Індывідуальныя рашэнні BESS для зарадных паркаў электрамабіляў

Хуткі адказ

Для аператараў аўтапаркаў, якія электрыфікуюць цяжкія грузавікі, сістэма акумулявання энергіі ў акумулятарах (BESS) адрознівае дэпо, якое адпраўляе па графіку, ад таго, якое спыняецца ля брамы. Індывідуальнае рашэнне BESS аб'ядноўвае стацыянарны акумулятарны блок (звычайна ад 200 кВт·г да 2 МВт·г+) з магутнымі зараднымі прыладамі пастаяннага току (ад 120 кВт да 960 кВт+), каб пляцоўка магла праводзіць сеансы зарадкі мегаватнага класа, не чакаючы мадэрнізацыі сеткі. Правільная канфігурацыя, якая вызначаецца цыклам выкарыстання аўтапарка, кластарызацыяй прыбыцця і даступным падключэннем да сеткі, зніжае попыт, павялічвае выкарыстанне зарадных прылад і абараняе абмежаваныя вокны адпраўкі. У гэтым кіраўніцтве тлумачыцца, як аператары аўтапаркаў, інжынеры дэпо і распрацоўшчыкі праектаў павінны вызначаць памер, канфігураваць і разгортваць зарадныя цэнтры на базе BESS для электрамабіляў.

Асноўныя высновы

• Памер BESS для грузавых аўтапаркаў вызначаецца кластарнымі схемамі прыбыцця і максімальнымі пікамі зарадкі, а не сярэднясутачнай энергіяй.
• Зарадка ў мегаватах (клас MCS, 1 МВт+) становіцца магчымай пры невялікім падключэнні да сеткі, калі BESS буферызуе пік.
• Інтэграваныя і кантэйнерныя канструкцыі BESS скарачаюць выдаткі на ўстаноўку, час уводу ў эксплуатацыю і займаемую тэрыторыю пляцоўкі.
• Скарачэнне пікавых нагрузак і рэагаванне на попыт ператвараюць захоўванне дадзеных з цэнтра выдаткаў у рычаг павелічэння даходу і тарыфаў.
• Сумяшчальнасць OCPP 2.0.1 і ISO 15118 з'яўляецца неабходным умовай для аўтаматызаванага кіравання энергіяй у маштабе аўтапарка.

Вузкае месца зарадкі аўтапарка: чаму спачатку выходзіць з ладу магутнасць сеткі

Электрамабілю класа 8 з акумулятарам ёмістасцю 500–700 кВт·г звычайна патрабуецца 300–500 кВт·г за сеанс, каб вярнуцца да працы. Калі ў канцы змены прыбываюць пяць грузавікоў, дэпо раптоўна патрабуе 1,5–2,5 МВт·г на працягу чатырох-шасці гадзін. Звычайны трансфарматар на аб'екце — часта ад 500 кВА да 1 МВА — не можа вытрымаць такую ​​нагрузку, а мадэрнізацыя падключэння да камунальных службаў звычайна займае ад 12 да 24 месяцаў і каштуе шасцізначную суму на многіх рынках.

Гэта цэнтральная праблема электрыфікацыі аўтапарка: энергія даступная з сеткі, але магутнасць — не. Спецыяльна распрацаваная сістэма электрыфікацыі ...

Для кіраўнікоў аўтапаркаў практычны вынік просты: BESS ліквідуе адну з найбольш распаўсюджаных прычын затрымкі праектаў зарадкі грузавікоў — чаканне ад камунальнай службы. [Зарадная станцыя BESS магутнасцю 2 МВт·г і 960 кВт](https://www.midapower.com/2mwh-960kw-bess-charging-station-megawatt-ev-charger-solar-battery-storage-system-product/) можа забяспечваць магутнасць мегаватнага ўзроўню з падключэння, значна меншага памеру, што робіць электрыфікацыю дэпо будаўнічым праектам, а не камунальным праектам.

