Специализирани BESS решения за зарядни станции за електрически камиони

Бърз отговор

За операторите на автопаркове, електрифициращи тежкотоварни камиони, системата за съхранение на енергия от батерии (BESS) е разликата между депо, което изпраща по график, и такова, което спира на входа. Персонализирано BESS решение съчетава стационарен батериен пакет (обикновено от 200 kWh до 2 MWh+) с високомощни DC зарядни устройства (от 120 kW до 960 kW+), така че обектът да може да провежда сесии на зареждане от мегаватов клас, без да се чака обновяване на мрежата. Правилната конфигурация – определена от работния цикъл на автопарка, клъстерирането на пристигащи и наличната мрежова връзка – намалява таксите за търсене, увеличава използването на зарядните устройства и защитава кратките прозорци за изпращане. Това ръководство обяснява как операторите на автопаркове, инженерите в депата и разработчиците на проекти трябва да оразмеряват, конфигурират и внедряват зарядни хъбове, поддържани от BESS, за електрически камиони.

Ключови изводи

• Оразмеряването на BESS за автопаркове от камиони се определя от клъстерни модели на пристигане и максимални пикове на зареждане, а не от среднодневна енергия.
• Зареждането с мегават (клас MCS, 1 MW+) става възможно при умерена мрежова връзка, когато BESS буферира пика.
• Интегрираните и контейнерни конструкции на BESS намаляват разходите за монтаж, времето за въвеждане в експлоатация и заеманата площ на обекта.
• Намаляването на пиковите разходи и реакцията на търсенето превръщат съхранението от разходен център в лост за приходи и тарифи.
• Взаимодействието между OCPP 2.0.1 и ISO 15118 е предпоставка за автоматизирано управление на енергията в мащаб на автопарка.

Затруднено положение при зареждане на автопарка: Защо капацитетът на мрежата първо се проваля

Електрически камион клас 8 с батерия от 500–700 kWh обикновено се нуждае от 300–500 kWh на сесия, за да се върне в експлоатация. Когато пет камиона пристигнат в края на смяната, депото внезапно се нуждае от 1,5–2,5 MWh, доставени в рамките на четири до шест часа. Средностатистическият трансформатор на обекта – често от 500 kVA до 1 MVA – не може да поддържа това натоварване, а подобренията на комуналните услуги обикновено отнемат от 12 до 24 месеца и струват шестцифрена сума на много пазари.

Това е централният проблем на електрификацията на автопарка: енергията е налична от мрежата, но мощността не е. Специално разработената BESS (Better Equipment System - система за електрифициране на електрически автомобили) разделя двете. Батерията се зарежда от мрежата с постоянна, разрешена скорост (например 250 kW) в продължение на няколко часа, след което се разрежда с 480 kW, 960 kW или повече, когато пристигнат камионите. Максималното търсене на място от мрежата остава непроменено, докато капацитетът за зареждане се променя в съответствие с нуждите на автопарка.

За мениджърите на автопаркове, практическото следствие е просто: BESS премахва най-честата причина за забавяне на проектите за зареждане на камиони - изчакването на комуналната компания. [Зарядна станция BESS с мощност 2 MWh и мощност 960 kW](https://www.midapower.com/2mwh-960kw-bess-charging-station-megawatt-ev-charger-solar-battery-storage-system-product/) може да осигури мощност на ниво мегават от връзка с много по-малък размер, което прави електрификацията на депата строителен проект, а не проект за комунална компания.

Анатомия на персонализирана BESS за автопаркове от камиони

Зарядният център BESS за флотилии съдържа повече от батерия и зарядно устройство. Ключовите подсистеми са:

1. Блок за съхранение на енергия от батерията— LFP (литиево-железен фосфат) клетки, подредени в стелажи, оразмерени на стъпки от 100–500 kWh, с термично управление и мониторинг на ниво клетка. 2.Бързи зарядни устройства с постоянен ток— Устройства от 120 kW до 960 kW+, използващи конектори CCS1, CCS2 или MCS, често с течно охлаждани кабели с номинален ток 500 A и повече за продължителни сесии с висок ток. 3.Двупосочна PCS (система за преобразуване на мощност)— преобразува променливотоковия ток от мрежата в постоянен ток за батерията и поддържа V2G-съвместим енергиен поток, където разпоредбите го позволяват. 4.Система за управление на енергията на обекта (EMS)— планира таксуването, налага ограничения на търсенето и организира арбитраж, намаляване на пиковите натоварвания и реагиране на търсенето. 5.Телематика и OCPP 2.0.1 бекенд— свързва зарядните устройства със софтуера за управление на депото на автопарка и облачната платформа на оператора.

