З метою вирішення проблем низького навантаження на електроенергію та складної зарядки в сільській місцевості, у цій статті пропонується стратегія будівництва інтегрованих оптичних сховищ та зарядних станцій у сільській місцевості, а також представлені конкретні методи застосування цієї стратегії.
Результати показують, що будівництво оптичних накопичувачів та інтегрованих зарядних станцій у містах може значно підвищити ефективність споживання електроенергії, а також зменшити інвестиційні та експлуатаційні витрати.
Важливість побудови інтегрованої оптичної сховища та зарядної станції
Зі збільшенням кількості електромобілів зростає і попит на зарядку. Якщо не керувати цим процесом належним чином, це призведе до великих втрат електроенергії під час процесу заряджання електромобілів, що створить велике навантаження на нашу енергосистему. Будівництво оптичної зарядної станції з інтегрованим накопичувачем та зарядкою може ефективно вирішити вищезазначені проблеми.
Інтегрована зарядна станція — це новий режим зарядної станції, який застосовує технологію фотоелектричного вироблення та накопичення енергії, щоб забезпечити гарне рішення для заряджання електромобілів.
У цьому режимі фотоелектрична енергія може безпосередньо передаватися на зарядну станцію через підключення до мережі, а потім, заряджаючи акумулятор, забезпечувати електроенергією електромобілі; технологія накопичення енергії – це використання обладнання для накопичення енергії, розподіленого по мережі, коли користувачеві потрібно постачати електроенергію до мережі. Порівняно з традиційною зарядною станцією, інтегрована зарядна станція для оптичного накопичення та заряджання може ефективно підвищити експлуатаційну ефективність енергосистеми.
Інтегрована зарядна станція оптичного накопичувача та заряджання може ефективно знизити вартість електроенергії та експлуатаційні витрати під час процесу заряджання електромобілів.
Згідно з цією моделлю, фотоелектричні системи та системи накопичення енергії продовжуватимуть працювати, доки в мережі не закінчиться електроенергія, а заряд, що утворюється під час процесу заряджання електромобілів, покриватиметься інтегрованими зарядними станціями.
Для користувачів ця модель може не лише заощадити кошти, але й ефективно зменшити втрати енергії. У процесі фактичної експлуатації оптична станція зберігання та заряджання може досягти максимальних економічних та соціальних вигод завдяки оптимізації конфігурації та управління розкладом.
Таким чином, можна сказати, що інтегрована зарядна станція для оптичного зберігання та заряджання є новим типом зарядної станції з хорошими перспективами розвитку.
Аналіз поточної ситуації з будівництвом електромереж у сільській місцевості
Будівництво електромереж у районах селища
Наразі енергомережа сільських районів нашої країни все ще перебуває на стадії традиційної структури енергомережі, що базується переважно на повітряних лініях, автоматизації розподільчих мереж, цифровізації та недостатньому застосуванні інших сучасних технологій, більшість міст і сіл досі залишаються без електроенергії. Існує п'ять проблем у будівництві енергомережі в сільській місцевості нашої країни.
1). Низький рівень автоматизації розподільчих мереж у деяких селах і містечках, недосконала система автоматизації розподільчих мереж, а також відсутність моніторингу в режимі реального часу та раннього попередження про роботу розподільчих мереж серйозно впливають на нормальну роботу системи автоматизації розподільчих мереж у селах і містечках.
2). Радіус постачання розподільчої лінії більший у деяких сільських районах, що не дозволяє розподільчій лінії ефективно скоротити радіус постачання.
3). Структура розподільчої мережі в деяких сільських районах має серйозне явище старіння, а деякі розподільчі лінії навіть мають такі проблеми, як малий поперечний переріз провідника, малий діаметр дроту та старіння обладнання.
4). У деяких сільських районах існують певні проблеми з конфігурацією компенсації реактивної потужності, такі як недостатня потужність обладнання та компенсаційна здатність реактивної потужності.
5). Підприємствам енергопостачання в деяких селах і містечках бракує наукового та обґрунтованого механізму управління, ідей планування та проектування, а також аналізу та прогнозування споживання електроенергії з боку споживачів.