Анатомія адаптаванай сістэмы кіравання электраэнергіяй (BESS) для аўтапаркаў грузавікоў

Зарадны вузел BESS флотнага класа змяшчае больш, чым акумулятар і зарадную прыладу. Ключавыя падсістэмы:

1. Блок акумулятара энергіі— Літый-фасфатныя элементы (LFP), размешчаныя ў стойках, з крокам 100–500 кВт·г, з рэгуляваннем тэмпературы і маніторынгам узроўню элементаў. 2.Хуткія зарадныя прылады пастаяннага току— Блокі магутнасцю ад 120 кВт да 960 кВт і больш, якія выкарыстоўваюць раздымы CCS1, CCS2 або MCS, часта з кабелямі з вадкасным астуджэннем на ток 500 А і вышэй для ўстойлівых сеансаў з высокім токам. 3.Двунакіраваная сістэма пераўтварэння энергіі (PCS)— пераўтварае пераменны ток сеткі ў пастаянны для акумулятара і падтрымлівае паток энергіі з падтрымкай V2G, дзе гэта дазваляюць правілы. 4.Сістэма кіравання энергіяй на аб'екце (EMS)— складае графікі тарыфных планаў, забяспечвае абмежаванне попыту і арганізуе арбітраж, скарачэнне пікавых нагрузак і рэагаванне на попыт. 5.Тэлематыка і серверная частка OCPP 2.0.1— падключае зарадныя прылады да праграмнага забеспячэння для кіравання дэпо аўтапарка і воблачнай платформы аператара.

Індывідуальны элемент мае значэнне, таму што дэпо таксі, рэгіянальны размеркавальны цэнтр і портавая перавозка грузаў маюць зусім розныя крывыя нагрузкі. Аператару порта могуць спатрэбіцца кароткія, інтэнсіўныя перапынкі паміж прыбыццямі суднаў; размеркавальнаму цэнтру патрэбна пастаянная начная зарадка; будаўнічы парк можа атрымаць выгаду ад [мабільнай зараднай станцыі BESS магутнасцю 418 кВт/г / 240 кВт](https://www.midapower.com/418kwh-240kw-bess-charging-station-battery-storage-mobile-ev-charger-product/], якая перамяшчаецца паміж будаўнічымі пляцоўкамі.

Памер сістэмы: ад працоўнага цыклу да ёмістасці акумулятара

Вызначэнне памеру пачынаецца з дадзеных, а не з каталогаў пастаўшчыкоў. Працэс складаецца з пяці этапаў:

1. Збірайце тэлеметрыю— запісваць адлегласці па маршруце, энергію на мілю, час заканчэння змены і профілі магутнасці зараднай прылады для рэальных мадэляў грузавікоў. 2.Пабудуйце крывую прыбыцця— адлюструйце, колькі грузавікоў патрэбна энергія ў кожную гадзіну сутак. Кластарнасць — вораг плоскай загрузкі. 3.Вызначыць акно адпраўкі— колькасць гадзін, за якія кожная грузавая машына павінна дасягнуць мэтавага ўзроўню зарадкі (звычайна 80–100 % за першую змену). 4.Атрымайце пікавую магутнасць— максімальная адначасовая магутнасць зарадкі, якая вызначае паказчыкі магутнасці зараднай прылады і BESS. 5.Вылічыце неабходную энергію— штодзённая прапускная здольнасць энергіі, якая вызначае ёмістасць акумулятара, плюс 15–20% разліковы запас на дэградацыю і зніжэнне магутнасці ў халоднае надвор'е.

У табліцы ніжэй паказаны тыповыя вынікі памераў для трох распаўсюджаных профіляў аўтапарка:

Карыснае эмпірычнае правіла: сістэма электразабеспячэння і электраэнергіі (BESS) павінна пакрываць 30–50% штодзённай энергіі дэпо, а астатнюю частку — электрасетка з пастаяннай хуткасцю. Такі баланс мінімізуе выдаткі на цыклы зарадкі і разрадкі акумулятара, максімізуючы пры гэтым эканомію на зарадцы.

Кантэйнерныя супраць інтэграваных архітэктур

Аўтапаркі могуць разгортваць сістэмы BESS у двух асноўных форм-фактарах, і выбар істотна ўплывае на ўстаноўку і эксплуатацыю.

Інтэграваныя зарадныя палі BESSаб'яднаць акумулятар, зарадную прыладу і элементы кіравання ў адным корпусе. [Зарадная станцыя BESS магутнасцю 200 кВт/120 кВт з сумяшчальнасцю CCS, NACS і CHAdeMO] (https://www.midapower.com/ccs-nacs-chademo-200kwh-120kw-bess-charging-station-energy-storage-ev-charger-piles-product/) — добры прыклад гэтага кампактнага класа падключэння і выкарыстання. Інтэграваныя прылады падыходзяць для дэпо з абмежаванай прасторай, часовых пляцовак і гнуткасцю некалькіх раздымаў, і яны звычайна ўводзяцца ў эксплуатацыю за некалькі дзён, а не месяцаў.

