Aukštos įtampos BESS nuolatinės srovės įkrovimo ateities perspektyvos

Greitas atsakymas:Aukštos įtampos BESS nuolatinės srovės įkrovimas reiškia sistemas, kuriose akumuliatorių kaupimas veikia aukštos nuolatinės įtampos šynose – 800 V, 1000 V ir aukštesnėse iki 1500 V – tiesiogiai maitinančios didelės galios nuolatinės srovės įkroviklius, dažnai su nuolatinės srovės saulės energijos įėjimu, kad būtų galima tiekti 800 V ir 1000 V transporto priemonių platformas, kurių galia yra 350–600 kW ir didesnė. Technologijų pokytį lemia trys veiksniai: transporto priemonių architektūros, pereinančios nuo 400 V iki 800 V / 1000 V (tai leidžia 10–80 % įkrauti per mažiau nei 15 minučių), nuolatinės srovės sujungimo efektyvumo padidėjimas (panaikinant du AC-DC konvertavimo etapus ir padidinant abipusį efektyvumą iki 95 % ir daugiau), ir skysčiu aušinama įkrovimo įranga, kuri nuolat palaiko daugiau nei 500 A srovę. Iki 2028 m. dauguma naujų greitkelių klasės įkroviklių bus pastatyti ant 1000 V nuolatinės srovės BESS platformų, o sunkvežimių megavatų įkrovimo (MCS) pajėgumas sieks 1250 A ir 3,75 MW per įkrovimo seansą.

Svarbiausios išvados:

• Transporto priemonių platformos pereina nuo 400 V prie 800 V / 1000 V, todėl įkrovikliai turi atitikti įtampą, kad būtų išvengta įtampos sumažėjimo ir įkrovimo greičio sumažėjimo.
• Nuolatinės srovės BESS architektūra pašalina du konversijos etapus, padidindama sistemos efektyvumą iki 95 % ir daugiau, bei sumažindama šilumos ir energijos nuostolius greitkelių aikštelėse.
• Skysčio aušinimas yra būtinas, kai galia didesnė nei maždaug 300 kW: jis palaiko daugiau nei 500 A nuolatinę srovę per jungtis ir kabelius, kurių oro aušinimas negali valdyti.
• Standartai konsoliduojami pagal ISO 15118-20 (dvikryptis ir „Plug & Charge“), Šiaurės Amerikoje diegiamas NACS ir MCS, skirtas sunkiasvorių sunkvežimių įkrovimui.
• Ateičiai pritaikytas aikštelės projektavimas reiškia 1000 V nuolatinės srovės magistralių, skysčiu aušinamos įrangos ir modulinių maitinimo blokų, kuriuos galima išplėsti iki megavatų galios, statybą.

Įtampos lenktynės: nuo 400 V iki 1000 V+ transporto priemonių platformų

Kiekvienos transporto priemonės akumuliatorių blokas turi nominalią įtampą, kuri lemia tam tikrai įkrovimo galiai reikalingą srovę. Esant 400 V įtampai, norint tiekti 350 kW galią, reikia maždaug 875 A – srovės, kuri sukelia didžiulį laidininkų įkaitimą ir jungčių susidėvėjimą. Esant 800 V įtampai, tai pačiai galiai reikia tik ~440 A, o esant 1000 V – tik ~350 A. Dėl šios priežasties beveik kiekvienas didžiausias originalios įrangos gamintojas (OEM) 2021–2025 m. pristatė 800 V platformas (keli paskelbė apie 900–1000 V architektūras) ir kodėl įkrovimo infrastruktūra turi atitikti šiuos standartus: 400 V klasės įkroviklis, tiekiantis energiją 800 V transporto priemonei, sumažina savo galią arba jam reikia nuolatinės srovės konvertavimo, todėl prarandamas greitis ir efektyvumas.

Praktiškai naujų įrenginių kūrėjams tai reiškia, kad nuo pirmos dienos naujos instaliacijos turėtų būti pritaikytos 1000 V išėjimo įtampai. 1000 V įtampos įkrovikliai skirti visam mišriam transporto priemonių parkui – 400 V, 800 V ir 1000 V transporto priemonėms – derinant sesijos įtampą pagal ISO 15118 standartą, o 500 V įtampos senoji įranga lieka be įtampos, kai transporto priemonių parkas pereina į aukštesnę įtampą.

