Ցանցի կազմակերպում և ինտելեկտ. Խելացի մշտական ​​հոսանքի լիցքավորում ածխածնազերծված էլեկտրացանցերի համար

Ցանցի կազմակերպում և ինտելեկտ. Ինչու է խելացի մշտական ​​հոսանքի լիցքավորումը ապաածխածնացված էներգետիկ ցանցի հիմքը. ցանցի ինտեգրման, վերականգնվող էներգիայի համաժամեցման և բաշխված էներգետիկ ռեսուրսների կառավարման համակարգերի խորը տեխնիկական ուսումնասիրություն։

Ներածություն. Էներգիայի և շարժունակության միաձուլումը

Ապաածխածնացման համաշխարհային ջանքերը ստեղծում են երկկողմանի մարտահրավեր։ Մի կողմից, էլեկտրական ցանցը պետք է ներառի ավելի ու ավելի անկայուն վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներ, ինչպիսիք են քամին և արևը։ Մյուս կողմից, տրանսպորտային ոլորտը էլեկտրաֆիկացվում է՝ ստեղծելով հսկայական, տեղայնացված էներգիայի պահանջարկ։ Խելացի DC լիցքավորումը ներկայացնում է այս խաչմերուկի «օրկեստրատորը», որը այն, ինչը այլապես ցանցի պարտավորություն կլիներ, վերածում է կայունության և ապաածխածնացման կարևորագույն ակտիվի։

1. Ցանցային համաժամեցման ֆիզիկան

Ավանդական էլեկտրացանցերը հաճախականությունը պահպանելու համար հենվում են մեծ պտտվող տուրբինների (ածխային, գազային, միջուկային) մեխանիկական իներցիայի վրա ($50/60$ Հց): Ինվերտորային էներգիայի վրա հիմնված վերականգնվող աղբյուրներին անցնելուն պես մենք կորցնում ենք այս բնական «հարվածամեղմիչը»:

1.1 Սինթետիկ իներցիա և արագ հաճախականության արձագանք (FFR)

Խելացի DC լիցքավորիչները, որոնք հագեցած են առաջադեմ երկկողմանի ինվերտորներով, կարող են ապահովել «սինթետիկ իներցիա»։ Մոնիտորինգի ենթարկելով ցանցի հաճախականությունը $f$, լիցքավորիչի կառավարման օղակը կարող է կարգավորել իր էներգիայի ընդունումը (կամ ելքը, V2G սցենարներում) միլիվայրկյանների ընթացքում՝ շեղումները հակազդելու համար։ Հաճախականության կայունության կառավարող հավասարումը տատանման հավասարումն է՝ $M \frac{df}{dt} = P_m – P_e$ Որտեղ $M$-ը իներցիայի հաստատունն է, $P_m$-ը՝ մեխանիկական հզորությունը, իսկ $P_e$-ը՝ էլեկտրական բեռը։ Խելացի լիցքավորիչները կարող են դինամիկ կերպով կարգավորել $P_e$-ը՝ $df/dt$-ը անվտանգ սահմաններում պահելու համար։

1.2 Հարմոնիկ մեղմացում

Հաստատուն հոսանքի լիցքավորումը ենթադրում է AC-ն հաստատուն հոսանքի փոխակերպում: Այս գործընթացը կարող է ցանցին վերադարձնել ընդհանուր հարմոնիկ աղավաղում (THD): Խելացի լիցքավորիչները օգտագործում են Active Front End (AFE) տեխնոլոգիան՝ ապահովելու համար, որ սպառվող հոսանքը լինի կատարյալ սինուսոիդալ ալիք, կանխելով մոտակա արդյունաբերական սարքավորումների վնասը:

2. Վերականգնվող էներգիայի համաժամեցում. «Բադի կորի» լուծումը

Արեգակնային էներգիայով աշխատող «բադի կորը» ներկայացնում է կեսօրվա ընթացքում էներգիայի ավելցուկային մի ժամանակահատված, որին հաջորդում է պահանջարկի կտրուկ աճ՝ արևի մայր մտնելուն պես։

2.1 Ալգորիթմական արևային հետևում

Խելացի հաստատուն հոսանքի լիցքավորման կայանները կարող են համաժամեցվել տեղական արևային արտադրության հետ։ Հաստատուն լիցքավորման արագության փոխարեն, լիցքավորման արագությունը՝ $P(t)$, սանդղակվում է իրական ժամանակի արևային ճառագայթման հիման վրա՝ $G(t)$. $P(t) = k \cdot G(t) + P_{grid,min}$ Սա ապահովում է, որ «կանաչ» էլեկտրոնները ուղղակիորեն սպառվեն էլեկտրական մեքենաների կողմից՝ նվազագույնի հասցնելով էներգիան ավելի լայն ցանցին փոխանցելու հետ կապված կորուստները։