Кантэйнерныя станцыі BESSаддзяліць акумулятарны блок (часта ад 500 кВт·г да 2 МВт·г у кантэйнеры або шафе) ад зарадных прылад. Такая архітэктура дамінуе ў буйных дэпо, таму што дазваляе:

• Незалежнае маштабаванне энергіі (ёмістасць батарэі) і магутнасці (колькасць зарадных прылад),
• Прасцейшы доступ для абслугоўвання і замены модуляў,
• Цэнтралізаванае пажаратушэнне і кантроль навакольнага асяроддзя,
• Больш нізкі кошт за кілават-гадзіну ў вялікіх маштабах.

Для аб'ектаў з абмежаванай сеткай [кантэйнерная зарадная станцыя BESS магутнасцю 500 кВт⋅г](https://www.midapower.com/news/500kwh-containerized-bess-charging-station-for-grid-constrained-areas/) можа быць разгорнута падчас мадэрнізацыі камунальных службаў, што дасць аўтапарку працоўны калідор для зарадкі на некалькі месяцаў раней.

Інтэлектуальнае кіраванне: OCPP 2.0.1, ISO 15118 і EMS

Адаптаваная сістэма BESS мае каштоўнасць толькі ў тым выпадку, калі праграмнае забеспячэнне добра яе арганізуе. Сучасныя аўтапаркі выкарыстоўваюць сістэму кіравання электраэнергіяй (EMS), якая пастаянна аптымізуе тры рашэнні: калі зараджаць акумулятар, як размеркаваць энергію паміж падключанымі грузавікамі і калі разраджаць яго, каб знізіць пікі нагрузкі на аб'екце.

Тры стандарты робяць такую ​​аўтаматызацыю магчымай:

• OCPP 2.0.1— пратакол «зарадная прылада-бэкенд»; яго функцыі разумнай зарадкі і кіравання прыладамі дазваляюць EMS усталёўваць абмежаванні магутнасці для кожнай зараднай прылады ў рэжыме рэальнага часу.
• ІСО 15118— пратакол «транспартны сродак — зарадная прылада»; функцыя «Plug & Charge» аўтаматычна аўтэнтыфікуе транспартныя сродкі і паведамляе пра стан акумулятара транспартнага сродку і межы зарадкі.
• МЭК 61851— базавы стандарт сувязі для зарадкі, які вызначае сігналізацыю паміж транспартным сродкам і EVSE.

Разам гэтыя пратаколы дазваляюць дэпо прыярытэтызаваць грузавікі па часе адпраўлення, забяспечваць абмежаванне магутнасці на ўзроўні пляцоўкі і ўдзельнічаць у праграмах рэагавання на попыт камунальных службаў без ручнога ўмяшання. Дыспетчар аператара аўтапарка бачыць тую ж панэль кіравання зарадкай, што і менеджэр па энергіі, сумяшчаючы гатоўнасць транспартных сродкаў з тарыфнай эканомікай.

Эканоміка эксплуатацыі ў маштабе аўтапарка

Эканамічнасць зарадкі грузавікоў з падтрымкай BESS паляпшаецца з маштабаваннем і выкарыстаннем. У параўнанні з мегаватнай пляцоўкай, якая адключаецца толькі ад сеткі, канфігурацыя BESS звычайна забяспечвае:

• Зніжэнне попыту і платына 30–50% ад рахунку за камунальныя паслугі аб'екта, паколькі штомесячная пікавая магутнасць у кВт выраўноўваецца;
• Больш высокае выкарыстанне зараднай прылады, паколькі зарадныя прылады працуюць на поўнай магутнасці ад акумулятара, а не рэгулююцца абмежаваннямі сеткі;
• Надзейнасць адпраўкі, прычым акумулятар паглынае кластэрызацыю першай змены, каб грузавікі выязджалі своечасова;
• Дадатковы даходад падзей рэагавання на попыт і, на лібералізаваных рынках, ад энергетычнага арбітражу.

Акупнасць усталёўкі сістэмы BESS для аўтапарка звычайна складае ад трох да шасці гадоў у залежнасці ад мясцовых тарыфаў і стымулаў — значна хутчэй, чым выдаткі на мадэрнізацыю камунальных службаў у большасці юрысдыкцый, якія часта перавышаюць саму цану сістэмы BESS, не дадаючы пры гэтым ніякай эксплуатацыйнай гнуткасці.