Kodėl aukštos įtampos BESS keičia statybvietės projektavimo lygtį

Aukštos įtampos BESS magistralė yra ne tik didesnė baterija; ji pakeičia objekto elektros architektūrą. Tradicinės stotelės įkroviklyje konvertuoja kintamąją tinklo energiją į nuolatinę srovę, taip sunaudodamos 3–6 % kiekvienos konversijos ir apkraudamos tinklo jungtį. Aukštos įtampos nuolatinės srovės konstrukcijoje baterija ir saulės baterijų masyvas maitina bendrą 1000 V nuolatinės srovės magistralę, o įkrovikliai tiesiogiai ima nuolatinę srovę, taip pašalinant du pilno konversijos etapus (kintamoji-nuolatinė srovė saulės pusėje ir kelias iš tinklo į įkroviklį). Išmatuotas rezultatas yra 92–95 % abipusio kelionės efektyvumas, palyginti su 85–90 % kintamosios srovės ekvivalentais, be to, mažesnis transformatoriaus ir skirstomųjų įrenginių dydis, siekiant tos pačios tiekiamos energijos.

Aukštos įtampos šynos taip pat sumažina laidininkų skaičių ir nuostolius proporcingai įtampai. 1500 V nuolatinės srovės šyna perduoda tą pačią galią, kurios srovė yra du trečdaliai mažesnė nei 1000 V šynos, todėl tarp paskirstytų akumuliatorių blokų ir įkroviklių galima nutiesti ilgesnius kabelius – tai lemiamas pranašumas greitkelių aikštelėse, kur akumuliatorių spintos yra 50–100 metrų atstumu nuo įkrovimo aikštelių. Štai kodėl 1500 V klasės BESS tampa standartu konteinerinėje saugykloje ir kodėl aukščiausios klasės MIDA produktų linijoje – [padalinto tipo nuolatinės srovės greitojo įkrovimo sistemos](https://www.midapower.com/400kw-500kw-split-dc-charging-systems-ccs-gbt-ev-charger-station-super-charger-pile-product/) nuo 360 kW iki 1680 kW – naudojamas aukštos įtampos nuolatinės srovės paskirstymas, siekiant padidinti galią nepadauginant varinių kabelių.

Nuolatinės srovės architektūros: nuostolių mažinimas šaltinyje

Nuolatinės srovės jungtis reiškia, kad fotovoltinė matrica (jei yra), akumuliatorius ir įkrovikliai jungiami prie bendros nuolatinės srovės magistralės, o vienas prie tinklo prijungtas kintamosios-nuolatinės srovės keitiklis valdo objekto grynąjį energijos mainus su komunaliniu tiekėju. Ši architektūra suteikia tris sudėtinius privalumus:

1. Didesnis saulės energijos panaudojimas.Fotovoltinė energija tiesiogiai patenka į akumuliatorių arba transporto priemones be tarpinio konvertavimo, todėl autonominės saulės energijos ir kaupimo stotys veikia su maždaug 95 % plokščių energijos, skirtos naudingam darbui. 2.Mažesni paklausos mokesčiai.Akumuliatorius išlygina kintamosios srovės pusės importą, o nuolatinės srovės magistralė kompensuoja neatitikimą tarp saulės energijos gamybos, akumuliatoriaus būsenos ir įkrovimo apkrovos. 3.Paprastesnė galios elektronika.Mažiau keitiklio pakopų reiškia mažiau gedimo taškų, mažesnes aušinimo apkrovas ir mažesnį pėdsaką vienam įrengtam kilovatui.

MIDA [integruotos energijos kaupimo įkrovimo stotelės](https://www.midapower.com/energy-storage-charging-station) – nuo ​​[200 kWh/120 kW autonominių saulės baterijų MPPT](https://www.midapower.com/200kwh-120kw-mobile-ev-charger-off-grid-solar-mppt-dc-fast-charging-station-product/) iki [482 kWh/320 kW](https://www.midapower.com/320kw-482kwh-bess-charger-mobile-ev-charging-station-energy-storage-system-product/) ir 625 kWh/400 kW konfigūracijų – įgyvendina būtent šią nuolatinės srovės sujungtą topologiją. MPPT saulės energijos įvestis ir akumuliatorius dalijasi nuolatinės srovės magistrale su įkroviklio maitinimo bloku, todėl šios sistemos gali veikti visiškai autonomiškai, tuo pačiu užtikrindamos visišką greitojo įkrovimo našumą.

