V2G potencialo tyrinėjimas BESS integruotuose įkrovimo mazguose

Greitas atsakymas

„Vehicle-to-grid“ (V2G) technologija paverčia stovinčią elektromobilį dvikrypčiu energijos šaltiniu, kuris gali iškrauti energiją atgal į įkrovimo centrą, pastatą arba tinklą. Integruotame BESS įkrovimo centre V2G įkrovikliai veikia kartu su stacionaria akumuliatorių energijos kaupimo sistema pagal vieną energijos valdymo sistemą (EMS), todėl centras gali sumažinti didžiausią paklausą, užfiksuoti energijos arbitražo skirtumus ir parduoti tinklo paslaugas neprarandant įkrovimo prieinamumo. Šiandien praktinėje architektūroje naudojami dvikrypčiai nuolatinės srovės įkrovikliai (15–60 kW vienam prievadui), ISO 15118 „Plug & Charge“ ryšys ir OCPP 2.0.1 valdymas. V2G nepakeičia BESS – jis išplečia centro dispečerinį pajėgumą mažomis papildomomis sąnaudomis. Operatoriai turėtų laikyti V2G papildomu pajamų šaltiniu, o ne atskiru verslo atveju, ir teikti pirmenybę vietoms, kuriose transporto priemonių parkai, tarifai ir komunalinės programos sukuria nuspėjamus iškrovimo laikotarpius.

Svarbiausios išvados

• V2G paverčia elektromobilių baterijas reguliuojamo dydžio saugykla, kuri papildo, o ne pakeičia stacionarią BESS įkrovimo centre.
• Realistiškas vertės paketas apjungia energijos arbitražą, paklausos ir mokesčių mažinimą bei tinklo paslaugas – vienkartinio naudojimo V2G retai kada pateisina save.
• Dvipusio įkrovimo įranga turi atitikti ISO 15118, DIN 70121 ir OCPP 2.0.1 standartus, kad būtų galima teikti „Plug & Charge“ ir apibendrintą siuntimą.
• Akumuliatoriaus veikimo sutrikimas, garantijos sąlygos ir transporto priemonių parko prieinamumo sutartys yra trys veiksniai, lemiantys V2G programos dizainą arba jo nesėkmę.
• Laipsniškas diegimas – pirmiausia tik BESS paslaugos, po to V2G – apsaugo mazgo įkrovimo laiką, kol bręsta pajamų modelis.

V2G galimybė reali, bet svarbus kontekstas

Remiantis pramonės prognozėmis, paskelbtomis po TEA pasaulinės elektromobilių apžvalgos, prognozuojama, kad transporto priemonių įkrovimo iš elektros tinklo rinka išaugs nuo maždaug 2,5 mlrd. JAV dolerių 2025 m. iki daugiau nei 18 mlrd. JAV dolerių iki 2030 m. Šio augimo logika paprasta: moderni 80–100 kWh elektromobilių baterija gali sukaupti daugiau energijos nei daugelis komercinių įkrovimo stočių sunaudoja per vieną popietės piką, o dauguma transporto priemonių parkų stovi nenaudojamos daugiau nei 20 valandų per dieną. Sudėjus jas į depą, šios nenaudojamos baterijos sudaro virtualią elektrinę (VPP), kurios galia siekia kelias megavatvalandes.

Esmė ta, kad prie tinklo prijungtos V2G pajamos nėra automatinės. Jos priklauso nuo trijų konkrečiai vietai būdingų sąlygų: tarifų struktūros su reikšmingais piko ir ne piko laiko skirtumais, komunalinių paslaugų arba perdavimo sistemos operatoriaus programos, kuri apmoka už paklausos valdymą arba dažnio reguliavimą, ir transporto priemonių parko operatoriaus, norinčio garantuoti prieinamumo langus. Integruotas BESS įkrovimo mazgas elegantiškai išsprendžia trečiąją sąlygą – stacionari baterija sugeria staigios įkrovimo apkrovos riziką, o EMS nusprendžia, kuris turtas, transporto priemonė ar baterija turėtų reaguoti į dispečerinį signalą.

