrežja na podeželju vodijo do nestabilnosti omrežja. Da bi zagotovili varnost porabe energije na podeželju, mora omrežno priključen krmilnik krmiliti in upravljati veliko število porazdeljenih napajalnih enot v električnem omrežju.
Hkrati se lahko porazdeljeno napajanje priključi na električno omrežje prek omrežnega pretvornika.
Poleg tega je za doseganje usklajenega nadzora porazdeljenega napajanja potrebno uporabiti baterijo, superkondenzator in druge naprave.
4). Zasnova krmiljenja distribucije energije polnilne postaje. Na splošno velja, da kadar uporabniška zmogljivost shranjevanja energije ni zadostna, se lahko presežna energija doda polnilni postaji prek dvosmernega pretvornika, kadar pa je uporabniška zmogljivost shranjevanja energije zadostna, se lahko za polnjenje in praznjenje fotovoltaične opreme za proizvodnjo energije uporabijo superkondenzatorji.
5). Vzdrževanje delovanja in upravljanje optičnega shranjevanja in polnjenja integrirane polnilne postaje. Natančneje, vključuje naslednjih sedem vidikov: 1. Oblikovanje dobrega delovnega načrta; 2. Krepitev usposabljanja ustreznega osebja; 3. Redni pregledi in vzdrževanje opreme; 4. Vzpostavitev in izboljšanje sistema upravljanja delovanja polnilne postaje; 5. Redna organizacija in izvajanje različnih dejavnosti usposabljanja; 6. Vzpostavitev in izboljšanje mehanizma delovanja in vzdrževanja polnilne postaje; 7. Pravočasno odpravljanje okvar opreme itd.
Ta članek analizira tehnologijo in ekonomijo projektov proizvodnje in shranjevanja energije s fotovoltaiko ter sklepa, da je izvedljiva gradnja integrirane polnilne postaje na podeželju.
Shema ima dobre gospodarske in socialne koristi ter izpolnjuje zahteve razvoja nove industrije proizvodnje energije v okviru cilja "dvojnega ogljika" na Kitajskem. Z nenehnim napredkom nove tehnologije za proizvodnjo energije se bosta tehnologija fotovoltaike in tehnologija shranjevanja energije uporabljali vse pogosteje.
Zato bi morala naša država povečati raziskave naprednih novih tehnologij za proizvodnjo energije, kot sta nova tehnologija shranjevanja energije in tehnologija fotovoltaike, da bi zagotovila večjo podporo razvoju nove industrije proizvodnje energije.
