Как работает солнечная зарядная станция для электромобилей с накопителем энергии?

Быстрозарядное устройство постоянного тока может создать значительную концентрированную электрическую нагрузку на объекте, который и без того может быть близок к пределу возможностей своей электросети. Установка зарядного устройства — это лишь часть проекта. Обеспечение достаточного количества электроэнергии в нужное время может стать более серьезной проблемой.

Солнечная зарядная станция для электромобилей с аккумуляторным хранилищем решает эту проблему, координируя выработку солнечной энергии, накопленную энергию, электроснабжение из сети и спрос на зарядные устройства. Аккумулятор может поглощать солнечную энергию, когда спрос на зарядку низок, поддерживать работу зарядных устройств при росте спроса и сокращать кратковременные периоды высокого импорта электроэнергии из сети. Ценность заключается в том, как эти ресурсы работают вместе, а не в каком-либо одном компоненте в отдельности.

Что такое солнечная зарядная станция для электромобилей с аккумуляторным хранилищем?

Солнечная зарядная станция для электромобилей с аккумуляторным хранилищем объединяет в себе фотоэлектрическую генерацию, систему хранения энергии на основе аккумуляторов, подключение к сети (где это возможно), зарядное оборудование для электромобилей и систему управления энергопотреблением. Система управления энергопотреблением отслеживает доступные источники и нагрузки, а затем регулирует распределение электроэнергии на объекте.

Потребность в быстрой зарядке может превышать мгновенную выработку солнечной энергии, в то время как выработка солнечной энергии меняется в течение дня. Системы хранения энергии помогают компенсировать это несоответствие во времени и мощности.

Как происходит перемещение энергии в системе зарядки от фотоэлектрических элементов (PV-ESS)?

Путь передачи энергии зависит от выработки солнечной энергии, уровня заряда батареи, состояния сети, нагрузки на площадке и потребности зарядного устройства.

Солнечная энергия может обеспечивать энергией не одно место назначения.

Когда фотоэлектрическая энергия доступна, она может использоваться для зарядки, зарядки аккумулятора или снижения импорта электроэнергии из сети. Если выработка электроэнергии превышает потребности в немедленной зарядке и на объекте, часть избытка может быть переведена в хранилище в пределах возможностей зарядки аккумулятора.

Электромобиль не всегда заряжается напрямую от солнечных батарей. Облачность, зарядка в вечернее время или высокая нагрузка на зарядное устройство могут потребовать питания от аккумулятора или от сети.

Аккумуляторные батареи обеспечивают передачу энергии во времени.

Аккумуляторные батареи позволяют разделить время выработки солнечной энергии и зарядки автомобиля. Солнечная энергия, вырабатываемая в полдень, может быть сохранена и использована позже, а та же батарея может также обеспечивать кратковременную поддержку во время пика зарядки.

Его вклад зависит от полезной энергии, мощности разряда, запаса заряда и продолжительности события. Батарея, рассчитанная только на основе суточной емкости в кВт·ч, все еще может оказаться слишком слабой для кратковременного события с высокой мощностью.

Электроэнергия из сети покрывает оставшийся дефицит.

При наличии подключения к электросети оно может обеспечивать часть потребности зарядного устройства, подзаряжать аккумулятор в определенные периоды или дополнять работу фотоэлектрических систем при снижении выработки солнечной энергии.

Цель часто состоит в том, чтобы удерживать импорт электроэнергии из сети в заданном диапазоне, в то время как фотоэлектрические системы и накопители энергии покрывают часть переменной нагрузки на зарядные станции.

Зачем на станции быстрой зарядки электромобилей необходимо аккумуляторное хранилище?

Системы хранения энергии на основе батарей наиболее полезны, когда они решают измеримую задачу.

Спрос на зарядные устройства может превышать доступный запас мощности в сети.

Коммерческий объект может уже использовать значительную часть своей электроэнергии. Добавление 120 кВт или 240 кВт зарядной мощности может создать новый пик потребления. Система хранения энергии (BESS) может разрядиться во время такого пика и снизить дополнительное потребление электроэнергии из сети, но это не исключает автоматически необходимость модернизации сети. По-прежнему важны коэффициент использования зарядного устройства, мощность батареи, продолжительность разряда и местные правила подключения.

Выработка солнечной энергии и потребность в зарядке редко совпадают в точности.

Выработка солнечной энергии зависит от условий дневного света, а спрос на зарядку — от поведения транспортных средств. Зарядная станция может быть тихой во время интенсивного солнечного излучения в полдень и более загруженной позже. Кроме того, автомобили автопарка могут возвращаться в течение короткого промежутка времени.

Системы хранения энергии могут компенсировать часть этого несоответствия, вместо того чтобы экспортировать или ограничивать весь избыток солнечной энергии.

Аккумулятор может ограничивать кратковременные пиковые нагрузки в сети.

Когда несколько транспортных средств заряжаются одновременно, система управления энергопотреблением может разряжать батарею, чтобы ограничить импорт электроэнергии на объекте. Аналогичная стратегия может использоваться для сглаживания пиковых нагрузок или управления спросом в тех случаях, когда тарифы и условия в сети делают эти цели актуальными.