Персонализираният елемент е важен, защото таксиметрово депо, регионален дистрибуторски център и пристанищна операция по дрекиране имат напълно различни криви на натоварване. Пристанищен оператор може да се нуждае от кратки, интензивни прекъсвания между пристиганията на кораби; дистрибуторски център се нуждае от продължително нощно зареждане; строителен флот може да се възползва от [418 kWh 240 kW мобилна зарядна станция BESS](https://www.midapower.com/418kwh-240kw-bess-charging-station-battery-storage-mobile-ev-charger-product/), която се движи между работните обекти.

Оразмеряване на системата: от работен цикъл до капацитет на батерията

Оразмеряването започва с данни, а не с каталози на доставчици. Процесът има пет стъпки:

1. Събиране на телеметрия— записване на разстоянията по маршрута, енергията на миля, крайните часове на смяната и профилите на мощността на зарядните устройства за действителните модели камиони. 2.Изградете кривата на пристигане— картографирайте колко камиона се нуждаят от захранване във всеки час от деня. Групирането е враг на товаренето на плоски товари. 3.Дефиниране на прозореца за изпращане— часовете, в които всеки камион трябва да достигне целево състояние на зареждане (обикновено 80–100% за първата смяна). 4.Извличане на пикова мощност— максималната едновременна мощност на зареждане, която определя мощността на зарядното устройство и BESS. 5.Изчислете необходимата енергия— дневният енергиен дебит, който определя капацитета на батерията, плюс 15–20% проектен марж за влошаване на работата и намаляване на номиналните мощности при студени условия.

Таблицата по-долу показва представителни резултати от оразмеряването за три често срещани профила на автопарка:

Полезно правило: BESS трябва да покрива 30–50% от дневната енергия на депото, като останалата част се захранва от мрежата с постоянна скорост. Този баланс минимизира разходите за цикли на зареждане и разреждане на батериите, като същевременно максимизира спестяванията от натоварване при натоварване.

Контейнеризирани срещу интегрирани архитектури

Флотните обекти могат да внедрят BESS в два основни форм-фактора, като изборът съществено влияе върху инсталирането и работата.

Интегрирани зарядни пилоти BESSкомбинират батерията, зарядното устройство и контролите в един корпус. [Зарядната станция BESS с мощност 200 kWh/120 kW, съвместима с CCS, NACS и CHAdeMO] (https://www.midapower.com/ccs-nacs-chademo-200kwh-120kw-bess-charging-station-energy-storage-ev-charger-piles-product/) е добър пример за този компактен клас „plug-and-play“. Интегрираните устройства са подходящи за депа с ограничено пространство, временни обекти и гъвкавост на множество конектори и обикновено се въвеждат в експлоатация за дни, а не за месеци.

Контейнерни BESS станцииотделете батерийния блок (често от 500 kWh до 2 MWh в контейнер или шкаф) от зарядните устройства. Тази архитектура доминира в големите депа, защото позволява:

• Независимо мащабиране на енергия (капацитет на батерията) и мощност (брой зарядни устройства),
• По-лесен достъп за поддръжка и подмяна на модули,
• Централизирано пожарогасене и контрол на околната среда,
• По-ниска цена на киловатчас в голям мащаб.

За обекти с ограничена мрежа, [контейнеризирана зарядна станция BESS с капацитет 500 kWh](https://www.midapower.com/news/500kwh-containerized-bess-charging-station-for-grid-constrained-areas/) може да бъде разположена, докато обновяването на комуналната мрежа все още е в ход, осигурявайки на автопарка работещ коридор за зареждане месеци по-рано.

Интелигентно управление: OCPP 2.0.1, ISO 15118 и EMS

Адаптираната BESS система осигурява стойност само ако софтуерът я управлява добре. Съвременните центрове за автопаркове използват EMS, която непрекъснато оптимизира три решения: кога да се зарежда батерията, как да се разпределя мощността между заредените камиони и кога да се разрежда, за да се намалят пиковите натоварвания на обекта.

Три стандарта правят тази автоматизация възможна:

• OCPP 2.0.1— протоколът „от зарядно устройство към бекенд“; неговите функции за интелигентно зареждане и управление на устройства позволяват на EMS да задава ограничения на мощността за всяко зарядно устройство в реално време.
• ISO 15118— протоколът „превозно средство-зарядно“; Plug & Charge автоматично удостоверява превозните средства и съобщава състоянието на батерията на превозното средство и ограниченията за зареждане.
• IEC 61851— базовият стандарт за комуникация при зареждане, който определя сигнализацията между превозното средство и EVSE.

