بررسی پتانسیل V2G در هاب‌های شارژ یکپارچه BESS

پاسخ سریع

اتصال خودرو به شبکه (V2G) یک وسیله نقلیه الکتریکی پارک شده را به یک دارایی انرژی دو طرفه تبدیل می‌کند که می‌تواند برق را به یک هاب شارژ، یک ساختمان یا شبکه بازگرداند. در یک هاب شارژ یکپارچه BESS، شارژرهای V2G در کنار یک سیستم ذخیره انرژی باتری ثابت تحت یک سیستم مدیریت انرژی واحد (EMS) کار می‌کنند، بنابراین هاب می‌تواند تقاضای اوج را اصلاح کند، گسترش آربیتراژ انرژی را به دست آورد و خدمات شبکه را بدون از دست دادن دسترسی به شارژ بفروشد. معماری عملی امروزی از شارژرهای DC دو طرفه (15 تا 60 کیلووات در هر پورت)، ارتباط Plug & Charge ISO 15118 و کنترل OCPP 2.0.1 استفاده می‌کند. V2G جایگزین BESS نمی‌شود - این سیستم ظرفیت قابل ارسال هاب را با هزینه افزایشی کم گسترش می‌دهد. اپراتورها باید V2G را به عنوان یک منبع درآمد مکمل، نه یک طرح تجاری مستقل، در نظر بگیرند و مکان‌هایی را در اولویت قرار دهند که ناوگان، تعرفه‌ها و برنامه‌های برق‌رسانی، پنجره‌های تخلیه قابل پیش‌بینی ایجاد می‌کنند.

نکات کلیدی

• V2G باتری‌های خودروهای برقی را به ذخیره‌سازی قابل توزیع تبدیل می‌کند که مکمل BESS ثابت در هاب شارژ است، نه جایگزین آن.
• ارزش واقع‌گرایانه، آربیتراژ انرژی، کاهش هزینه تقاضا و خدمات شبکه را ترکیب می‌کند - V2G تک‌کاربره به ندرت خود را توجیه می‌کند.
• سخت‌افزار شارژ دوطرفه باید استانداردهای ISO 15118، DIN 70121 و OCPP 2.0.1 را برای ارائه Plug & Charge و ارسال تجمیعی برآورده کند.
• فرسودگی باتری، شرایط گارانتی و قراردادهای دسترسی به ناوگان، سه عاملی هستند که طراحی برنامه V2G را موفق یا ناموفق می‌کنند.
• یک عرضه مرحله‌ای - ابتدا سرویس‌های فقط BESS، سپس V2G - از زمان شارژ هاب در حین بلوغ مدل درآمدی محافظت می‌کند.

فرصت V2G واقعی است، اما زمینه اهمیت دارد

طبق پیش‌بینی‌های صنعتی که پس از انتشار چشم‌انداز جهانی خودروهای برقی توسط آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) منتشر شد، پیش‌بینی می‌شود بازار خودروهای برقی از حدود ۲.۵ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۵ به بیش از ۱۸ میلیارد دلار تا سال ۲۰۳۰ افزایش یابد. منطق پشت این رشد، یک محاسبه ساده است: یک باتری مدرن ۸۰ تا ۱۰۰ کیلووات ساعتی برای خودروهای برقی می‌تواند انرژی بیشتری نسبت به مصرف بسیاری از هاب‌های شارژ تجاری در یک اوج مصرف بعدازظهر ذخیره کند و اکثر خودروهای ناوگان به مدت بیش از ۲۰ ساعت در روز بیکار می‌مانند. این باتری‌های بیکار که در یک انبار جمع می‌شوند، یک نیروگاه مجازی (VPP) با ظرفیت چند مگاوات ساعت تشکیل می‌دهند.