Skysčio aušinimas: megavatų klasės įkrovimo įgalintojas

Srovės tankis yra fizinė riba, prie kurios atsitrenkia didelės galios įkrovimas. Oru aušinamų jungčių ir kabelių srovės stipris yra maždaug 250–350 A, kol šiluma ir kabelio svoris tampa nevaldomi; viršijus šią ribą, jungtis per kelias minutes pasiekia termines ribas ir turi sumažinti savo galią. Aušinimas skysčiu pakeičia lygtį, nes aušinimo skystis cirkuliuoja per kabelio apvalkalą ir jungties korpusą, pašalindamas šilumą iš šaltinio. Skysčiu aušinamos įkrovimo sistemos nuolat palaiko 500–600 A srovę, o MCS jungtys siekia 1250 A.

Stoties projektavimo pasekmės yra struktūrinės:

• Nuolatinė didelė galia be įtampos kritimo.Skysčiu aušinama 600–1080 kW stotis vasaros karštyje gali tiekti visą galią per vieną iš eilės vykstančius šildymo seansus, o oru aušinamų atitikmenų galia sumažėja 20–40 %.
• Plonesni, lengvesni kabeliai.500 A skysčiu aušinamas kabelis sveria maždaug perpus mažiau nei oru aušinamas tokio paties stiprumo kabelis, todėl vairuotojams pagerėja ergonomika – tai tikrasis pritaikymo veiksnys kasdienio naudojimo transporto parkuose ir greitkelių aikštelėse.
• Skysčiu aušinami galios moduliai.Patys keitiklių moduliai (40–125 kW klasės) yra aušinami skysčiu, todėl galima pasiekti didelį modulių tankį, kurio reikia megavatų klasės spintoms. MIDA 40 kW / 60 kW / 75 kW / 125 kW [skysčiu aušinami galios moduliai](https://www.midapower.com/40kw-dc-bus-input-1000v-dc-dc-ev-charging-module-liquid-cooled-power-module-product/) maitina geriausius įkrovimo įrenginius.

Aukštos įtampos nuolatinės srovės ir skysčio aušinimo derinys leidžia fiziškai realizuoti nuo 600 kW iki 1 MW+ galios objektus vienoje spintelių linijoje, o būtent šia kryptimi juda rinka, nes masiškai pasirodo 800 V sunkvežimiai ir aukščiausios klasės keleiviniai elektromobiliai.

Standartai, formuojantys kitą dešimtmetį

Aukštosios įtampos ateitį apibrėžia trys standartų šeimos, ir viešųjų pirkimų specifikacijose jos turėtų būti aiškiai nurodytos:

ISO 15118-20 ir MCS konvergencija yra svarbi, nes ji standartizuoja megavatų sesijų duomenų sluoksnį: autentifikavimas, matavimas ir dvikryptis energijos srautas derinami skaitmeniniu būdu, o tai yra būtina sąlyga tiek V2G pajamoms, tiek kelių MW sunkvežimių įkrovimo mazgams. Tuo tarpu NACS diegimas Šiaurės Amerikoje reiškia, kad jungtys turi būti paruoštos NACS naujoje JAV skirtoje įrangoje, o CCS2 išlieka numatytuoju Europoje – regioniniu skirtumu, kurį modulinės, daugiastandartės įkroviklių šeimos apdoroja be perprojektavimo.

Technologijų apžvalga: kas ateis iki 2028 m.

Trajektorija nuo šiandien iki 2028 m. matoma tiekėjų veiksmų planuose ir standartiniuose darbo srautuose:

Iš to išplaukia dvi planavimo išvados. Pirma, objekto elektros energijos infrastruktūra (transformatoriai, skirstomieji įrenginiai, vamzdžiai) turėtų būti parinkta 2030 m., o ne 2026 m. parkui – skirstomųjų įrenginių modernizavimas yra 3–5 kartus brangesnis nei per didelis jų dydis statybos metu. Antra, akumuliatorių ir įkroviklių įranga turėtų būti parenkama iš modulinių šeimų, kurios priima aukštesnės įtampos modulius ir skysčiu aušinamus atnaujinimus, kad objekto kaupimo ir maitinimo sistemos vystytųsi kartu su parku, o ne būtų keičiamos kartu su juo.