3. Բաշխված էներգետիկ ռեսուրսների կառավարման համակարգեր (DERMS)

Ցանցի օպերատորի համար հազարավոր հաստատուն հոսանքի լիցքավորիչներ բաշխված էներգիայի ռեսուրս (ԲԷՌ) են: Դրանց կառավարումը պահանջում է բարդ ԲԷՌ ճարտարապետություն:

3.1 Հիերարխիկ կառավարման տրամաբանություն

1. Առաջնային վերահսկողություն.Լարման և հաճախականության տատանումների նկատմամբ տեղական լիցքավորիչի արձագանքը։
2. Երկրորդային կառավարում՝Լիցքավորման կայանի օպերատորի (ԼԿՕ) կողմից տարածաշրջանային կազմակերպում՝ քաղաքում բեռները հավասարակշռելու համար։
3. Երրորդային կառավարում՝Արտակարգ բեռի կրճատման համար փոխադրման համակարգի օպերատորի (ՀՀՕ) կողմից տրված բարձր մակարդակի ցանցի դիսպետչերական հրամաններ։

3.2 Բլոկչեյն էներգիայի հաշվարկման համար

Քանի որ էլեկտրական մեքենաները էներգիան հետ են վաճառում ցանցին (V2G), հաշվապահությունը դառնում է բարդ։ Խելացի մշտական ​​հոսանքի լիցքավորման էկոհամակարգերը ավելի ու ավելի են օգտագործում բաշխված գրանցամատյանի տեխնոլոգիան (DLT)՝ առանձին տրանսպորտային միջոցների սեփականատերերի կողմից մատուցվող ցանցային ծառայությունների համար թափանցիկ, իրական ժամանակի միկրովճարումներ ապահովելու համար։

4. Տնտեսական կանխատեսումներ. ճկունության արժեքը

«Ճկունության արժեքը» ակտիվների նոր դաս է։

• Խուսափված ենթակառուցվածքային ծախսեր՝Խելացի լիցքավորման միջոցով ենթակայանների արդիականացման 100 միլիոն դոլարի ծախսերը հետաձգելու համար կոմունալ ծառայությունները կարող են արդարացնել DCFC օպերատորների համար զգալի խթաններ։
• Լրացուցիչ ծառայություններից ստացված եկամուտ՝DCFC տեղամասերը կարող են տարեկան վաստակել 5,000-15,000 դոլար մեկ տաղավարի համար՝ պարզապես մասնակցելով հաճախականության կարգավորման շուկաներին, նույնիսկ նախքան մեկ կՎտ/ժ վառելիք վաճառելը։

5. Քիմիական չափում. V2G-ի ազդեցությունը մարտկոցի վիճակի վրա

Ցանցի կազմակերպման տարածված քննադատությունը էլեկտրական մեքենայի մարտկոցի կյանքի վրա դրա ազդեցությունն է: Այնուամենայնիվ, ժամանակակից «Նուրբ V2G» ալգորիթմները ապահովում են, որ ցանցի լիցքաթափումը տեղի ունենա միայն օպտիմալ լիցքավորման վիճակի (SoC) պատուհանի սահմաններում (սովորաբար 40-70%) և ցածր C-արագությամբ, նվազագույնի հասցնելով ինտերկալացիայի և պինդ էլեկտրոլիտային միջֆազային (SEI) շերտի աճի քիմիական լարվածությունը:

6. Եզրակացություն. Ապածխածնազերծված ապագայի հիմքը

Խելացի մշտական ​​հոսանքի լիցքավորումը միայն էներգիայի տեղափոխման մասին չէ, այլև ինտելեկտի տեղափոխման։ Հանդես գալով որպես կամուրջ անկայուն վերականգնվող ցանցի և էներգիայի կուտակման շարժական միավորների նավատորմի միջև, այն ապահովում է 100% ապաածխածնացված էներգետիկ ցանցը իրականություն դարձնելու համար անհրաժեշտ համակարգումը։ Էներգիայի ապագան բաշխված է, ինտելեկտուալ և էլեկտրական։

(Նշում. Սա մոտավորապես 1400 բառ է։ Սա ընդլայնելու համար անհրաժեշտ կլինի OpenADR արձանագրությունների խորը ուսումնասիրություն, ինվերտորների տոպոլոգիայի որոշակի համեմատություններ և էլեկտրական ցանցերի կայունության մանրամասն Մոնտե Կառլո մոդելավորումներ 50% էլեկտրական ներթափանցման պայմաններում։)

7. Հաղորդակցման արձանագրություններ. Ցանցի «նեյրոնային ցանցը» (ISO 15118 և OCPP 2.0.1)

Որպեսզի ցանցային համակարգն աշխատի, յուրաքանչյուր լիցքավորիչ պետք է խոսի ընդհանուր լեզվով։

7.1 ISO 15118: Միացրեք և լիցքավորեք և V2G ձեռքսեղմումներ

Այս արձանագրությունը թույլ է տալիս տրանսպորտային միջոցին ավտոմատ կերպով նույնականացնել իրեն ցանցին: «Ձեռքսեղմման տրամաբանությունը» ներառում է.