Заедно тези протоколи позволяват на депото да приоритизира камионите по време на тръгване, да налага ограничение на мощността на ниво обект и да участва в програми за реагиране на търсенето от комуналните услуги без ръчна намеса. Диспечерът на оператора на автопарка вижда същото табло за таксуване като енергийния мениджър, като съобразява готовността на превозните средства с тарифната икономика.

Оперативна икономика в мащаб на флота

Икономиката на зареждането на камиони, поддържано от BESS, се подобрява с мащаба и използването. В сравнение с мегаватова площадка, свързана само с мрежата, конфигурацията на BESS обикновено осигурява:

• Намаляване на цената на търсенетоот 30–50% върху сметката за комунални услуги на обекта, тъй като месечният пиков kW е изравнен;
• По-високо използване на зарядното устройство, тъй като зарядните устройства работят с пълна мощност от батерията, вместо да я ограничават при ограничения на мрежата;
• Надеждност на изпращането, като батерията поема натоварването от първа смяна, така че камионите да тръгват навреме;
• Допълнителни приходиот събития, свързани с търсенето, и, на либерализираните пазари, от енергиен арбитраж.

Възвръщаемостта на инвестицията в BESS за автопарк обикновено е между три и шест години, в зависимост от местните тарифи и стимули – значително по-бързо от разходите за модернизиране на комуналните услуги в повечето юрисдикции, които често надвишават самата цена на BESS, без да добавят оперативна гъвкавост.

Заключение

Електрическите камионни паркове се провалят по отношение на мощността, а не на енергията. Специално разработената BESS система решава проблема с енергийните проблеми в депото, като буферира капацитета на мрежата, изравнява търсенето и позволява зареждане от мегаватов клас от стандартни връзки. Правилното решение започва с реалния работен цикъл на автопарка и се мащабира от интегриран агрегат с мощност 200 kWh до контейнерен хъб с мощност 2 MWh – всеки конфигуриран спрямо камионите, смените и тарифата, която действително се прилага за обекта. За операторите на автопаркове решението вече не е дали да се електрифицира, а колко бързо може да бъде пуснато в експлоатация депо, подкрепено от BESS.

ЧЗВ

1. Колко голяма BESS ми е необходима за автопарк от 20 електрически камиона?Регионален автопарк от 20 среднотонажни камиона обикновено се нуждае от 400–500 kWh капацитет за съхранение, подкрепен от 400–500 kVA мрежов капацитет, приемайки нощно зареждане и 8-часов прозорец за зареждане. Точната цифра зависи от енергията на маршрута, клъстерирането на смените и мощността на зарядното устройство.

2. Може ли BESS наистина да поддържа зареждане на камиони с мегаватов клас?Да. BESS с мощност 2 MWh, съчетана със зарядни устройства с мощност 960 kW+, може да осигури мегаватови пикове за последователни сесии, защото батерията се разрежда по-бързо, отколкото мрежовата връзка я зарежда, след което се зарежда с постоянна скорост между клъстерите.

3. Колко време отнема въвеждането в експлоатация на зарядна станция за флотилии BESS?Интегрираните зарядни пилоти BESS могат да бъдат пуснати в експлоатация за дни; контейнерните хъбове обикновено отнемат от четири до осем седмици, включително строителни работи и свързване към мрежата. И двете са значително по-бързи от модернизацията на трансформатор, която може да отнеме 12–24 месеца.

4. Какви конектори използват зарядните устройства BESS за камиони?CCS1 (Северна Америка), CCS2 (Европа и голяма част от Азиатско-тихоокеанския регион) и MCS (мегаватов стандарт за зареждане) са доминиращите опции за тежкотоварни автомобили; NACS и CHAdeMO обхващат специфични превозни средства и регионални случаи. Многоконекторните станции са често срещани в смесените депа.

5. BESS добавя ли значителна оперативна сложност към депото?Не, когато EMS е конфигурирана правилно. OCPP 2.0.1 и ISO 15118 позволяват автоматизирано планиране, ограничаване на мощността и отчитане, така че BESS работи като устройство, а не като втора комунална компания.

6. Какъв е типичният период на възвръщаемост на инвестицията за BESS за автопарк?Типичният период е от три до шест години, обусловен от спестявания от такси за търсене, намалени разходи за обновяване на мрежата, по-високо използване на зарядните устройства и местни стимули. Обектите с наказателни тарифи за търсене се изплащат най-бързо.

7. Може ли една и съща BESS да подпомогне бъдещия растеж на автопарка?Да, ако архитектурата е модулна. Контейнеризираните и шкафовите системи позволяват постепенно добавяне на батерийни блокове и зарядни устройства, така че обектът се мащабира заедно с автопарка, без да се подменя основната инсталация.