نکته این است که درآمد V2G متصل به شبکه به صورت خودکار حاصل نمی‌شود. این درآمد به سه شرط خاص هر مکان بستگی دارد: ساختار تعرفه‌ای با گسترش معنادار در ساعات اوج مصرف/غیر اوج مصرف، برنامه اپراتور سیستم برق یا انتقال که هزینه پاسخگویی به تقاضا یا تنظیم فرکانس را پرداخت کند، و اپراتور ناوگان که مایل به تضمین بازه‌های زمانی در دسترس بودن باشد. یک هاب شارژ یکپارچه BESS شرط سوم را به زیبایی حل می‌کند - باتری ثابت خطر بار شارژ ناگهانی را جذب می‌کند در حالی که EMS تصمیم می‌گیرد کدام دارایی، وسیله نقلیه یا باتری باید به سیگنال ارسال پاسخ دهد.

عملکرد واقعی V2G درون یک هاب شارژ

V2G اغلب با V2L (وسیله نقلیه به بار) یا V2H (وسیله نقلیه به خانه) اشتباه گرفته می‌شود. در یک مرکز شارژ تجاری، این تمایز از نظر تجاری اهمیت دارد:

• V2Lبه یک بار یا وسیله قابل حمل تخلیه می‌شود - بدون تعامل با شبکه، بدون درآمد اندازه‌گیری شده.
• V2Hیک ساختمان پشت کنتور را تغذیه می‌کند - برای انعطاف‌پذیری مفید است اما محدود به یک مرکز است.
• V2Gبرق را از طریق کنتور به شبکه منتقل می‌کند یا تقاضای کنتور شده خود هاب را جبران می‌کند - تنها پیکربندی که انرژی را از طریق تعرفه‌ها یا بازارهای خدمات شبکه به پول تبدیل می‌کند.
• V2B (ارتباط خودرو با ساختمان)بین V2H و V2G قرار می‌گیرد: EMS این هاب از باتری‌های خودرو برای کاهش هزینه‌های دیماند خود استفاده می‌کند، که این مورد، ارزشمندترین و کم‌هزینه‌ترین مورد استفاده برای اکثر سایت‌های شارژ امروزی است.

جریان‌های انرژی درون یک هاب BESS توسط EMS هماهنگ می‌شوند. در طول اوج مصرف بعد از ظهر، EMS ممکن است ابتدا باتری ثابت را تخلیه کند، سپس خودروهای V2G ثبت‌شده‌ای را که زمان حرکت آنها بیش از دو ساعت دیگر است، فراخوانی کند و در نهایت شارژرهای بدون اولویت را محدود یا کند کند. این توزیع سلسله مراتبی، تفاوت اصلی بین یک هاب BESS با V2G و یک بانک شارژر ساده با پورت‌های دوطرفه است: هاب یک شرکت‌کننده در ریزشبکه است، نه یک بار غیرفعال.

چرا هاب‌های BESS خانه طبیعی V2G هستند؟

شارژرهای V2G مستقل که در پارکینگ‌ها مستقر می‌شوند، اغلب ناامیدکننده هستند زیرا هیچ منبع انرژی محلی برای رفع عدم تطابق‌های زمانی وجود ندارد. یک وسیله نقلیه ممکن است ساعت 10:00 در دسترس باشد، اما رویداد پاسخ به تقاضا ساعت 17:00 است. باتری ثابت در یک [ایستگاه شارژ یکپارچه BESS](https://www.midapower.com/bess-charging-station/) این ریسک زمانی را جذب می‌کند: در ساعات غیر اوج ارزان شارژ می‌شود، در طول رویداد تخلیه می‌شود و هنگامی که سیگنال پایان می‌یابد، توسط شبکه یا توسط خودروهای ثبت شده شارژ می‌شود.

