Будучы ландшафт высокавольтнай зарадкі пастаяннага току BESS

Хуткі адказ:Высокавольтная зарадка пастаянным токам BESS адносіцца да сістэм, у якіх акумулятары працуюць на шынах пастаяннага току з павышаным напружаннем — 800 В, 1000 В і вышэй, да 1500 В, — непасрэдна сілкуючы магутныя зарадныя прылады пастаяннага току, часта з сонечнай энергіяй, звязанай з пастаянным токам, для абслугоўвання транспартных платформаў з напружаннем 800 В і 1000 В магутнасцю 350–600 кВт і вышэй. Зрух у тэхналогіях абумоўлены трыма фактарамі: пераходам архітэктуры транспартных сродкаў з 400 В на 800 В/1000 В (што дазваляе зарадзіць 10–80% за менш чым 15 хвілін), павышэннем эфектыўнасці сувязі пастаяннага току (ліквідацыя двух каскадаў пераўтварэння пераменнага току ў пастаянны і павышэнне эфектыўнасці зарадкі да 95% і больш) і вадкасным астуджэннем зараднага абсталявання, якое бесперапынна падтрымлівае ток больш за 500 А. Да 2028 года большасць новых зарадных станцый аўтамабільнага класа будуць пабудаваны на платформах BESS з пастаянным токам на 1000 В, прычым мегаватная зарадка для грузавікоў (MCS) складзе каля 1250 А і 3,75 МВт за сеанс.

Асноўныя высновы:

• Аўтамабільныя платформы пераходзяць з 400 В на 800 В/1000 В, і зарадныя прылады павінны адпавядаць напружанню, каб пазбегнуць зніжэння магутнасці і зніжэння хуткасці зарадкі.
• Архітэктура BESS з пастаянным токам дазваляе выключыць два этапы пераўтварэння, павышаючы эфектыўнасць сістэмы да 95% і больш і скарачаючы страты цяпла і энергіі на аб'ектах аўтамагістралей.
• Вадкаснае астуджэнне абавязковае пры магутнасці прыблізна 300 кВт: яно падтрымлівае бесперапынны ток больш за 500 А праз раздымы і кабелі, з якімі паветранае астуджэнне не можа справіцца.
• Стандарты аб'ядноўваюцца вакол ISO 15118-20 (двунакіраваны і Plug & Charge), укаранення NACS у Паўночнай Амерыцы і MCS для зарадкі цяжкіх грузавікоў.
• Перспектыўнае праектаванне пляцоўкі азначае стварэнне шын пастаяннага току на 1000 В, абсталявання з вадкасным астуджэннем і модульных блокаў харчавання, якія можна маштабаваць да мегаватнай магутнасці.

Гонка напружання: ад 400 В да 1000 В+ на аўтамабільных платформах

Кожны акумулятар аўтамабіля мае намінальнае напружанне, якое вызначае ток, неабходны для зададзенай магутнасці зарадкі. Пры 400 В для забеспячэння магутнасці 350 кВт патрабуецца прыкладна 875 А — ток, які выклікае значны нагрэў праваднікоў і знос раздыма. Пры 800 В для такой жа магутнасці патрабуецца ўсяго ~440 А, а пры 1000 В — толькі ~350 А. Менавіта гэтая арыфметыка тлумачыць, чаму практычна кожны буйны вытворца арыгінальнага абсталявання запусціў платформы на 800 В у перыяд з 2021 па 2025 год (прычым некалькі вытворцаў абвясцілі аб архітэктурах на 900–1000 В), і чаму зарадная інфраструктура павінна адпавядаць: зарадная прылада класа 400 В, якая забяспечвае працу аўтамабіля з напружаннем 800 В, альбо зніжае магутнасць, альбо патрабуе пераўтварэння пастаяннага току ў пастаянны, што прыводзіць да страты хуткасці і эфектыўнасці.

Для распрацоўшчыкаў аб'ектаў практычнае значэнне заключаецца ў тым, што новыя ўстаноўкі павінны быць разлічаны на выходную напругу 1000 В з першага дня. Зарадныя прылады з разлікам на 1000 В абслугоўваюць увесь змешаны аўтапарк — транспартныя сродкі на 400 В, 800 В і 1000 В — шляхам узгаднення напружання сеансу ў адпаведнасці са стандартам ISO 15118, у той час як старое абсталяванне з разлікам на 500 В застаецца невыкарыстоўваемым па меры пераходу аўтапарка на больш высокі ўзровень.

