Αυτή η προσέγγιση συμβάλλει στη μείωση του αντίκτυπου των φορτίων φόρτισης υψηλής-ισχύς στο τοπικό δίκτυο, βελτιώνει τη χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές και υποστηρίζει τη μεταφορά χαμηλότερων- άνθρακα. Καθώς η υιοθέτηση EV και η κατανομή της ενέργειας συνεχίζουν να αυξάνονται, οι ολοκληρωμένοι σταθμοί μετακινούνται από πιλοτικά έργα προς ευρύτερη εμπορική χρήση σε περιοχές εξυπηρέτησης αυτοκινητοδρόμων, βιομηχανικά πάρκα, εμπορικά συγκροτήματα, εγκαταστάσεις logistics και κοινοτικές τοποθεσίες φόρτισης.
1. Τέσσερα βασικά υποσυστήματα
Σύστημα παραγωγής ηλιακών φωτοβολταϊκών
Το ΦΒ σύστημα χρησιμεύει ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας του χώρου, μετατρέποντας το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια. Τα κύρια εξαρτήματά του περιλαμβάνουν φωτοβολταϊκές μονάδες, μετατροπείς, δομές στήριξης, καλώδια DC, κιβώτια συνδυασμού και εξοπλισμό προστασίας.
Οι φωτοβολταϊκές μονάδες μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία σε ισχύ συνεχούς ρεύματος μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου. Στη συνέχεια, οι φωτοβολταϊκοί μετατροπείς μετατρέπουν αυτή την ισχύ συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο ρεύμα για χρήση με τη φόρτιση του εξοπλισμού, των βοηθητικών φορτίων ή του δικτύου.
Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας
Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας λειτουργεί ως ενεργειακός ρυθμιστής ενέργειας του σταθμού. Αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια όταν η ηλιακή παραγωγή είναι διαθέσιμη ή η ζήτηση του δικτύου είναι χαμηλότερη, στη συνέχεια την απελευθερώνει όταν αυξάνεται η ζήτηση φόρτισης ή μειώνεται η παραγωγή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Τα περισσότερα εμπορικά έργα χρησιμοποιούν αυτήν τη στιγμή συστήματα μπαταριών ιόντων λιθίου-, ιδιαίτερα τη χημεία φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP), λόγω του ισχυρού προφίλ ασφαλείας, της μεγάλης διάρκειας ζωής και της ευρείας διαθεσιμότητας στην αγορά. Οι μπαταρίες ροής οξειδοαναγωγής βαναδίου μπορούν επίσης να ληφθούν υπόψη για εφαρμογές που απαιτούν-μεγάλη αποθήκευση ή πολύ μεγάλο αριθμό φόρτισης-κύκλων εκφόρτισης.
Ένα τυπικό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας περιλαμβάνει ράφια ή ντουλάπια μπαταριών, σύστημα μετατροπής ισχύος (PCS), σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS), εξοπλισμό θερμικής διαχείρισης, συστήματα πυροπροστασίας και παρακολούθησης ασφάλειας.
Υποδομή φόρτισης EV
Ο εξοπλισμός φόρτισης είναι ο πελάτης-που αντιμετωπίζει μέρος του σταθμού, παρέχοντας ηλεκτρική ενέργεια στα ηλεκτρικά οχήματα με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα.
Οι τυπικές διαμορφώσεις περιλαμβάνουν:
Γρήγοροι φορτιστές DC, που κυμαίνονται από τυπικές μονάδες γρήγορης-φόρτισης έως συστήματα φόρτισης υψηλής-ψύξης υγρού-
Φορτιστές AC, που χρησιμοποιείται συνήθως για μεγαλύτερους χρόνους παραμονής, όπως χώρους εργασίας, οικιστικές κοινότητες και τόπους χρέωσης προορισμού
Η τεχνολογία φόρτισης με υγρή-ψύξη χρησιμοποιείται ολοένα και περισσότερο για εφαρμογές υψηλής ισχύος{{1}, επειδή μπορεί να υποστηρίξει υψηλότερα επίπεδα ρεύματος βελτιώνοντας παράλληλα το χειρισμό των καλωδίων και τη θερμική απόδοση.
Σύστημα Διαχείρισης Ενέργειας
Το σύστημα διαχείρισης ενέργειας, ή EMS, είναι το επιχειρησιακό κέντρο ελέγχου του σταθμού. Παρακολουθεί την ηλιακή παραγωγή, την κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας, τη χρήση του φορτιστή, τα φορτία κτιρίων και τις συνθήκες του δικτύου σε πραγματικό χρόνο.
Με βάση αυτά τα δεδομένα, το EMS μπορεί να συντονίσει τις ροές ενέργειας για να δώσει προτεραιότητα στην κατανάλωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, να διαχειριστεί τη φόρτιση και την εκφόρτιση της μπαταρίας, να υποστηρίξει τη διαχείριση της ζήτησης και να βελτιστοποιήσει τα χρονοδιαγράμματα φόρτισης. Σε πιο προηγμένες εφαρμογές, μπορούν να χρησιμοποιηθούν αλγόριθμοι πρόβλεψης για τη βελτίωση των αποφάσεων αποστολής με βάση την αναμενόμενη ηλιακή παραγωγή, τη ζήτηση χρέωσης και τις περιόδους τιμολογίων ηλεκτρικής ενέργειας.
