Tích hợp các trạm sạc EV với hệ thống năng lượng mặt trời

Tích hợp các trạm sạc EV với hệ thống năng lượng mặt trời

Hướng dẫn kiến ​​trúc kỹ thuật: Tích hợp hệ thống năng lượng mặt trời thương mại với cơ sở hạ tầng sạc xe điện

Hướng dẫn kỹ thuật cho EPC về việc tích hợp năng lượng mặt trời với sạc EV. Tìm hiểu cân bằng tải động, thuật toán EMS và ROI cho mạng sạc thương mại.

Việc tích hợp cơ sở hạ tầng sạc xe điện (EV) vào mạng quang điện mặt trời (C&I) thương mại và công nghiệp (C&I) đặt ra những thách thức nghiêm trọng về việc ghép nối lưới điện-. Cấu hình sạc xe điện không được quản lý tạo ra nhu cầu cao điểm cục bộ, có nguy cơ làm quá tải các máy biến áp dịch vụ của tòa nhà, làm mất ổn định kết nối lưới và phát sinh phí nhu cầu đáng kể. Hơn nữa, việc không phối hợp các sự kiện sạc với-các đường cong sản xuất quang điện theo thời gian thực sẽ dẫn đến việc bỏ lỡ cơ hội tận dụng khả năng tạo ra carbon bằng không-tại chỗ, làm tăng chi phí năng lượng quy dẫn (LCOE) cho chủ sở hữu tài sản.

Việc giải quyết các nút thắt vận hành về mặt cấu trúc này đòi hỏi phải chuyển đổi từ bộ sạc độc lập cơ bản sang cấu trúc liên kết đồng vị trí thông minh. Bài viết kỹ thuật này đề cập đến các cơ chế cân bằng tải động dư thừa năng lượng mặt trời, nêu chi tiết các giao thức truyền thông quản lý Hệ thống quản lý năng lượng tự động (EMS) và phân tích các cấu trúc tài chính cần thiết để tối ưu hóa lợi tức đầu tư (ROI) cho việc triển khai sạc công cộng và đội xe.

Cơ chế cốt lõi: Kiến trúc phần cứng và điều khiển sạc thông minh ưu tiên PV

Hệ thống sạc xe điện năng lượng mặt trời phối hợp ngăn chặn việc-phân bổ quá mức lưới điện thông qua ba cơ chế đồng thời: thu thập dữ liệu hai chiều,-theo dõi-sức khỏe và cắt giảm năng lượng chi tiết. Trọng tâm của việc triển khai này là quy trình Điều khiển sạc thông minh ưu tiên PV, được thực thi thông qua bộ điều khiển tập trung giao tiếp qua bus Modbus TCP hoặc CAN với bộ biến tần năng lượng mặt trời, hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS) và thiết bị cung cấp EV (EVSE).

Khi xe điện bắt đầu phiên sạc, hệ thống sẽ tuân theo logic thực thi nghiêm ngặt:

1. Nhập dữ liệu:Đồng hồ thông minh ở bảng phân phối chính đo tổng mức tiêu thụ của tòa nhà và giới hạn nhập/xuất lưới điện trong khoảng thời gian 100 mili giây.

2. Tính toán thặng dư:Hệ thống xác định mức dư thừa năng lượng mặt trời hiện có ($P_{thặng dư}$) bằng công thức:

P_{dư thừa} = P_PV - P_{xây dựng}

Ở đâu P_PVlà đầu ra AC biến tần hiện tại và P_{xây dựng}là tải cơ sở cơ sở.

3. Phân bổ động:Nếu P_{dư thừa}vượt quá ngưỡng vận hành tối thiểu của EVSE (thường là 6A mỗi pha hoặc 4,1 kW đối với hệ thống ba{2}}pha),Hệ thống quản lý năng lượng thông minh (EMS)hướng dẫn trạm sạc khớp đầu ra của nó với đường cong chính xác của lượng năng lượng mặt trời dư thừa. Điều này giảm thiểu việc xuất lưới điện và ngăn chặn việc định giá tiện ích cao điểm đồng thời.

Nếu nhu cầu xây dựng tăng lên hoặc bức xạ mặt trời giảm xuống,Cân bằng tải động dư thừa năng lượng mặt trờigiảm chu kỳ làm việc của trạm sạc thông qua tín hiệu Điều chế độ rộng xung (PWM) được truyền qua đường dây thí điểm điều khiển Loại 2. Sự sụt giảm này xảy ra trước khi bộ ngắt mạch chính đạt đến ngưỡng ngắt nhiệt.