Jūsų investicijų ateities užtikrinimas: kontrolinis sąrašas

Kūrėjai gali užsitikrinti aukštos įtampos ateitį priimdami penkis specifikacijų sprendimus:

1. Nurodykite 1000 V nuolatinės srovės įkroviklius(dvejopo standarto CCS2/NACS arba rinkos poreikius atitinkanti) visoms naujoms keleivių ir orlaivių parko aikštelėms. 2.Pasirinkite nuolatinės srovės jungties BESSsu bendra nuolatinės srovės magistrale saulės baterijoms, akumuliatoriams ir įkrovikliams, siekiant 5–10 % efektyvumo pranašumo. 3.Privalomi skysčiu aušinami maitinimo moduliai ir jungtysbet kurioje vietoje, kurioje galia didesnė nei 300 kW, kad būtų išvengta galios mažinimo vasarą. 4.Tinklo infrastruktūros dydis turėtų atitikti 1,5–2 kartus didesnį pradinį pajėgumąabsorbuoti megavatų galios padidinimus nekeičiant skirstomųjų įrenginių. 5.Pasirinkite modulines BESS platformaskurio šynos įtampą ir maitinimo blokus galima atnaujinti iki 1500 V ir MCS klasės išėjimo.

Aukštos įtampos BESS nuolatinės srovės įkrovimo ateities perspektyvos nėra spekuliatyvios; jas jau galima išmatuoti transporto priemonių platformų pristatymuose, įkroviklių pristatymuose ir standartiniuose darbo srautuose. Šiandien suprojektuotos 1000 V nuolatinės srovės sujungtos, skysčiu aušinamos, modulinės platformos bus konkurencingos 2030 m. ir uždirbs pajamas iš tinklo paslaugų, kol likusi rinkos dalis atsigaus.

DUK

1. Kas yra aukštos įtampos BESS nuolatinės srovės įkrovimas?Tai architektūra, kurioje akumuliatorių kaupimas veikia aukštos įtampos nuolatinės srovės magistralėje (800–1500 V), kuri tiesiogiai maitina nuolatinės srovės įkroviklius – dažnai su nuolatine srove sujungtomis saulės baterijomis – ir leidžia įkrauti nuo 350 kW iki megavatų galios su mažesniais konversijos nuostoliais.

2. Kodėl transporto priemonės įtampa yra svarbi įkrovimo infrastruktūrai?Didesnė transporto priemonės įtampa (800 V / 1000 V) tiekia tą pačią galią esant mažesnei srovei, taip sumažinant šilumos išsiskyrimą ir nuostolius; įkrovikliai turi atitikti transporto priemonės įtampą, kad būtų išvengta įtampos mažinimo ar konversijos nuostolių.

3. Koks yra nuolatinės srovės jungties BESS efektyvumo pranašumas?Nuolatinės srovės jungtis panaikina du AC-DC konvertavimo etapus, todėl kėlimo sistemos efektyvumas per visą kelią sumažėja nuo maždaug 85–90 % (AC jungtis) iki 92–95 % (DC jungtis).

4. Kodėl didelės galios įkrovimui būtinas aušinimas skysčiu?Viršijus ~300 kW, oro aušinimas negali išlaikyti srovės per kabelius ir jungtis; skysčio aušinimas pašalina šilumą šaltinyje, užtikrindamas 500–600 A nuolatinę išvestį nesumažinant galios.

5. Kas yra MCS ir kada tai bus svarbu?Megavatų įkrovimo sistema (iki 1250 A, 3,75 MW per įkrovimo seansą) yra „CharIN/IEC“ standartas, skirtas sunkiasvorių sunkvežimių įkrovimui; ji perkelia greitkelių koridorius nuo 350 kW iki megavatų klasės galios, elektriniams sunkvežimiams plečiantis.

6. Ar šiandien turėčiau pirkti 1000 V ar 1500 V BESS?Daugumoje elektromobilių įkrovimo stotelių dabartiniam ir artimiausiu metu planuojamam parkui skirta 1000 V sistema; operatoriai, planuojantys konteinerių arba sunkvežimių infrastruktūrą, turėtų patikrinti platformos galimybes atnaujinti autobusų įkrovimo stotelę iki 1500 V įtampos.

7. Ar ateityje dominuos NACS ar CCS2?NACS yra faktinis standartas naujoms Šiaurės Amerikos įkrovos vietoms, o CCS2 dominuoja Europoje; daugiastandartiniai įkrovikliai, palaikantys abu šiuos standartus ir ISO 15118-20, yra saugus pasirinkimas pasauliniams operatoriams.