Чаму высокавольтныя BESS змяняюць ураўненне праектавання пляцоўкі

Высокавольтная шына BESS — гэта не проста большы акумулятар; яна змяняе электрычную архітэктуру аб'екта. Традыцыйныя аб'екты пераўтвараюць пераменны ток сеткі ў пастаянны на зараднай прыладзе, губляючы 3–6% на пераўтварэнне і нагружаючы падключэнне да сеткі. У высакавольтнай канструкцыі з падключэннем да пастаяннага току акумулятар і сонечная батарэя сілкуюць агульную шыну пастаяннага току 1000 В, а зарадныя прылады спажываюць пастаянны ток непасрэдна, што выключае два поўныя этапы пераўтварэння (пераменны ток у пастаянны на баку сонечнай энергіі і шлях ад сеткі да зараднай прылады). Вымераны вынік — эфектыўнасць пераходу ў оба конца 92–95% у параўнанні з 85–90% для эквівалентаў з падключэннем да пераменнага току, а таксама памяншэнне памеру трансфарматара і размеркавальнага прылады пры той жа пастаўленай энергіі.

Высокавольтныя шыны таксама памяншаюць праваднікі і страты прапарцыйна напрузе. Шына пастаяннага току на 1500 В перадае такую ​​ж магутнасць пры току, які складае дзве траціны ад шыны на 1000 В, што дазваляе выкарыстоўваць больш доўгія кабелі паміж размеркаванымі акумулятарнымі блокамі і зараднымі прыладамі — вырашальная перавага для аўтамагістралей, дзе акумулятарныя шафы знаходзяцца на адлегласці 50–100 метраў ад зарадных пляцовак. Вось чаму сістэмы хуткай зарадкі пастаяннага току класа 1500 В становяцца стандартам у кантэйнерных сховішчах, і вось чаму ў лінейцы прадуктаў MIDA — [сістэмах хуткай зарадкі пастаянным токам з падзеленым тыпам](https://www.midapower.com/400kw-500kw-split-dc-charging-systems-ccs-gbt-ev-charger-station-super-charger-pile-product/) магутнасцю ад 360 кВт да 1680 кВт — выкарыстоўваецца размеркаванне пастаяннага току высокага напружання для маштабавання магутнасці без павелічэння колькасці медзі ў кабелі.

Архітэктуры з падключэннем да пастаяннага току: скарачэнне страт у крыніцы

Падключэнне па пастаянным току азначае, што фотаэлектрычная панэль (калі ёсць), акумулятар і зарадныя прылады падключаюцца да агульнай шыны пастаяннага току з дапамогай аднаго пераўтваральніка пераменнага току ў пастаянны, падлучанага да сеткі, які кіруе сеткавым абменам аб'екта з энергасістэмай. Такая архітэктура забяспечвае тры агульныя перавагі:

1. Больш высокае выкарыстанне сонечнай энергіі.Фотаэлектрычная энергія паступае непасрэдна ў акумулятар або транспартныя сродкі без прамежкавага пераўтварэння, таму аўтаномныя сонечныя станцыі з назапашвальнікамі энергіі працуюць, выкарыстоўваючы ~95% энергіі панэляў, якая перадаецца на карысную працу.Больш нізкія тарыфы на попыт.Імпарт пераменнага току з боку аб'екта кампенсуецца акумулятарам, а шына пастаяннага току паглынае разыходжанне паміж выпрацоўкай сонечнай энергіі, станам акумулятара і нагрузкай зарадкі. 3.Прасцейшая сілавая электроніка.Меншая колькасць каскадаў пераўтваральніка азначае менш кропак збою, меншыя нагрузкі на астуджэнне і меншую займаемую магутнасць на адзін усталяваны кілават.

Інтэграваныя зарадныя станцыі MIDA з назапашваннем энергіі [https://www.midapower.com/energy-storage-charging-station] — ад [аўтаномных сонечных MPPT-блокаў магутнасцю 200 кВт/120 кВт](https://www.midapower.com/200kwh-120kw-mobile-ev-charger-off-grid-solar-mppt-dc-fast-charging-station-product/] да [482 кВт/320 кВт](https://www.midapower.com/320kw-482kwh-bess-charger-mobile-ev-charging-station-energy-storage-system-product/] і канфігурацый 625 кВт/400 кВт — рэалізуюць менавіта гэтую тапалогію пастаяннага току. Сонечны ўваход MPPT і акумулятар падзяляюць шыну пастаяннага току са стэкам харчавання зараднай прылады, таму гэтыя сістэмы могуць працаваць цалкам аўтаномна, забяспечваючы пры гэтым поўную хуткасць хуткай зарадкі.