Tiêu chuẩn ngành & tác động ROI

Việc lắp đặt thương mại yêu cầu phần cứng được xây dựng theo tiêu chuẩn điện và truyền thông-cấp công nghiệp để duy trì tính khả dụng cao và thanh toán chính xác trên nhiều kết nối thiết bị đầu cuối. Bảng bên dưới nêu chi tiết các ma trận hiệu suất so sánh cơ sở hạ tầng sạc độc lập tiêu chuẩn với hệ thống tích hợp EMS{2}}được sản xuất tại nhà máy có trạm sạc chuyên dụng:

Phân tích ROI và mô hình kinh doanh thương mại

Việc tích hợp kiểm soát EMS động sẽ bảo vệ người vận hành cơ sở C&I khỏi chi phí nhu cầu cao, có thể chiếm tới 30% đến 70% hóa đơn điện thương mại. Ví dụ: một trạm sạc nhanh DC 100kW được triển khai mà không có quản lý tải động có thể làm tăng nhu cầu cao nhất của cơ sở, dẫn đến phí phạt hàng nghìn đô la hàng tháng.

Bằng cách áp dụng tính năng điều chỉnh mức độ ưu tiên của-PV và bộ đệm BESS cục bộ, lưới giới hạn hệ thống sẽ giảm xuống dưới mức-đặt trước. Sự tích hợp này rút ngắn thời gian hoàn vốn đầu tư từ 7,2 năm không được quản lý xuống còn 4,1 năm. Chủ sở hữu trang web có thể kiếm tiền từ cơ sở hạ tầng này thông qua ba dòng doanh thu riêng biệt:

Tính phí có cấu trúc:Bằng cách sử dụng các chương trình phụ trợ thanh toán tuân thủ-OCPP để sạc các trình điều khiển dựa trên nguồn năng lượng-theo thời gian thực (ví dụ: mức thuế thấp hơn cho 100% năng lượng mặt trời, mức thuế cao cấp cho lưới điện-tăng cường sạc nhanh).

Giảm chi phí vận hành đội tàu:Giảm thiểu tổng chi phí sở hữu (TCO) cho đội tàu hậu cần bằng cách lên lịch các giai đoạn sạc để phù hợp với đỉnh điểm sản xuất năng lượng mặt trời tại địa phương.

Dịch vụ lưới:Tổng hợp pin EV được kết nối vào Nhà máy điện ảo (VPP) để tham gia vào các chương trình điều chỉnh tần số trong trường hợp khuôn khổ địa phương cho phép.

Tích hợp và tương thích hệ thống

Mạng sạc EV năng lượng mặt trời đáng tin cậy yêu cầu sự liên kết hoàn chỉnh giữa các mảng PV, bảng phân phối và phần cứng [Trạm sạc]. Kiến trúc hệ thống phải xử lý nguyên bản các đầu vào có thể thay đổi và duy trì dung sai điện áp nghiêm ngặt trên tất cả các điểm kết nối.

Để đảm bảo khả năng tương thích trên các nền tảng phương tiện quốc tế, nhà máy sản xuất trạm sạc phải triển khai các ngăn xếp giao thức ISO 15118 gốc. Điều này cho phép các chức năng "Cắm và sạc", giao tiếp được mã hóa TLS-bảo mật và truyền điện hai chiều từ phương tiện-đến{4}}lưới điện (V2G) hai-.

Khi triển khai bộ sạc nhanh DC (60kW đến 240kW) cùng với các mảng năng lượng mặt trời, các trạm sẽ kết nối trực tiếp với bus phân phối AC của cơ sở hoặc một biến tần lưới điện siêu nhỏ kết hợp nhiều{2}}cổng DC-chuyên dụng. Cấu hình được ghép nối DC-loại bỏ nhiều tổn thất chuyển đổi AC{6}}thành-DC, nâng cao hiệu suất toàn bộ hành trình khứ hồi-của hệ thống từ 5% đến 8% so với cấu trúc tiêu chuẩn.

Kiểm soát chất lượng và tuân thủ toàn cầu

Để bảo vệ pin xe có giá trị-cao và duy trì khả năng triển khai tài sản-lâu dài, phần cứng sạc phải vượt qua quá trình xác minh tuân thủ nghiêm ngặt:

Kiểm tra khả năng chịu điện áp điện môi:Xác nhận rằng các lớp cách điện bên trong xử lý được các xung điện áp cao mà không có dòng điện rò rỉ.