Действительно ли солнечная энергия может поддерживать быструю зарядку постоянным током?

Да, но выработку солнечной энергии не следует рассматривать как фиксированный источник энергии. Зарядному устройству мощностью 120 кВт не требуется ровно 120 кВт фотоэлектрической энергии, и солнечная батарея мощностью 120 кВт не будет постоянно обеспечивать зарядное устройство 120 кВт.

Выработка солнечной энергии изменяется в зависимости от интенсивности солнечного излучения, погоды и времени суток, а потребность в зарядных устройствах меняется по мере подключения транспортных средств и следования их графикам зарядки. Поэтому практичный проект предполагает совместную оценку вклада солнечной энергии, аккумуляторных батарей и сети, при этом мощность в кВт·ч и кВт должны соответствовать профилю участка.

Как система управления энергоснабжением координирует работу солнечных батарей, аккумуляторов, электросетей и зарядных устройств?

Система управления энергоснабжением (EMS) координирует выработку электроэнергии, хранение энергии, электроснабжение и спрос на зарядку, поддерживая при этом параметры площадки в пределах допустимых значений для батарей, зарядных устройств и сети.

Он отслеживает условия, влияющие на поток энергии.

Система управления энергопотреблением (EMS) сравнивает выработку солнечной энергии, уровень заряда батареи, импорт электроэнергии из сети, нагрузку на объекте и спрос на зарядные устройства для электромобилей. Эти значения могут изменяться независимо друг от друга: выработка солнечной энергии может снизиться, когда несколько автомобилей начнут заряжаться, или уровень заряда батареи может приблизиться к минимальному значению в период высокой нагрузки.

Если спрос на зарядные устройства возрастет, а импорт электроэнергии из сети уже приблизится к пределу возможностей объекта, может потребоваться дополнительная разрядка аккумулятора. Высокая выработка электроэнергии от солнечных батарей, напротив, может создать возможность для подзарядки аккумулятора или снижения потребления электроэнергии из сети.

Это устанавливает приоритеты диспетчеризации в рамках поставленной задачи.

На одном объекте может быть приоритет отдан собственному использованию солнечной энергии, в то время как другой может сосредоточиться на ограничении импорта электроэнергии из сети или сохранении резерва заряда батарей для последующих пиковых нагрузок на зарядку.

Типичная стратегия может предусматривать первоочередное использование доступной солнечной энергии, разрядку батареи, когда потребность зарядного устройства превысит лимит сети, и поддержание минимального уровня заряда для резервного питания или на случай пиковых нагрузок в будущем. В периоды снижения спроса батарея может подзаряжаться от солнечных батарей или сети, если это позволяет стратегия эксплуатации.

Эти задачи конкурируют за одну и ту же накопленную энергию, поэтому система управления энергоснабжением должна управлять как текущим спросом, так и энергией, необходимой в дальнейшем.

Если фотоэлектрическая энергия, разряд батареи и разрешенный импорт электроэнергии из сети не могут удовлетворить спрос, мощность зарядки должна быть снижена или приоритетные сеансы зарядки должны проводиться в пределах рабочих параметров объекта.

Она координирует работу зарядного оборудования и системную связь.

Система управления энергоснабжением (EMS) также нуждается в надежной связи с зарядными устройствами, системами управления батареями, счетчиками и платформами мониторинга. Связь может обеспечивать отслеживание состояния зарядных устройств, управление нагрузкой, обнаружение неисправностей, дистанционное управление и доступ пользователей. Для обмена данными используются такие протоколы, как OCPP и Modbus, но на объекте по-прежнему необходимы четкие правила для определения приоритета зарядных устройств, импорта из сети, резерва и ограничений мощности.

Сможет ли станция продолжать зарядку во время отключения электроэнергии?

Фотоэлектрические панели, накопители энергии и зарядное устройство не гарантируют автоматическую работу во время отключения электроэнергии. Для автономной работы необходимы совместимые системы управления, безопасная изоляция от сети, достаточный уровень заряда батареи, достаточная мощность разряда, совместимость зарядного устройства и логика защиты.

Зарядная нагрузка также должна соответствовать доступной мощности в автономном режиме. Аккумулятор может содержать достаточно энергии на несколько часов, но при этом не обладать мгновенной мощностью, необходимой для работы нескольких быстрых зарядных устройств. Поэтому возможность подключения к сети и автономной работы должна быть подтверждена на системном уровне.

Что определяет оптимальную мощность фотоэлектрической системы, аккумулятора и зарядного устройства?

На паспортной табличке зарядного устройства указана только одна составляющая. Расчет мощности следует начинать с того, как будет фактически использоваться объект.

Потребность в зарядке определяет необходимый профиль мощности.

Проверяйте количество ежедневных сеансов зарядки, одновременное использование зарядных устройств, среднюю и пиковую мощность, время простоя и оборот транспортных средств. Зарядное устройство мощностью 240 кВт может редко работать на полной мощности, в то время как несколько сеансов зарядки меньшей мощности все равно могут создавать устойчивый пик.