Вадкаснае астуджэнне: сродак для зарадкі мегаватнага класа

Шчыльнасць току — гэта фізічная сцяна, з якой сутыкаецца зарадка высокай магутнасці. Раздымы і кабелі з паветраным астуджэннем абмежаваныя прыкладна 250–350 А, пасля чаго цяпло і вага кабеля становяцца некіравальнымі; пры перавышэнні гэтага значэння раз'ём дасягае цеплавых межаў на працягу некалькіх хвілін і павінен зніжаць сваю магутнасць. Вадкаснае астуджэнне змяняе сітуацыю, цыркулюючы астуджальную вадкасць праз абалонку кабеля і корпус раздыма, адводзячы цяпло ў крыніцы. Сістэмы зарадкі з вадкасным астуджэннем падтрымліваюць 500–600 А бесперапынна, а раздымы MCS імкнуцца да 1250 А.

Наступствы для праектавання станцыі структурныя:

• Пастаянная высокая магутнасць без зніжэння намінальных характарыстык.Станцыя магутнасцю 600–1080 кВт з вадкасным астуджэннем можа забяспечваць поўную магутнасць на працягу некалькіх сеансаў запар у летнюю спёку, у той час як эквіваленты з паветраным астуджэннем зніжаюць сваю магутнасць на 20–40%.
• Больш тонкія, лёгкія кабелі.Кабель з вадкасным астуджэннем на 500 А важыць прыкладна ўдвая менш за эквівалент з паветраным астуджэннем пры тым жа намінале, што паляпшае эрганоміку для кіроўцаў — сапраўдны фактар ​​​​прымянення ў штодзённым выкарыстанні аўтапаркаў і на аўтамагістралях.
• Сілкавыя модулі з вадкасным астуджэннем.Самі модулі пераўтваральнікаў (клас 40–125 кВт) астуджаюцца вадкасцю, што дазваляе дасягнуць высокай шчыльнасці модуляў, неабходнай для шаф мегаватнага класа. Модулі харчавання з вадкасным астуджэннем MIDA магутнасцю 40 кВт/60 кВт/75 кВт/125 кВт (https://www.midapower.com/40kw-dc-bus-input-1000v-dc-dc-ev-charging-module-liquid-cooled-power-module-product/) забяспечваюць вяршыню партфеля зарадных прылад.

Высокавольтны пастаянны ток з вадкасным астуджэннем — гэта спалучэнне, якое дазваляе фізічна рэалізаваць аб'екты магутнасцю ад 600 кВт да 1 МВт і больш у адной лінейцы шаф, і менавіта ў гэтым кірунку рухаецца рынак, паколькі грузавікі на 800 В і высакаякасныя пасажырскія электрамабілі высокага класа паступаюць у аб'ёме.

Стандарты, якія фарміруюць наступнае дзесяцігоддзе

Будучыня высокага напружання кадыфікуецца трыма сямействамі стандартаў, і ў спецыфікацыях закупак павінны быць зроблены яўныя спасылкі на іх:

Збліжэнне ISO 15118-20 і MCS мае значэнне, таму што яно стандартызуе ўзровень дадзеных для мегаватных сесій: аўтэнтыфікацыя, вымярэнне і двухбаковы паток магутнасці ўзгадняюцца ў лічбавым выглядзе, што з'яўляецца неабходнай умовай як для атрымання даходу ад V2G, так і для зарадных цэнтраў для грузавікоў магутнасцю ў некалькі мегават. Тым часам укараненне NACS у Паўночнай Амерыцы азначае, што раздымы павінны быць гатовыя да NACS на новым абсталяванні, арыентаваным на ЗША, у той час як CCS2 застаецца еўрапейскім стандартам па змаўчанні — рэгіянальным падзелам, які модульныя шматстандартныя сямействы зарадных прылад апрацоўваюць без перапрацоўкі.

Тэхналагічны агляд: што чакае нас да 2028 года

Траекторыя развіцця ад сённяшняга дня да 2028 года бачная ў дарожных картах пастаўшчыкоў і стандартных рабочых патоках:

З гэтага вынікаюць два наступствы планавання. Па-першае, энергаінфраструктура пляцоўкі (трансфарматары, размеркавальныя прылады, трубаправоды) павінна быць разлічана на парк 2030 года, а не на парк 2026 года — мадэрнізацыя размеркавальных прылад у 3–5 разоў даражэйшая, чым павелічэнне памераў падчас будаўніцтва. Па-другое, акумулятарныя і зарадныя прылады варта выбіраць з модульных сямействаў, якія дазваляюць усталёўваць модулі больш высокага напружання і мадэрнізацыю з вадкасным астуджэннем, каб сістэмы захоўвання дадзеных і харчавання пляцоўкі развіваліся разам з паркам, а не замяняліся ім.