Ką V2G iš tikrųjų veikia įkrovimo centre

V2G dažnai painiojamas su V2L (nuo transporto priemonės iki krovinio) arba V2H (nuo transporto priemonės iki namų). Komerciniame įkrovimo centre šis skirtumas yra svarbus komerciniu požiūriu:

• V2Lišleidimai į nešiojamą apkrovą ar prietaisą – nėra sąveikos su tinklu, nėra apskaitytų pajamų.
• V2Hmaitina pastatą už skaitiklio – naudinga atsparumui, bet apsiriboja vienu objektu.
• V2Geksportuoja energiją per skaitiklį į tinklą arba kompensuoja paties mazgo matuojamą paklausą – vienintelė konfigūracija, kuri monetizuoja energiją per tarifus arba tinklo paslaugų rinkas.
• V2B (transporto priemonė–pastatas)yra tarp V2H ir V2G: mazgo EMS naudoja transporto priemonių akumuliatorius, kad sumažintų savo paties įkrovimo poreikius, o tai yra vertingiausias ir mažiausios trinties atvejis daugumoje šiandieninių įkrovimo stotelių.

Energijos srautus BESS mazge reguliuoja EMS. Popietinio piko metu EMS gali pirmiausia iškrauti stacionarų akumuliatorių, tada iškviesti užregistruotas V2G transporto priemones, kurių išvykimo laikas yra daugiau nei už dviejų valandų, ir galiausiai apriboti arba sulėtinti neprioritetinių įkroviklių veikimą. Šis hierarchinis paskirstymas yra pagrindinis skirtumas tarp BESS mazgo su V2G ir paprastos įkroviklių banko su dvikrypčiais prievadais: mazgas yra mikro tinklo dalyvis, o ne pasyvi apkrova.

Kodėl BESS centrai yra natūralūs V2G namai

Autonominiai V2G įkrovikliai, įrengti automobilių stovėjimo aikštelėse, dažnai nuvilia, nes nėra vietinio energijos šaltinio, kuris padengtų laiko neatitikimus. Transporto priemonė gali būti prieinama 10:00 val., tačiau paklausos valdymo įvykis įvyksta 17:00 val. Stacionari baterija [BESS integruotoje įkrovimo stotelėje](https://www.midapower.com/bess-charging-station/) sugeria šią laiko riziką: ji įkraunama pigiomis ne piko valandomis, išsikrauna įvykio metu ir yra įkraunama tinklo arba užregistruotų transporto priemonių, kai signalas baigiasi.

Ši architektūrinė sinergija sukuria išmatuojamą veiklos naudą:

1. Garantuotas dispečerinis pajėgumas.BESS suteikia energijos lygį, kuriuo komunalinių paslaugų įmonė gali pasikliauti; V2G prideda privalumų. Agregatoriai šį patikimumą vertina palankiai. 2.Didesnis įkroviklio naudojimas.Dvikrypčiai prievadai taip pat yra viso greičio nuolatinės srovės įkrovikliai – ta pati 30–60 kW įranga gauna įkrovimo pajamas dienos metu ir pajamas iš tinklo, kai transporto priemonės stovi nenaudojamos. 3.Sumažinta elektros tinklo prijungimo kaina.Elektros mazgas, galintis iš transporto priemonių tiekti 100–200 kW energijos, kartu su savo elektros energijos tiekimo sistema (BESS), gali teikti mažesnio masto tinklo paslaugas, atkuriant transformatorių atnaujinimo, kuris paprastai kainuoja penkiaženklę ar šešiaženklę sumą, poreikį. 4.Atsparumas kaip paslauga.Nutrūkus elektros tiekimui, mazgas gali izoliuotai maitinti kritines apkrovas iš bendro akumuliatorių telkinio – ši funkcija vis dažniau laimi savivaldybių ir greitkelių konkursus.

Vertės analizė: iš kur iš tikrųjų gaunamos V2G pajamos

Ne visi vertės srautai yra vienodi. Žemiau esančioje lentelėje palyginami keturi pajamų mechanizmai, prieinami V2G palaikančiam BESS centrui, su realiais lūkesčiais 1 MWh klasės objektui.

Praktinė išvada: paklausos ir mokesčių mažinimo bei pajėgumų programos yra dvi kryptys, kurios įgyvendinamos pirmiausia. Dažnio reguliavimas padidina sudėtingumą (reagavimas per mažiau nei sekundę, išankstiniai kvalifikaciniai bandymai) ir turėtų būti taikomas tik po to, kai patikrinama EMS valdymo grandinė.