Пропускная способность сети определяет дефицит электроэнергии.

Ключевой вопрос при определении размеров сети заключается в разнице между спросом на зарядные устройства и доступным резервом мощности сети, а также в том, как долго эта разница будет сохраняться.

Предположим, что потребность в зарядке составляет 120 кВт. В этом случае доступная для зарядки мощность сети после вычета других нагрузок составляет 80 кВт, без учета вклада фотоэлектрических систем; если пока игнорировать потери при преобразовании, дефицит составит 40 кВт. Если это будет продолжаться в течение часа, то на стороне нагрузки потребуется восполнить 40 кВт·ч. Фактическая номинальная емкость батареи также должна учитывать полезный диапазон уровня заряда, потери, вспомогательные нагрузки, деградацию и резервную емкость; поэтому нельзя просто выбрать батарею на «40 кВт·ч».

Производство фотоэлектрической энергии определяет вклад возобновляемых источников энергии.

Мощность фотоэлектрических систем, почасовая выработка, сезонные колебания и потребление на площадке определяют, сколько солнечной энергии может достичь аккумулятора или зарядных устройств. Годовая выработка сама по себе не отражает реального времени.

Перед окончательной настройкой конфигурации следует также предусмотреть возможность расширения зарядной станции и резервное питание. Ассортимент систем зарядки PV ESS Предоставляет более широкий обзор интегрированных конфигураций солнечных батарей, систем хранения энергии и зарядки.

В каких случаях использование солнечной энергии в сочетании с накопителем энергии для быстрой зарядки наиболее целесообразно?

Данная архитектура наиболее актуальна там, где спрос на зарядку, ограничения сети и выработка солнечной энергии создают явную проблему управления энергопотреблением. На придорожных сервисных зонах может потребоваться высокая мощность во время коротких остановок. На коммерческих парковках можно комбинировать дневную выработку солнечной энергии с временем стоянки транспортных средств и нагрузками зданий. На автопарках могут наблюдаться предсказуемые пики потребления энергии в течение определенного времени, в то время как на объектах с ограниченными ресурсами сети можно использовать накопители энергии для ограничения дополнительного потребления электроэнергии.

Это разные сценарии эксплуатации, поэтому емкость аккумулятора и мощность зарядного устройства не следует копировать с одного объекта на другой без проверки профиля нагрузки.

Как выглядит интегрированная система быстрой зарядки на основе фотоэлектрических элементов и накопителей энергии?

В СанвейМы интегрируем в систему входного сигнала от фотоэлектрических панелей, аккумуляторные батареи, зарядное оборудование, системы управления энергией и взаимодействие с сетью в соответствии с требуемым потоком электроэнергии на объекте.

Обе конфигурации используют скорость зарядки/разрядки батареи 0,5C, интеллектуальное жидкостное охлаждение, прямое подключение к фотоэлектрическим панелям постоянного тока, выходное напряжение зарядки 150–1000 В, протокол OCPP 1.6 и связь Modbus. Они предназначены как для работы в режиме подключения к сети, так и для автономной работы.

Окончательный проект должен соответствовать пропускной способности сети, потенциалу фотоэлектрической энергии, использованию зарядных устройств, требованиям к резервам, защите и расширению.

Перед установкой быстрых зарядных устройств проверьте баланс электропитания на объекте.

Перед выбором количества зарядных устройств или емкости аккумуляторов необходимо определить доступную мощность сети на объекте, ожидаемый профиль зарядки, потенциал фотоэлектрической энергии, часы работы и необходимый резерв.

Поделитесь с нами этими сведениями, чтобы Проанализируйте свой проект зарядки с использованием фотоэлектрических систем хранения энергии.Полезная схема должна показывать, как ожидается поступление электроэнергии из сети, фотоэлектрических панелей и аккумулятора в критические периоды, а не только от номинальной мощности зарядного устройства.

Часто задаваемые вопросы

В: Может ли солнечная зарядная станция для электромобилей работать при низкой выработке солнечной энергии?

А: Да, если доступен другой источник, например, аккумуляторная батарея или электросеть. Система управления энергоснабжением (EMS) может координировать использование этих источников на основе выработки солнечной энергии, уровня заряда батареи, потребности зарядного устройства и приоритетов эксплуатации.

В: Может ли система хранения энергии на основе аккумуляторов снизить потребность в мощности электросети для быстрой зарядки постоянным током?

А: Это может снизить кратковременные перегрузки сети за счет разрядки во время пиковых нагрузок на зарядку. Возможность снижения или предотвращения необходимости модернизации сети зависит от дефицита мощности, продолжительности, использования зарядного устройства, емкости батареи и местных потребностей сети.

В: Какого размера должна быть батарея для зарядной станции электромобиля?

A: Размер батареи следует определять исходя из требуемого запаса мощности и продолжительности его работы, а также с учетом загрузки зарядного устройства, доступной мощности сети, выработки фотоэлектрической энергии, резерва заряда, нагрузки на площадке и перспектив расширения. Одной лишь номинальной мощности зарядного устройства недостаточно.