Забеспячэнне будучыні вашых інвестыцый: кантрольны спіс

Распрацоўшчыкі могуць зафіксаваць будучыню высокага напружання з дапамогай пяці рашэнняў па спецыфікацыях:

1. Укажыце зарадныя прылады пастаяннага току на 1000 В(падвойны стандарт CCS2/NACS або адпаведны рынку) для ўсіх новых пасажырскіх і аўтапарковых аб'ектаў. 2.Выберыце BESS з падключэннем да пастаяннага токуз агульнай шынай пастаяннага току для сонечнай энергіі, акумулятара і зарадных прылад, каб атрымаць перавагу ў эфектыўнасці на 5–10%. 3.Абавязковае выкарыстанне сілавых модуляў і раздымоў з вадкасным астуджэннемна любой пляцоўцы магутнасцю больш за 300 кВт, каб пазбегнуць летняга зніжэння магутнасці. 4.Павялічце пачатковую прапускную здольнасць інфраструктуры з боку сеткі ў 1,5–2 разыпаглынуць мадэрнізацыю ў мегаваты без замены размеркавальнага абсталявання. 5.Выберыце модульныя платформы BESSчые блокі напружання шыны і харчавання можна мадэрнізаваць да 1500 В і выхаднога ўзроўню класа MCS.

Будучы ландшафт высакавольтнай зарадкі пастаяннага току BESS не з'яўляецца здагадкай; ён ужо вымяраецца запускамі аўтамабільных платформаў, пастаўкамі зарадных прылад і стандартнымі рабочымі працэсамі. Пляцоўкі, распрацаваныя сёння на модульных платформах пастаяннага току з вадкасным астуджэннем і напружаннем 1000 В, будуць канкурэнтаздольнымі ў 2030 годзе і будуць атрымліваць даход ад сеткавых паслуг, пакуль астатняя частка рынку аднаўляецца.

Часта задаваныя пытанні

1. Што такое высокавольтная зарадка BESS пастаянным токам?Гэта архітэктура, у якой акумулятарныя акумулятары працуюць на высокавольтнай шыне пастаяннага току (800–1500 В), якая непасрэдна сілкуе зарадныя прылады пастаяннага току — часта з дапамогай сонечнай энергіі, звязанай з пастаянным токам, — што дазваляе зараджаць ад 350 кВт да мегавата з меншымі стратамі пры пераўтварэнні.

2. Чаму напружанне транспартнага сродку мае значэнне для зараднай інфраструктуры?Больш высокае напружанне транспартнага сродку (800 В/1000 В) забяспечвае такую ​​ж магутнасць пры меншым току, памяншаючы награванне і страты; зарадныя прылады павінны адпавядаць напрузе транспартнага сродку, каб пазбегнуць зніжэння магутнасці або страт пры пераўтварэнні.

3. У чым перавага эфектыўнасці BESS з падключэннем да пастаяннага току?Дзякуючы сувязі па пастаянным току выключаюцца два каскады пераўтварэння пераменнага току ў пастаянны, што павышае эфектыўнасць сістэмы з прыкладна 85–90% (пры сувязі па пераменным току) да 92–95% (пры сувязі па пастаянным току).

4. Чаму для магутнай зарадкі неабходна вадкаснае астуджэнне?Пры магутнасці пры магутнасці больш за 300 кВт паветранае астуджэнне не можа падтрымліваць ток, які праходзіць праз кабелі і раздымы; вадкаснае астуджэнне адводзіць цяпло ля крыніцы, што дазваляе бесперапынна выдаваць 500–600 А без зніжэння намінальных характарыстык.

5. Што такое MCS і калі гэта будзе мець значэнне?Сістэма зарадкі Megawatt (да 1250 А, 3,75 МВт за сеанс) з'яўляецца стандартам CharIN/IEC для зарадкі цяжкіх грузавікоў; яна пераводзіць магутнасць на аўтамагістралях з 350 кВт на мегаватную па меры маштабавання электрамабіляў.

6. Ці варта мне купляць сёння BESS на 1000 В ці 1500 В?Для большасці зарадных станцый для электрамабіляў сістэма на 1000 В абслугоўвае існуючы і будучы парк аўтамабіляў; аператарам, якія плануюць кантэйнерную або грузавую інфраструктуру, варта праверыць магчымасць мадэрнізацыі платформы да аўтобусаў на 1500 В.

7. Ці будзе NACS ці CCS2 дамінаваць у будучыні?NACS з'яўляецца фактычным стандартам для новых паўночнаамерыканскіх зарадных станцый, у той час як CCS2 дамінуе ў Еўропе; шматстандартныя зарадныя прылады, якія падтрымліваюць абодва стандарты, а таксама ISO 15118-20, з'яўляюцца бяспечным выбарам для глабальных аператараў.