Techniniai reikalavimai: standartai, aparatinė įranga ir valdymas

V2G mazgas yra toks geras, koks yra jo sąveikumo paketas. Dabartinę dvipusio įkrovimo kartą apibrėžia trys standartai:

• ISO 15118 (Prijunkite ir įkraukite):tvarko saugią autentifikaciją ir dvipusį įkrovimo planavimą tarp transporto priemonės ir įkroviklio per ryšio jungtį.
• DIN 70121:Daugumoje komercinių V2G įkroviklių naudojamas nuolatinės srovės greitojo įkrovimo ryšio profilis kartu su ISO 15118 standartu, kad būtų užtikrintas platus transporto priemonių suderinamumas.
• OCPP 2.0.1:Įkroviklio ir tinklo protokolas, kuris perduoda „DeviceModel“ ir „SmartCharging“ pranešimus, reikalingus centrinei EMS valdymui, pakeičiantis ribotą OCPP 1.6J funkcijų rinkinį dvikrypčiam veikimui.

Aparatinės įrangos pasirinkimas yra ne mažiau svarbus. MIDA [V2G įkrovimo stotelių](https://www.midapower.com/v2g-charger-station/) linija iliustruoja šiuo metu galimą skirstymo taškų diegimo dydžių spektrą:

Už įkroviklio yra dvikryptis maitinimo modulis – komponentas, kuris dideliu efektyvumu konvertuoja nuolatinę akumuliatoriaus įtampą atgal į kintamosios srovės tinklo energiją. MIDA gamina 20–45 kW V2G maitinimo modulius ir 20–62,5 kW [dvikrypčius AC-DC modulius] (https://www.midapower.com/ev-charging-module/), o tai reiškia, kad šakotuvų integratoriai gali pritaikyti modulių skaičių prie objekto energijos poreikių, užuot pirkę per didelius „juodosios dėžės“ tipo įkroviklius. Modulinio dvikrypčio maitinimo nurodymas yra geriausia apsauga nuo būsimų tinklo paslaugų reikalavimų: pridėti antrą modulį prie spintelės yra pigiau ir greičiau nei pakeisti visą įkroviklį.

Realistinė ekonomika ir rizika, kurią operatoriai turi įkainoti

Dažniausia V2G klaida – verslo plano kūrimas remiantis vienu pajamų srautu. 50 kW transporto priemonė, kuri per dieną 2 valandas iškrauna akumuliatorių su 0,15 USD/kWh arbitražo skirtumu, per metus uždirba maždaug 5 400 USD – tai realūs pinigai, bet ne transformuojantys, ir per metus sunaudoja maždaug 180 pilnų ciklų iš transporto priemonės akumuliatoriaus.

Trys rizikos, dominuojančios V2G ekonomikoje:

1. Baterijos degradacija.Kiekvienas iškrovimo ciklas prisideda prie automobilio akumuliatoriaus senėjimo. Sutarties sąlygos turi kompensuoti transporto priemonės savininkui už ciklų naudojimą, paprastai lyginant su akumuliatoriaus gamintojo ciklo gyvavimo garantija. Nemanykite, kad originalios įrangos gamintojo garantija apima V2G veikimą – patikrinkite dokumentą. 2.Autoparko prieinamumas.Transporto priemonės pirmiausia yra pajamų šaltinis. Transporto priemonių parko 17:00 val. išsiuntimo langas yra būtent tas laikas, kai įvyksta paklausos valdymo įvykiai. Sudarykite sutartis tik dėl garantuotų prastovų langų ir leiskite energijos tiekimo sistemai transporto priemonių energiją laikyti pertraukiama. 3.Programos ilgaamžiškumas.Komunalinės V2G programos sparčiai vystosi. Sukurkite tokią aparatinę ir EMS programinę įrangą, kad centras galėtų perjungti iš vienos programos į kitą (arba į gryną BESS veikimą) be pakartotinio darbo.