Выснова

Электрамабілі маюць праблемы з магутнасцю, а не з энергіяй. Спецыялізаваная сістэма электразарадкі BESS вырашае праблему з электраэнергіяй у дэпо, буферызуючы прапускную здольнасць сеткі, выраўноўваючы попыт і дазваляючы зарадку мегаватнага класа ад стандартных падключэнняў. Правільнае рашэнне пачынаецца з рэальнага цыклу працы аўтапарка і маштабуецца ад інтэграванай устаноўкі магутнасцю 200 кВт·г да кантэйнернага цэнтра магутнасцю 2 МВт·г — кожны з якіх настроены ў залежнасці ад грузавікоў, змен і тарыфу, які фактычна дзейнічае на аб'екце. Для аператараў аўтапаркаў рашэнне ўжо заключаецца не ў тым, ці варта электрыфікаваць, а ў тым, як хутка можна ўвесці ў эксплуатацыю дэпо, якое падтрымліваецца BESS.

Часта задаваныя пытанні

1. Наколькі вялікая BESS мне патрэбна для аўтапарка з 20 электрамабіляў?Рэгіянальнаму аўтапарку з 20 грузавікоў сярэдняй танальнасці звычайна патрабуецца 400–500 кВт·г акумулявання энергіі, падмацаванага 400–500 кВА магутнасці сеткі, пры ўмове начной зарадкі і 8-гадзіннага перыяду зарадкі. Дакладная лічба залежыць ад энергіі на маршруце, кластэрызацыі змен і магутнасці зараднай прылады.

2. Ці сапраўды BESS падтрымлівае зарадку грузавікоў мегаватнага класа?Так. Зарадная станцыя BESS магутнасцю 2 МВт·г у спалучэнні з зараднымі прыладамі магутнасцю 960 кВт+ можа забяспечваць мегаватныя імпульсы на працягу некалькіх сеансаў паслядоўнай працы, бо акумулятар разраджаецца хутчэй, чым зараджаецца ад сеткі, а затым папаўняецца з пастаяннай хуткасцю паміж кластарамі.

3. Колькі часу патрабуецца для ўводу ў эксплуатацыю аўтапарка зарадных станцый BESS?Інтэграваныя зарадныя палі BESS можна ўвесці ў эксплуатацыю за лічаныя дні; кантэйнерныя вузлы звычайна займаюць ад чатырох да васьмі тыдняў, уключаючы будаўнічыя работы і падключэнне да сеткі. Абодва этапы значна хутчэйшыя за мадэрнізацыю трансфарматара, якая можа заняць ад 12 да 24 месяцаў.

4. Якія раздымы выкарыстоўваюць зарадныя прылады BESS для грузавікоў?CCS1 (Паўночная Амерыка), CCS2 (Еўропа і значная частка Азіяцка-Ціхаакіянскага рэгіёна) і MCS (стандарт зарадкі мегават) з'яўляюцца дамінуючымі варыянтамі для цяжкіх транспартных сродкаў; NACS і CHAdeMO ахопліваюць канкрэтныя транспартныя сродкі і рэгіянальныя выпадкі. Шматканальныя станцыі распаўсюджаныя на змешаных дэпо.

5. Ці дадае BESS значнай складанасці эксплуатацыі дэпо?Не, калі EMS настроена правільна. OCPP 2.0.1 і ISO 15118 дазваляюць аўтаматызаваць планаванне, абмежаванне магутнасці і справаздачнасць, таму BESS працуе як прылада, а не як другая камунальная служба.

6. Які тыповы тэрмін акупнасці BESS для аўтапарка?Звычайна гэта тры-шэсць гадоў, што абумоўлена эканоміяй на тарыфах на попыт, зніжэннем выдаткаў на мадэрнізацыю сеткі, больш высокім узроўнем выкарыстання зарадных прылад і мясцовымі стымуламі. Найхутчэй акупляюцца аб'екты з высокімі тарыфамі на попыт.

7. Ці можа тая ж сістэма BESS падтрымліваць рост аўтапарка ў будучыні?Так, калі архітэктура модульная. Кантэйнерныя і шафавыя сістэмы дазваляюць паступова дадаваць акумулятарныя блокі і зарадныя прылады, таму пляцоўка маштабуецца разам з паркам абсталявання без замены асноўнай устаноўкі.