2. Βασικές Τεχνολογίες Ολοκλήρωσης Συστήματος
DC-Συζευγμένη αρχιτεκτονική
Η ζεύξη DC ενσωματώνει την παραγωγή φωτοβολταϊκών, την αποθήκευση μπαταριών και τον εξοπλισμό φόρτισης DC στην πλευρά DC του συστήματος. Αυτό μπορεί να μειώσει τα περιττά βήματα μετατροπής ισχύος σε σύγκριση με ορισμένα σχέδια συνδεδεμένα με εναλλασσόμενο ρεύμα-.
Για παράδειγμα, η ηλιακή-παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος συνεχούς ρεύματος μπορεί να δρομολογηθεί πιο άμεσα σε εξοπλισμό αποθήκευσης μπαταρίας ή φόρτισης DC, ανάλογα με την τοπολογία του συστήματος. Αυτό μπορεί να βελτιώσει την απόδοση μετατροπής ενέργειας και να απλοποιήσει την ενεργειακή δρομολόγηση, αν και το πραγματικό όφελος εξαρτάται από την επιλογή εξοπλισμού, τη στρατηγική λειτουργίας και τη διαμόρφωση της τοποθεσίας.
Τα συνδεδεμένα συστήματα DC-είναι ιδιαίτερα ελκυστικά για έργα με υψηλό μερίδιο-παραγωγής ηλιακής ενέργειας στον ιστότοπο, αποθήκευσης μπαταριών και ζήτησης ταχείας φόρτισης-DC.
Ευέλικτη διασύνδεση DC
Η ευέλικτη διασύνδεση DC επιτρέπει στα φωτοβολταϊκά, τα στοιχεία αποθήκευσης και φόρτισης εντός ενός σταθμού να λειτουργούν ως ένα πιο συντονισμένο ενεργειακό δίκτυο. Αντί να αντιμετωπίζεται κάθε περιουσιακό στοιχείο ως απομονωμένο σύστημα, η ισχύς μπορεί να κατανεμηθεί δυναμικά σύμφωνα με τη ζήτηση πραγματικού χρόνου και τη διαθέσιμη χωρητικότητα.
Αυτή η προσέγγιση μπορεί να βελτιώσει τη χρήση της τοπικής ανανεώσιμης ενέργειας, να μειώσει τον αντίκτυπο των κορυφών φόρτισης και να βελτιώσει την ευελιξία λειτουργίας{0}}του ιστότοπου. Σε περιοχές με περιορισμούς{2}}πλέγματος, μπορεί επίσης να υποστηρίζει ταχύτερη ανάπτυξη μειώνοντας την ανάγκη για άμεση επέκταση του δικτύου ανάντη.
Πλέγμα-Σχηματισμός αποθήκευσης ενέργειας
Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας της μπαταρίας που σχηματίζουν πλέγμα- είναι σχεδιασμένα να παρέχουν περισσότερες από τις συμβατικές λειτουργίες φόρτισης και εκφόρτισης. Μπορούν να βοηθήσουν στην υποστήριξη της σταθερότητας τάσης και συχνότητας, ιδιαίτερα σε συνθήκες αδύναμου-δικτύου ή νησίδας λειτουργίας.
Ανάλογα με τη στρατηγική ελέγχου και τις απαιτήσεις του έργου, τα συστήματα διαμόρφωσης δικτύου-μπορεί να παρέχουν λειτουργίες όπως υποστήριξη τάσης, απόκριση συχνότητας, υποστήριξη απρόσκοπτης μεταφοράς και δυνατότητα μαύρης-εκκίνησης. Αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να βελτιώσουν την ανθεκτικότητα των σταθμών φόρτισης που εξυπηρετούν κρίσιμους διαδρόμους κινητικότητας, βιομηχανικές εγκαταστάσεις ή περιοχές με περιορισμένη χωρητικότητα δικτύου.
Έξυπνος έλεγχος ομάδας φορτιστή
Σε σταθμούς φόρτισης υψηλής ισχύος-, η ταυτόχρονη φόρτιση του οχήματος μπορεί να δημιουργήσει αιχμηρές και απρόβλεπτες κορυφές φορτίου. Ο έξυπνος έλεγχος ομάδας φορτιστή επιτρέπει στο EMS να συντονίζει πολλαπλούς φορτιστές ανάλογα με τη χωρητικότητα της τοποθεσίας, τη διαθεσιμότητα της μπαταρίας, τα όρια δικτύου και την προτεραιότητα φόρτισης.
Όταν η διαθέσιμη χωρητικότητα είναι περιορισμένη, το σύστημα μπορεί να κατανείμει ισχύ δυναμικά-για παράδειγμα, διατηρώντας τη φόρτιση προτεραιότητας για επιλεγμένους φορτιστές υψηλής- ισχύος ενώ προσαρμόζει προσωρινά την έξοδο από μονάδες χαμηλότερης-προτεραιότητας. Αυτό βοηθά στη βελτίωση της συνολικής χρήσης του σταθμού χωρίς υπέρβαση των ορίων σύνδεσης στο δίκτυο.
Η έξυπνη φόρτιση και η ευέλικτη διαχείριση φορτίου αναγνωρίζονται όλο και περισσότερο ως πρακτικά εργαλεία για τη μείωση της ζήτησης αιχμής και τη βελτίωση της ενσωμάτωσης στο δίκτυο καθώς επεκτείνεται η φόρτιση EV