V2G pritaikyto BESS mazgo projektavimas: praktinė seka

Operatoriai, vertinantys V2G, turėtų laikytis etapų, kurie apsaugotų įkrovimo laiką ir kapitalą:

1. Pirmiausia įdiekite BESS.[Integruotas BESS įkroviklis](https://www.midapower.com/integrated-bess-charger/) užtikrina įkrovimą pagal poreikį ir atsparumą nuo pirmos dienos, be jokių transporto priemonės pusės priklausomybių. 2.Pasirinkite dvikryptę įrangą.Nurodykite įkroviklius ir maitinimo modulius su ISO 15118 ir OCPP 2.0.1 palaikymu, net jei V2G registracija prasidės vėliau. 3.Užregistruoti nelaisvėje laikomus laivynus.Pradėkite nuo transporto priemonių, kurias kontroliuojate – įmonių parkų, nuomos grupių ar ilgalaikio stovėjimo aikštelių – kur prieinamumo sutartys yra paprastos. 4.Prijunkite agregatorių arba paslaugų programą.Naudokite BESS, kad sustiprintumėte siūlomą pajėgumą; V2G tada prideda maržą prie garantuotos bazinės ribos. 5.Stebėkite ir koreguokite balansą kas mėnesį.Stebėkite ciklų naudojimą, pajamas pagal srautą ir įkroviklių veikimo laiką. Pakeiskite dispečerinių taisyklių balansą, kai keičiasi tarifai ir programos.

Tokiu būdu suprojektuotas mazgas apjungia geriausias abiejų pasaulių savybes: šiandieninę stacionarios energijos kaupimo ekonomiką ir ateities automobilių akumuliatorių vertę, nes dvikryptės transporto priemonės ir tinklo rinkos bręsta kartu.

DUK

1. Kuo skiriasi V2G ir V2H įkrovimo mazge?V2H tiekia energiją pastatui už skaitiklio, neeksportuodamas jos į tinklą, o V2G eksportuoja energiją per skaitiklį arba kompensuoja išmatuotą paklausą. Elektros mazge V2B (nuo transporto priemonės iki pastato) paklausos mažinimas paprastai yra vertingiausia ir lengviausiai įgyvendinama dvikrypčio įkrovimo versija.

2. Ar V2G kenkia elektromobilių akumuliatoriams?Papildomi iškrovimo ciklai prisideda prie akumuliatoriaus senėjimo, tačiau poveikis yra nedidelis, kai kontroliuojamas iškrovimo gylis, temperatūra ir ciklų skaičius. Operatoriai turi patvirtinti, kad transporto priemonės originalios įrangos gamintojo garantija apima V2G veikimą, ir kompensuoti savininkams už ciklų naudojimą.

3. Ar V2G gali pakeisti stacionarų BESS?Ne. V2G pajėgumai yra pertraukiami ir priklauso nuo to, ar transporto priemonės yra vietoje ir užregistruotos. Stacionari BESS užtikrina nuolatinius, visada prieinamus pajėgumus; V2G yra papildomas sluoksnis, kuris prideda dispečerinę energiją už mažą padidėjimo kainą.

4. Kokius standartus turi palaikyti V2G įkrovikliai?ISO 15118 – „Plug & Charge“ ir dvikrypčiam planavimui, DIN 70121 – nuolatinės srovės įkrovimo sąveikumui ir OCPP 2.0.1 – EMS valdomam valdymui. Senesnėms OCPP 1.6J diegimo versijoms paprastai reikia atnaujinti programinę-aparatinę arba aparatinę įrangą, kad būtų galima visiškai veikti dvikrypčiu režimu.

5. Kokie galios lygiai šiandien prieinami komerciniam V2G?Komercinių dvikrypčių nuolatinės srovės įkroviklių vieno prievado galia yra nuo 15 kW iki 60 kW. MIDA siūlo 15–30 kW, 22–44 kW ir 30–60 kW V2G įkrovimo stoteles su CCS ir CHAdeMO jungtimis, maitinamas 20–45 kW dvikrypčių modulių.

6. Kaip BESS ir V2G paskirsto dispečerinio darbo krūvį?Centro EMS prioritetizuoja turtą: pirmiausia stacionariai įkraunamos baterijos (tvirta), tada užregistruotos transporto priemonės su žinomu išvykimo laiku (lanksti), o galiausiai – apkrovos apribojimas. Ši hierarchija garantuoja paslaugų teikimą, kartu maksimaliai padidinant pajamas.

7. Koks yra greičiausias būdas pradėti generuoti V2G pajamas?Įrengti integruotą BESS įkrovimo centrą su dvikrypčiu įkrovimu paruošta įranga, užregistruoti fiksuotą įkrovimo stotį ir siekti sumažinti paklausą pagal mokesčius bei įgyvendinti komunalinių paslaugų pajėgumų programą. Šie du srautai bus pelningi per kelis mėnesius, prieš pradedant sudaryti sudėtingesnes dažnio reguliavimo sutartis.