Енергетична структура території селища
Енергетична структура сільської місцевості характеризується високим рівнем забруднення, високим споживанням енергії та низькою ефективністю.
Зі швидким розвитком економіки Китаю рівень життя людей продовжує покращуватися, попит на енергію також зростає, споживання великої кількості викопного палива призводить до збільшення забруднення навколишнього середовища.
В останні роки енергетична структура в сільській місцевості була оптимізована та модернізована, а рівень використання та кількість чистої енергії помітно зросли.
1). Вантажопідйомність сільської місцевості невелика, а мешканці сільської місцевості мають низьке споживання енергії та переважно використовують малопотужні електроприлади.
2). Кількість електромобілів (EVS) у сільській місцевості зростає. EVS в основному працюють на електроенергії та використовують електроенергетичну систему для забезпечення допоміжної енергії. Збільшення кількості EVS неминуче призведе до збільшення електричного навантаження.
3). Структура енергопостачання в сільській місцевості є нераціональною. Через низьке споживання електроенергії, єдину структуру енергопостачання та відсутність наукового та обґрунтованого планування та проектування важко задовольнити попит на електроенергію в сільській місцевості.
4). У сільській місцевості спостерігаються серйозні перевантаження, деякі з яких мають проблеми з низькою напругою та старінням ліній електропередач, що серйозно впливає на безпечну та стабільну роботу енергосистеми.
Якість електроенергії розподільчої мережі в районі селища
Якість електроенергії є одним із важливих факторів, що впливають на якість життя сільських жителів, а також однією з основних проблем, які мають вирішувати підприємства електроенергетики. Наразі якість електроенергії розподільчої мережі в сільській місцевості в основному стикається з такими трьома аспектами проблеми.
1). Відхилення напруги сільської електромережі є великим, а напруга деяких користувачів має від’ємне відхилення.
2). Ступінь незбалансованості трифазної напруги розподільчої мережі в деяких селах і містечках виходить за межі національного стандарту.
3). У сільській місцевості в розподільчій мережі спостерігаються серйозні явища трифазного дисбалансу, що призводить до проблем якості електроенергії з боку споживача.
Тематичне дослідження будівництва інтегрованої станції оптичного сховища та зарядки
Для кращого сприяння економічному розвитку сільських районів держава активно сприяє будівництву нових зарядних станцій. Наразі в нашій країні все ще існують деякі проблеми з будівництвом нових зарядних станцій, наприклад, складне розташування зарядних станцій, низький рівень використання зарядних потужностей, низька ефективність зарядки.
З цією метою наша країна почала прискорювати будівництво зарядних станцій для електромобілів. Для вирішення проблеми заряджання електромобілів у сільській місцевості можна побудувати інтегровану зарядну станцію оптичного накопичення та заряджання.
Інтегрована зарядна станція складається з трьох частин: фотоелектричної системи вироблення енергії, системи накопичення енергії та зарядної станції. У процесі будівництва необхідно спочатку побудувати фотоелектричну систему вироблення енергії, а потім використовувати систему накопичення енергії для керування зарядкою електромобілів.
Крім того, необхідно встановити зарядні станції змінного та постійного струму на зарядній станції, щоб забезпечити зручність заряджання електромобілів.
Загалом, рівень економічного розвитку сільських районів є відносно низьким, тому вартість будівництва інтегрованих зарядних станцій для оптичних накопичувачів та зарядних пристроїв є відносно низькою. Візьмемо, наприклад, селище, економічний рівень якого знаходиться на середньому рівні в країні, і будівництво інтегрованих оптичних накопичувачів та зарядних станцій може досягти значних економічних вигод.
1). Саме місто має достатні ресурси освітлення та земельні ресурси, які можна повною мірою використовувати для будівництва інтегрованої зарядної станції для зберігання та заряджання світла.
При проектуванні інтегрованого оптичного сховища та зарядної станції спочатку слід вибрати відповідні будівельні матеріали та конструкційну форму, а потім врахувати місцеве географічне розташування та кліматичні умови для проектування.
Наприклад, через холодний клімат, достатнє освітлення та відносно велику кількість земельних ресурсів у місті можна обрати фотоелектричні панелі для будівництва інтегрованої станції зберігання та зарядки.
2). Фотоелектрична система в основному відповідає за заряджання електромобілів, тоді як система накопичення енергії відповідає за зберігання електроенергії. Фотоелектричну систему та систему накопичення енергії слід поєднувати розумним чином під час будівництва.
Крім того, необхідно розумно встановити ємність та кількість акумуляторів та акумуляторів у системі накопичення енергії. Ємність акумулятора слід встановлювати відповідно до потреб заряду електромобіля. Загалом, ємність акумулятора можна визначити залежно від ситуації використання, місця розташування та ринкового попиту на електромобіль. На цій основі слід розумно розраховувати час заряджання та ефективність заряджання електромобіля.
3). Інтегрована зарядна станція для оптичного зберігання та заряджання також потребує розумного налаштування різного обладнання зарядної станції.
Під час будівництва інтегрованої зарядної станції слід намагатися вибрати якісне та стабільно працююче обладнання, щоб уникнути його виходу з ладу та впливу на нормальну роботу зарядної станції.
Крім того, інтелектуальне керування оптичним сховищем та інтегрованою зарядною станцією може бути реалізовано шляхом покращення ступеня інтелектуальності зарядної станції.
4). Після будівництва інтегрованої зарядної станції необхідно провести приймання та дослідну експлуатацію станції:
① Воно повинно відповідати національним стандартам та галузевим стандартам для прийняття;
② Чи відповідає його конструкція вимогам місцевої політики та вимогам користувача щодо прийняття;
③ Слід прийняти станцію для нормальної експлуатації. Пробна експлуатація включає в себе два аспекти: ① Перевірити відповідність зарядної станції стандартам заряджання та відповідним нормам; ② Перевірити відповідність зарядної станції правилам безпеки та відповідним стандартам.
Конфігурація ємності інтегрованої зарядної батареї оптичного сховища та зарядки
На час заряджання електромобіля головним чином впливає потужність та час заряджання електромобіля, тобто час заряджання акумулятора та час заряджання кількості електроенергії.
Отже, необхідно оцінювати час заряджання відповідно до потужності електромобіля. Наразі в нашій країні немає єдиного стандарту для зарядних паль, а час заряджання зарядних паль різних марок досить різний, тому ми можемо використовувати деякі методи для оцінки часу заряджання зарядних паль. Зарядні палі були класифіковані відповідно до 4 годин, 12 годин та 16 годин.
Згідно з вищезазначеним методом, можна оцінити час заряджання зарядної колони та отримати час заряджання зарядної колони з різною конфігурацією ємності. При розподілі ємності зарядних колон слід також повністю враховувати характеристики сільських жителів та потреби в зарядці електромобілів.
Різні рівні напруги електромобілів вимагають різної потужності, тому відповідно до потреб конфігурації обладнання зарядної станції.
За звичайних обставин, сільські жителі мають рівні напруги 220 В та 110 В, тому під час будівництва зарядних станцій необхідно обладнати зарядні палі з відповідними рівнями напруги.
Візьмемо, наприклад, провінцію Аньхой, де за нормальних обставин рівні напруги в сільській місцевості становлять 10 кВ та 35 кВ. Зі збільшенням потужності електромобілів та скороченням часу заряджання середній час заряджання поступово зменшуватиметься.
Проект інтегрованої станції оптичного сховища та зарядки
Аналіз економічної вигоди
Інтегрована зарядна станція з 4 видами потужності: 120 кВт, 250 кВт, 400 кВт та 600 кВт. Встановлено, що внутрішня норма прибутковості становить 10,24%, а термін окупності – 3,65 роки при потужності 120 кВт.
Через невелику кількість електромобілів та низький попит на зарядку в нашій країні, ми можемо обрати проект малої потужності для будівництва інтегрованої зарядної станції, щоб задовольнити поточні потреби сільських районів у зарядці електромобілів.
Будівництво інтегрованої станції оптичного сховища та зарядки
Технічні труднощі та їх вирішення
Для подальшого розвитку інтегрованих оптичних накопичувачів та зарядних станцій у сільській місцевості необхідно вирішити наступні технічні труднощі.
1). Проектування та будівництво системи накопичення енергії на стороні користувача. Проектування та будівництво системи накопичення енергії на стороні користувача є ключем до будівництва інтегрованого оптичного накопичувача та зарядної станції в сільській місцевості.
2). Скоординоване керування фотоелектричною системою виробництва електроенергії та системою заряджання. Під час будівництва інтегрованої зарядної станції в сільській місцевості необхідно повністю враховувати координацію та керування між фотоелектричною системою виробництва електроенергії та системою заряджання. Координація керування між фотоелектричною системою виробництва електроенергії та системою заряджання включає, головним чином, два аспекти:
З одного боку, це узгоджене керування між фотоелектричною системою виробництва електроенергії та системою накопичення енергії, з іншого боку, це узгоджене керування між фотоелектричною системою виробництва електроенергії та системою заряджання.
Контролер заряду та розряду, регулятор потужності та інші пристрої можуть бути використані для координації керування між фотоелектричною системою виробництва енергії та системою накопичення енергії.
Коли вихідна потужність фотоелектричної системи генерації електроенергії недостатня, надлишок енергії може своєчасно поповнюватися на зарядній станції контролером заряду та розряду, а регулятор потужності може бути використаний для зменшення потужності фотоелектричної генерації, тим самим уникаючи перезаряджання.
Крім того, суперконденсатор може бути використаний для виконання функції заряджання фотоелектричного обладнання для виробництва електроенергії.
3). Стратегія керування зарядною станцією, підключеною до мережі. За нормальних обставин, невеликі електромережі в сільській місцевості призводять до нестабільності підключення до мережі. Для забезпечення безпеки споживання електроенергії в сільській місцевості, велика кількість розподілених джерел живлення в електромережі повинна контролюватися та керуватися контролером, підключеним до мережі.
Водночас, розподілене джерело живлення може бути підключене до електромережі через мережевий перетворювач.
Крім того, для досягнення скоординованого керування розподіленим живленням необхідно використовувати акумулятор, суперконденсатор та інші пристрої.
4). Проектування розподілу енергії зарядної станції. Загалом, коли ємності накопичення енергії на стороні користувача недостатньо, надлишок енергії можна додати до зарядної станції через двонаправлений перетворювач, а коли ємності накопичення енергії на стороні користувача достатньо, можна використовувати суперконденсатори для заряджання та розряджання фотоелектричного обладнання для виробництва енергії.
5). Експлуатація, обслуговування та управління оптичними накопичувачами та зарядними станціями. Зокрема, це включає наступні сім аспектів: 1. Розробка обґрунтованого плану роботи; 2. Посилення навчання відповідного персоналу; 3. Регулярна перевірка та обслуговування обладнання; 4. Встановлення та вдосконалення системи управління експлуатацією зарядних станцій; 5. Регулярна організація та проведення різних навчальних заходів; 6. Встановлення та вдосконалення механізму експлуатації та обслуговування зарядних станцій; 7. Своєчасне усунення несправностей обладнання тощо.
У цій статті аналізується технологія та економіка проектів фотоелектричного виробництва та накопичення енергії, а також робиться висновок про доцільність будівництва інтегрованої зарядної станції в сільській місцевості.
Ця схема має позитивні економічні та соціальні переваги, а також відповідає вимогам розвитку нової енергетичної галузі в рамках цілі «Подвійний вуглець» у Китаї. З постійним розвитком нових технологій виробництва енергії, фотоелектричні технології виробництва енергії будуть використовуватися все ширше, а також технологія накопичення енергії.
Таким чином, нашій країні слід активізувати дослідження передових нових технологій виробництва енергії, таких як нові технології накопичення енергії та технології виробництва фотоелектричної енергії, щоб забезпечити більшу підтримку розвитку нової галузі виробництва електроенергії.