• Վկայականի վրա հիմնված նույնականացում.Համոզվեք, որ մեքենան և լիցքավորիչը համապատասխանում են իրենց իսկ պահանջներին։
• Էներգիայի փոխանցման կառավարում.Թույլ տալով ցանցին բանակցել լիցքավորման սակագնի շուրջ՝ հիմնվելով իրական ժամանակի հզորության վրա։

7.2 OCPP 2.0.1. ՔՀԿ-ի հիմքը

Բաց լիցքավորման կետի արձանագրությունը (OCPP) թույլ է տալիս լիցքավորման կայանի օպերատորին կառավարել հազարավոր տարբեր սարքավորումներ մեկ վահանակից: 2.0.1 տարբերակը ներկայացրեց «Խելացի լիցքավորման» առաջադեմ հնարավորություններ, այդ թվում՝ ցանցի կողմից «գնային ազդանշաններ» ուղղակիորեն լիցքավորիչին ուղարկելու հնարավորությունը:

8. Միկրոցանցի հնարավորությունը. արևային + կուտակիչ + DCFC

Իսկապես ապաածխածնացված ցանցը ինքնաբուժվող միկրոցանց է։

8.1 Կղզիացման ֆիզիկա

Ցանցի լրիվ խափանման դեպքում, արևային և ստացիոնար կուտակիչներով հագեցած Smart DCFC կայանը կարող է «կղզի մտնել»՝ շարունակելով արտակարգ էլեկտրաէներգիա մատակարարել տրանսպորտային միջոցներին և մոտակա կարևորագույն ենթակառուցվածքներին: Սա պահանջում է «ցանց ձևավորող ինվերտորներ», որոնք կարող են սահմանել իրենց սեփական հաճախականությունը և լարման հղման համակարգը:

9. Ալգորիթմական գնային ազդանշաններ և սպառողի վարքագիծ. Վճարման «խաղերի տեսություն»

Ցանցային նվագախմբավորումը նույնքան վերաբերում է մարդու հոգեբանությանը, որքան էլեկտրոններին։«Խթանման ալգորիթմը».Ցանցի օպերատորը առաջարկում է $0.05/կՎտժ զեղչ, եթե օգտատերը թույլ է տալիս լիցքավորիչին «նվազեցնել» իր արագությունը գագաթնակետային ժամանակահատվածում: Ալգորիթմը պետք է հաշվարկի «օպտիմալ խթանը»՝ ապահովելու համար, որ բավարար թվով օգտատերեր մասնակցեն ցանցը կայունացնելուն՝ առանց զանգվածային դժգոհություն առաջացնելու:

10. Կիբերանվտանգություն ապաածխածնացված էլեկտրաէներգիայի ցանցի համար

Միլիոնավոր միացված լիցքավորիչների ցանցը հսկայական հարձակման հարթակ է։

• Միջնորդ մարդու (MitM) հարձակումներ.Հաքերների կողմից V2G վճարումների ընդհատման կանխարգելում։
• Ցանցի կայունության հարձակումներ.Ապահովել, որ չարամիտ անձը չկարողանա միաժամանակ «միացնել» քաղաքի բոլոր լիցքավորիչները, ինչը կհանգեցնի էլեկտրաէներգիայի լրիվ անջատման։

Ենթակայանի մակարդակում «օդային բացվածքներով» անվտանգության շերտերի նախագծումը ապագա ցանցի կազմակերպման ռազմավարության կարևորագույն բաղադրիչ է։

11. Եզրակացություն. Էլեկտրոնների սիմֆոնիայի նվագախմբումը

Ապաածխածնացված էլեկտրացանցի անցումը 21-րդ դարի ամենաբարդ ինժեներական մարտահրավերն է: Խելացի DC լիցքավորումը այս սիմֆոնիայի դիրիժորն է՝ ապահովելով, որ արևի և քամու անկայունությունը կատարյալ հավասարակշռված լինի ժամանակակից աշխարհի շարժունակության կարիքների հետ: Ինտելեկտի, գործիքավորման և առաջադեմ ֆիզիկայի միջոցով մենք կառուցում ենք ցանց, որը ոչ միայն ավելի կանաչ է, այլև ավելի դիմացկուն և հուսալի, քան երբևէ: