تخزين البطارية لمحطات شحن المركبات الكهربائية: كيف يخفف نظام تخزين الطاقة من حمل المحول ويقلل من رسوم الطلب

يمكن أن تكون الشواحن 600 كيلووات دون الحاجة إلى طلب 600 كيلووات من الشبكة

يمكن أن يقلل تخزين البطارية من الاتصال بالشبكة المطلوب لمحطة شحن المركبات الكهربائية من خلال تزويد جزء من ذروة الشحن القصيرة محليًا. يمكن أن يقلل نفس التفريغ أيضًا من رسوم طلب المرافق حيث أن التعريفات تحاسب الحد الأقصى من كيلو واط في الموقع. السؤال الرئيسي في الحجم ليس إجمالي قدرة الشاحن، ولكن مقدار طلب الشحن الذي يتجاوز حد المحول أو استيراد الشبكة، ومدة ذلك.

يوفر مركز بيانات الوقود البديل التابع لوزارة الطاقة مثالًا مفيدًا: محطة شحن سريعة ببطارية عازلةمحطة شحن سريعة 600 كيلو واطيمكن تصميمها بحيث لا يتجاوز الطلب على الشبكة100 كيلووات، مع تزويد البطارية للاختلاف عند الضرورة.

هذا لا يعني أن كل محطة 600 كيلو واط تحتاج إلى نفس البطارية.

تقرر المركبات متى تحدث الذروة.

تصل أربع شواحن إلى المحول في نفس الوقت

خذ موقع شحن مبسط:

4 × 150 كيلو واط شواحن سريعة

إجمالي اسم الشاحن الأقصى: 600 كيلو واط

تخصيص الشحن الحالي للشبكة/المحول: 300 كيلو واط

في الساعة 11:40، تطلب أربع مركبات مجتمعة:

520 كيلووات

بدون تخزين، يريد الموقع 520 كيلو واط من النظام الكهربائي العلوي.

مع حد استيراد الشبكة 300 كيلو واط:

التفريغ المطلوب من نظام تخزين الطاقة = 520 − 300 = 220 كيلو واط

إذا استمرت تلك الحالة لمدة 20 دقيقة:

الطاقة المطلوبة بالتناوب = 220 × 20/60 ≈ 73.3 كيلو واط ساعة

الآن أصبحت المشكلة الهندسية أكثر وضوحًا.

لا يحتاج الموقع بالضرورة إلى نظام تخزين طاقة 600 كيلو واط.

يحتاج إلى ما يكفي منقدرة نظام التحكم في الطاقة لملء الفجوة الفورية بين الشبكة والشاحنوما يكفي منكيلو واط ساعة القابلة للاستخدام للحفاظ على تلك الفجوة خلال ذروة الشحن.

تشير NREL إلى أن مواقع الشحن عالية القدرة يمكن أن تضع ضغطًا كبيرًا على بنية الشبكة المحلية وأن تخزين الطاقة في الموقع يمكن دمجه في تصميم المحطة.

تخفيف المحول يتعلق بالذروة، وليس بالطاقة المجانية

لا يلغي نظام تخزين الطاقة الطاقة المستهلكة بواسطة المركبات الكهربائية.

إذا أخذ السائقون 1000 كيلوواط ساعة من المحطة، فلا بد أن تأتي تلك الطاقة في النهاية من الشبكة أو من الطاقة الشمسية أو مصدر آخر.

تغييرات التخزينمتى وبأي سرعةتحتاج الشبكة لتوصيلها.

تخيل أن البطارية تفرغ 73 كيلوواط ساعة خلال فترة الذروة، ثم تعيد الشحن لاحقًا عند 100 كيلوواط عندما تنخفض نسبة استخدام الشاحن.

يرى المحول حملًا أكثر استقرارًا بدلاً من ذروة الشحن الكاملة.

يمكن أن يكون ذلك ذا قيمة حيث البديل هو:

محوّل أكبر

ترقية الخدمة

اتصال بالمرافق بسعة أعلى

أو انتظار طويل لتعزيز الشبكة.

تحدد وزارة الطاقة بشكل خاص شحن المركبات الكهربائية المدارة كوسيلة لتقليل تكاليف ترقية البنية التحتية والحفاظ على أحمال الشحن ضمن سعة المحولات ولوحات الخدمة الحالية.

تضيف البطارية مصدرًا آخر يمكن التحكم فيه عندما لا يمكن لجدولة الشواحن بمفردها الحفاظ على الموقع تحت ذلك السقف.

تفرض رسوم الطلب سعراً على نفس 220 كيلووات

الآن افترض أن التعرفة تشمل:

رسوم الطلب: 20 دولارًا/كيلوواط-شهر

إذا وصلت المحطة غير المدارة إلى520 كيلووات، لكن نظام تخزين الطاقة المتصل بالشبكة يحتفظ بالطلب المفوّض عند300 كيلووات، فإن الطلب النظري المتجنب هو:

520 − 300 = 220 كيلوواط

الحد الأقصى المحتمل لتقليل رسوم الطلب الشهرية:

220 × 20 دولارًا = 4400 دولار

إذا تم تحقيق هذا التخفيض لمدة 12 شهرًا من الفواتير المعمول بها:

4400 دولار × 12 = 52800 دولار/سنة

هذا مثال عملي، وليس توفيرًا مضمونًا.

تعتمد الاقتصاديات الفعلية على قواعد التعرفة، واستخدام الشحن، وخسائر البطارية، وتكاليف إعادة الشحن، والتدهور، واستراتيجية التحكم، وما إذا كانت المحطة ستصل حقًا إلى تلك الذروة في كل فترة فواتير.

قيمت NREL أكثر من10000 مجموعة من موارد الطاقة الشمسية والتعريفات الكهربائيةلشحن سريع مباشر ووجدت أن رسوم الطلب يمكن أن تؤثر بشكل كبير على اقتصاديات الشحن، خاصة في المحطات ذات الاستخدام المنخفض. كان التخزين مفيدًا بشكل خاص في تخفيف الطلب المتقلب.

لهذا السبب أريد التعرفة قبل أن أريد عرض البطارية.

أحياناً يجب أن تأتي الشحن الذكي قبل نظام تخزين الطاقة

افترض أن عشرة مركبات أسطول تبقى متوقفة لمدة ست ساعات.

لا تحتاج جميعها إلى أقصى طاقة شحن على الفور.

قد تكون "البطارية" الأرخص هي الجدولة.

تصف وزارة الطاقة إدارة الشحن الذكي بأنها تنسيق شحن المركبات الكهربائية مع أحمال المباني، وأسعار الكهرباء، وجداول المركبات، وحدود البنية التحتية. يمكنها فرض حدود للطاقة وتقليل الذروات المتزامنة دون الحاجة بالضرورة إلى إضافة تخزين ثابت.

لذا أميز بين حالتين.

الشحن المرن:تقليل أو تحويل طاقة الشاحن أولاً.

شحن عالي الطاقة، منخفض المرونة:تصبح أنظمة تخزين الطاقة أكثر إثارة للاهتمام لأن السائقين يحتاجون إلى الطاقة بسرعة ولا يمكنهم الانتظار للشبكة.

غالبًا ما يتحرك الشحن السريع العام نحو الحالة الثانية.

يمكن أن يستفيد شحن المستودع غالبًا من الحالة الأولى.

لذا يجب أن تتلقى اقتراحًا جيدًا من Ruibit/Dawniceبيانات جلسة الشاحن أو ملف تعريف شحن متوقع, وليس مجرد "8 شواحن × 150 كيلو واط."

يجب أن تعيد البطارية شحنها قبل الاندفاع التالي

هنا يمكن أن يفشل تصميم يبدو جيدًا.

افترض:

طاقة BESS القابلة للاستخدام: 200 كيلو واط ساعة

تستهلك ذروة شحن الصباح:

150 كيلو واط ساعة

تبدأ فترة شحن ثقيلة أخرى بعد 90 دقيقة.

إذا كان المحول لديه فقط 50 كيلو واط من السعة الاحتياطية المتاحة لشحن البطارية:

إعادة شحن لمدة 90 دقيقة = 50 × 1.5 = 75 كيلو واط ساعة قبل الخسائر

قد لا تستعيد البطارية ما يكفي من الطاقة قبل الذروة الثانية.

قد يساعد إضافة المزيد من كيلو واط ساعة.

قد يساعد أيضًا تغيير جدول إعادة الشحن.

أو زيادة حد الشبكة.

أو تنسيق طاقة الشاحن.

لهذا السبب يحتاج حجم BESS لشحن المركبات الكهربائية إلىتسلسل جلسة الشحن, ليس مجرد حدث واحد بأقصى طاقة.

تصف داونيك نظام تخزين الطاقة المتنقل الخاص بها بأنه مناسب لبنية الشحن السريع لتحسين الشحن، ودعم الشبكة، وتحويل الطاقة.نظام تخزين الطاقة المتنقل من داونيك

لا يزال يتعين تحديد التكوين المناسب بناءً على واجب الموقع الفعلي.

ثلاث منحنيات تحدد ما إذا كنت سأشتري نظام تخزين الطاقة

لمشروع شحن المركبات الكهربائية، سأضع هذه العناصر على نفس الجدول الزمني:

طلب شحن المركبات الكهربائية

أقصى حمل مسموح به من الشبكة/المحول

حالة شحن نظام تخزين الطاقة

ثم أضف التعرفة.

إذا ارتفع طلب الشاحن بشكل متكرر فوق الحد الأقصى للشبكة بينما تحتوي البطارية على طاقة وطاقة كافية لسد الفجوة، فإن التخزين له وظيفة كهربائية واضحة.

إذا كانت تلك الذروات تخلق أيضًا طلبًا مكلفًا، فقد يكون لديها وظيفة مالية.

إذا كان يمكن ببساطة تحويل جلسات الشحن دون التأثير على السائقين، سأبحث في هذا الخيار الأرخص أولاً.

نظام تخزين الطاقة لا يجعل المحول أكبر. بل يجعل محطة الشحن تتصرف، من وجهة نظر الشبكة، كما لو كان لدى المحول ذروات أقل لخدمتها.

أسئلة شائعة

1. كيف يمكن لنظام تخزين الطاقة تقليل حمل المحول في محطة شحن السيارات الكهربائية؟

يتم تفريغ نظام تخزين الطاقة عندما يتجاوز طلب شحن المركبات الكهربائية حد الشبكة أو المحول في الموقع. على سبيل المثال، إذا كانت الشواحن تتطلب520 كيلوواتلكن استيراد الشبكة محدود عند300 كيلووات، يمكن للبطارية توفير المتبقي220 كيلووات.

2. كيف تحدد حجم نظام تخزين الطاقة لشحن السيارات الكهربائية السريع؟

الحجمقوة نظام التحكم من الفجوة القصوى بين طلب الشاحن وقوة الشبكة المسموح بها، ثم حجم الطاقة القابلة للاستخدام من البطارية بناءً على مدة تلك الفجوة. يجب أيضًا التحقق من وقت إعادة الشحن بين ذروات الشحن.

3. هل يمكن لتخزين البطارية تقليل رسوم الطلب في محطة شحن السيارات الكهربائية؟

نعم، حيث تفرض التعريفات رسومًا على الطلب الذروي. من خلال منع ذروات الشحن القصيرة من تحديد طلب كيلووات أعلى، يمكن لنظام تخزين الطاقة تقليل رسوم الطلب. تعتمد التوفير الفعلي على هيكل التعرفة وأنماط الشحن.

4. هل يجب على محطات شحن السيارات الكهربائية استخدام الشحن الذكي قبل إضافة نظام تخزين الطاقة؟

غالبًا ما يكون ذلك صحيحًا. إذا كانت أوقات شحن المركبات مرنة، فقد يقلل إدارة الحمل من الذروات دون الحاجة إلى سعة بطارية إضافية. يصبح نظام تخزين الطاقة أكثر قيمة عندما يكون طلب الشحن مرتفعًا وسريعًا وصعب التحويل.

5. لماذا تعتبر طاقة لوحة الشاحن غير كافية لتحديد حجم نظام تخزين الطاقة؟

نادراً ما تعمل الشواحن بأقصى طاقة في نفس الوقت طوال اليوم. يجب أن يستخدم حجم نظام تخزين الطاقةالملفات الشخصية لجلسات الشحن الفعلية أو المودلة، وحدود المحول، ومدة الذروة، وفرص إعادة الشحن، وبيانات التعرفةبدلاً من مجرد إضافة تقييمات الشاحن.