این هم‌افزایی معماری، مزایای عملیاتی قابل اندازه‌گیری زیر را به همراه دارد:

1. ظرفیت ارسال تضمین شده.BESS حداقل توانی را فراهم می‌کند که شرکت برق می‌تواند به آن تکیه کند؛ V2G مزیت آن را افزایش می‌دهد. تجمیع‌کنندگان این استحکام را به نفع خود ارزیابی می‌کنند. 2.مصرف شارژر بالاتر.پورت‌های دوطرفه همچنین شارژرهای DC با سرعت کامل هستند - همان سخت‌افزار 30 تا 60 کیلوواتی در طول روز درآمد شارژ و در مواقع بیکاری خودروها درآمد شبکه را کسب می‌کند. 3.کاهش هزینه اتصال به شبکههابی که می‌تواند ۱۰۰ تا ۲۰۰ کیلووات از وسایل نقلیه به علاوه‌ی BESS خود تخلیه کند، می‌تواند سرویس شبکه‌ی کوچک‌تری را اجرا کند و ارتقاء ترانسفورماتور را که معمولاً پنج تا شش رقم هزینه دارد، به تعویق بیندازد.تاب‌آوری به عنوان یک خدمتدر صورت قطعی برق، هاب می‌تواند بارهای بحرانی را از طریق باتری‌های ترکیبی، ایزوله کرده و تغذیه کند - ویژگی‌ای که به طور فزاینده‌ای در مناقصه‌های شهری و بزرگراهی برنده می‌شود.

مجموعه ارزش‌ها: درآمد واقعی V2G از کجا می‌آید؟

همه جریان‌های ارزش یکسان نیستند. جدول زیر چهار مکانیسم درآمدی موجود برای یک هاب BESS مجهز به V2G را با انتظارات واقع‌بینانه برای یک سایت کلاس ۱ مگاوات ساعت مقایسه می‌کند.

نکته‌ی کاربردی: برنامه‌های کاهش هزینه‌ی تقاضا و ظرفیت، دو جریانی هستند که ابتدا تحقق می‌یابند. تنظیم فرکانس پیچیدگی را افزایش می‌دهد (پاسخ زیر ثانیه، آزمایش پیش‌صلاحیت) و باید تنها پس از اثبات حلقه‌ی کنترل EMS، لایه‌بندی شود.

پیش‌نیازهای فنی: استانداردها، سخت‌افزار و کنترل

یک هاب V2G تنها به اندازه قابلیت همکاری‌اش خوب است. سه استاندارد، نسل فعلی شارژ دوطرفه را تعریف می‌کنند:

• ISO 15118 (اتصال و شارژ):احراز هویت امن و زمان‌بندی شارژ دوطرفه بین وسیله نقلیه و شارژر را از طریق لینک ارتباطی مدیریت می‌کند.
• استاندارد دین ۷۰۱۲۱:پروفایل ارتباطی شارژ سریع DC که اکثر شارژرهای تجاری V2G در کنار ISO 15118 برای سازگاری گسترده با وسایل نقلیه پیاده‌سازی می‌کنند.
• او سی پی پی ۲.۰.۱:پروتکل شارژر به شبکه که پیام‌های DeviceModel و SmartCharging مورد نیاز برای کنترل مرکزی EMS را حمل می‌کند و جایگزین مجموعه ویژگی‌های محدود OCPP 1.6J برای عملکرد دو طرفه می‌شود.

انتخاب سخت‌افزار نیز به همان اندازه تعیین‌کننده است. خط تولید [ایستگاه شارژر V2G] (https://www.midapower.com/v2g-charger-station/) شرکت MIDA طیف اندازه‌های موجود برای استقرار هاب را نشان می‌دهد:

پشت شارژر، ماژول برق دو طرفه قرار دارد - قطعه‌ای که ولتاژ باتری DC را با راندمان بالا به برق شبکه AC تبدیل می‌کند. MIDA ماژول‌های برق V2G با ظرفیت 20 تا 45 کیلووات و ماژول‌های AC-DC دو طرفه با ظرفیت 20 تا 62.5 کیلووات (https://www.midapower.com/ev-charging-module/) می‌سازد، به این معنی که یکپارچه‌سازان هاب می‌توانند تعداد ماژول‌ها را با نیازهای برق سایت مطابقت دهند، به جای اینکه شارژرهای جعبه سیاه بزرگ بخرند. تعیین برق دو طرفه ماژولار، بهترین راه حل در برابر نیازهای آینده به خدمات شبکه است: اضافه کردن یک ماژول دوم به یک کابینت ارزان‌تر و سریع‌تر از تعویض کل یک شارژر است.

اقتصاد واقع‌گرایانه و ریسک‌هایی که اپراتورها باید بهای آن را بپردازند

رایج‌ترین اشتباه در زمینه V2G، ایجاد طرح توجیهی تجاری بر اساس یک جریان درآمدی واحد است. یک وسیله نقلیه ۵۰ کیلوواتی که ۲ ساعت در روز با اختلاف آربیتراژ ۰.۱۵ دلار در هر کیلووات ساعت دشارژ می‌شود، تقریباً ۵۴۰۰ دلار در سال درآمد دارد - پول واقعی، اما نه به میزان قابل توجه، و تقریباً ۱۸۰ چرخه کامل در سال از باتری وسیله نقلیه مصرف می‌کند.

سه ریسکی که بر اقتصاد V2G غالب هستند:

1. تخریب باتری.هر چرخه تخلیه به فرسودگی باتری خودرو کمک می‌کند. شرایط قرارداد باید به صاحب خودرو برای چرخه استفاده غرامت بپردازد، که معمولاً با گارانتی چرخه عمر سازنده باتری مقایسه می‌شود. فرض نکنید که گارانتی OEM شامل عملکرد V2G می‌شود - سند را تأیید کنید. ۲.در دسترس بودن ناوگان.وسایل نقلیه در درجه اول دارایی‌های درآمدی هستند. پنجره ارسال ساعت ۱۷:۰۰ یک ناوگان تحویل دقیقاً زمانی است که رویدادهای پاسخ به تقاضا رخ می‌دهند. فقط پنجره‌های بیکاری تضمین‌شده را در نظر بگیرید و اجازه دهید EMS انرژی وسایل نقلیه را به عنوان قابل وقفه در نظر بگیرد. ۳.طول عمر برنامه.برنامه‌های کاربردی V2G به سرعت تکامل می‌یابند. سخت‌افزار و نرم‌افزار EMS را طوری ساختار دهید که هاب بتواند بدون نیاز به دوباره‌کاری از یک برنامه به برنامه دیگر (یا به عملکرد خالص BESS) تغییر کند.

طراحی یک هاب BESS آماده برای V2G: یک توالی عملی

اپراتورهایی که V2G را ارزیابی می‌کنند باید یک مسیر مرحله‌ای را دنبال کنند که از زمان شارژ و سرمایه محافظت کند:

1. ابتدا BESS را مستقر کنید.یک [شارژر یکپارچه BESS](https://www.midapower.com/integrated-bess-charger/) ارزش شارژ-تقاضا و انعطاف‌پذیری را در همان روز اول و بدون وابستگی به سمت خودرو ارائه می‌دهد. ۲.سخت‌افزار آماده برای اتصال دوطرفه را انتخاب کنید.شارژرها و ماژول‌های برق را با پشتیبانی از ISO 15118 و OCPP 2.0.1 مشخص کنید، حتی اگر ثبت‌نام V2G دیرتر شروع شود. ۳.ناوگان‌های اسیر را ثبت نام کنید.با وسایل نقلیه‌ای که کنترل می‌کنید شروع کنید - ناوگان‌های شرکتی، پارکینگ‌های اجاره‌ای یا پارکینگ‌های طولانی مدت - که قراردادهای دسترسی ساده هستند.یک برنامه تجمیع کننده یا ابزار کمکی را وصل کنید.از BESS برای تثبیت ظرفیتی که ارائه می‌دهید استفاده کنید؛ سپس V2G حاشیه‌ای را علاوه بر یک خط پایه تضمین‌شده اضافه می‌کند. ۵.ماهانه نظارت و تعادل را برقرار کنید.میزان مصرف چرخه، درآمد به ازای هر جریان و زمان روشن بودن شارژر را پیگیری کنید. با تغییر تعرفه‌ها و برنامه‌ها، قوانین ارسال را مجدداً تنظیم کنید.