Quá{0}}Xác minh giảm nhiệt độ:Kiểm tra xem các mạch điều khiển bên trong có tự động giảm quy mô dòng điện đầu ra nếu nhiệt độ bên trong vượt quá 65 độ hay không, ngăn ngừa hư hỏng phần cứng trong quá trình vận hành-đầy tải liên tục.

Khung chứng nhận quốc tế:Các lô sản xuất phải có chứng nhận CE (IEC 61851-1, IEC 62196), TÜV và UL, xác nhận độ an toàn trong các điều kiện lỗi như đoản mạch, chạm đất và rò rỉ dòng điện dư RCD AC Lớn hơn hoặc bằng 30mA, DC Lớn hơn hoặc bằng 6mA).

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Hệ thống xử lý tình trạng mất cân bằng pha như thế nào khi xe điện-một pha cắm vào mạng sạc năng lượng mặt trời thương mại ba-pha?

Đáp: Sạc một pha trên hệ thống phân phối ba pha-có thể gây ra sự thay đổi điện áp dòng điện trung tính và mất cân bằng pha, có nguy cơ làm hỏng thiết bị cơ sở tại địa phương. EMS tập trung giám sát linh hoạt tải pha thông qua đồng hồ thông minh bên ngoài. Nếu độ lệch mất cân bằng vượt quá 15%, hệ thống sẽ sử dụng công tắc chuyển đổi ma trận tự động trong bảng phân phối để phân phối lại các kết nối phương tiện một pha-tiếp theo qua các pha ít-được tải nhất, duy trì sự ổn định của lưới điện.

Câu hỏi 2: Trạm sạc có thể hoạt động an toàn trong điều kiện môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như môi trường sa mạc có nhiệt độ-cao hoặc vùng ven biển có độ ẩm-cao không?

Đáp: Các trạm sạc cấp công nghiệp-sử dụng vỏ chống chịu thời tiết IP54 hoặc IP65 được trang bị hệ thống làm mát điện tử vòng-kép giúp cách ly các mô-đun nguồn nhạy cảm khỏi không khí xung quanh có bụi hoặc ẩm ướt. Đối với các hệ thống lắp đặt có nhiệt độ trên 45 độ, chương trình cơ sở bên trong sẽ áp dụng thuật toán giảm nhiệt tuyến tính, giảm dòng sạc 2% mỗi độ để giữ cho các bộ phận bên trong nằm trong ngưỡng vận hành an toàn đồng thời ngăn chặn việc tắt toàn bộ hệ thống.

Câu hỏi 3: Những hạn chế về tích hợp phần mềm khi kết nối trạm sạc mới của nhà máy với hệ thống biến tần năng lượng mặt trời của bên thứ ba-hiện có là gì?

Đáp: Khả năng tương thích phụ thuộc vào cấu hình tiêu chuẩn mở{0}}giao tiếp của biến tần hiện có. Nếu biến tần hiện có hỗ trợ giao thức Modbus SunSpec, thì EMS của trạm sạc có thể đọc trực tiếp các thanh ghi dữ liệu phát điện thông qua liên kết RS485 hoặc Ethernet. Đối với các bộ biến tần giao thức đóng,-cũ, nhóm lắp đặt phải lắp đặt bộ biến dòng điện độc lập, bên ngoài (kẹp CT) và đồng hồ đo thông minh ở đầu ra biến tần để cung cấp cho EMS dữ liệu chính xác cần thiết để cân bằng tải động.

Tư vấn kỹ thuật & CTA

Việc triển khai cơ sở hạ tầng sạc EV năng lượng mặt trời tích hợp đòi hỏi phải xem xét cẩn thận các giới hạn lưới điện cục bộ, hồ sơ sản xuất năng lượng mặt trời và mô hình sạc xe. Xiamen Hemao Industry cung cấp các hệ thống sạc tuân thủ OCPP{1}}được chứng nhận đầy đủ, được thiết kế để hoạt động cùng với các mạng quang điện thương mại.

Hãy liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi tại hemaosolarpv.com để có thiết kế hệ thống sạc EV năng lượng mặt trời thương mại 5MW+ tùy chỉnh, báo cáo mô phỏng mạng cục bộ và báo giá BOM chi tiết trong vòng 48 giờ.