هابی که به این شکل طراحی شده باشد، بهترین‌های هر دو جهان را در خود جای می‌دهد: اقتصاد قطعی ذخیره‌سازی ثابت امروز، و ارزش گزینه باتری‌های خودرو در فردا، همزمان با بلوغ همزمان خودروهای دو جهته و بازارهای شبکه.

سوالات متداول

۱. تفاوت بین V2G و V2H در یک هاب شارژ چیست؟V2H بدون انتقال به شبکه، برق یک ساختمان پشت کنتور را تأمین می‌کند، در حالی که V2G برق را از کنتور عبور می‌دهد یا تقاضای اندازه‌گیری شده را جبران می‌کند. در یک هاب، اصلاح تقاضای V2B (وسیله نقلیه به ساختمان) معمولاً نسخه‌ای با بالاترین ارزش و آسان‌ترین پیاده‌سازی از شارژ دو طرفه است.

۲. آیا V2G به باتری‌های خودروهای برقی آسیب می‌رساند؟چرخه‌های تخلیه اضافی به فرسودگی باتری کمک می‌کنند، اما وقتی عمق تخلیه، دما و تعداد چرخه‌ها مدیریت شوند، تأثیر آن کم است. اپراتورها باید تأیید کنند که گارانتی OEM خودرو، عملکرد V2G را پوشش می‌دهد و به مالکان برای چرخه استفاده غرامت پرداخت کنند.

۳. آیا V2G می‌تواند جایگزین یک BESS ثابت شود؟خیر. ظرفیت V2G قابل قطع شدن است و به حضور و ثبت نام وسایل نقلیه بستگی دارد. BESS ثابت، ظرفیت ثابت و همیشه در دسترس را فراهم می‌کند؛ V2G یک لایه مکمل است که انرژی قابل توزیع را با هزینه افزایشی کم اضافه می‌کند.

۴. شارژرهای V2G باید از چه استانداردهایی پشتیبانی کنند؟استاندارد ISO 15118 برای اتصال و شارژ (Plug & Charge) و برنامه‌ریزی دو طرفه، استاندارد DIN 70121 برای قابلیت همکاری شارژ DC و استاندارد OCPP 2.0.1 برای کنترل مبتنی بر EMS. استقرارهای قدیمی‌تر OCPP 1.6J معمولاً برای عملکرد کامل دو طرفه نیاز به ارتقاء سیستم عامل یا سخت‌افزار دارند.

۵. امروزه چه سطوح توانی برای V2G تجاری در دسترس است؟شارژرهای DC دو طرفه تجاری از ۱۵ کیلووات تا ۶۰ کیلووات در هر پورت متغیر هستند. MIDA ایستگاه‌های شارژر V2G با کانکتورهای CCS و CHAdeMO را با ظرفیت‌های ۱۵ تا ۳۰ کیلووات، ۲۲ تا ۴۴ کیلووات و ۳۰ تا ۶۰ کیلووات ارائه می‌دهد که توسط ماژول‌های دو طرفه ۲۰ تا ۴۵ کیلووات تغذیه می‌شوند.

۶. چگونه BESS و V2G بار کاری ارسال را به اشتراک می‌گذارند؟سیستم مدیریت انرژی این مرکز، دارایی‌ها را اولویت‌بندی می‌کند: ابتدا باتری ثابت (محکم)، سپس وسایل نقلیه ثبت‌شده با زمان حرکت مشخص (انعطاف‌پذیر)، و در نهایت کاهش بار. این سلسله مراتب، ارائه خدمات را تضمین می‌کند و در عین حال درآمد را به حداکثر می‌رساند.

۷. سریع‌ترین راه برای شروع کسب درآمد از V2G چیست؟یک هاب شارژ یکپارچه BESS با سخت‌افزار آماده برای دو جهته مستقر کنید، یک ناوگان تحت پوشش ثبت کنید و کاهش هزینه تقاضا به علاوه یک برنامه ظرفیت برق را هدف قرار دهید. این دو جریان ظرف چند ماه، قبل از اینکه قراردادهای پیچیده‌تر تنظیم فرکانس دنبال شوند، به درآمدزایی می‌رسند.