V2G potenciāla izpēte BESS integrētajos uzlādes mezglos

Ātrā atbilde

Transportlīdzekļa un tīkla (V2G) sistēma pārvērš novietotu elektrotransportlīdzekli par divvirzienu enerģijas resursu, kas var izvadīt enerģiju atpakaļ uzlādes mezglā, ēkā vai tīklā. BESS integrētā uzlādes mezglā V2G uzlādes stacionāri ...

Galvenie secinājumi

• V2G pārveido elektrotransportlīdzekļu akumulatorus par dispečerējamu krātuvi, kas papildina, nevis aizstāj stacionāro BESS uzlādes centrā.
• Reālistisks vērtību kopums apvieno enerģijas arbitrāžu, pieprasījuma un maksas samazināšanu un tīkla pakalpojumus — vienreizējas lietošanas V2G reti sevi attaisno.
• Lai nodrošinātu “Plug & Charge” un apkopotu dispečeru, divvirzienu uzlādes aparatūrai ir jāatbilst ISO 15118, DIN 70121 un OCPP 2.0.1 standartiem.
• Akumulatora degradācija, garantijas noteikumi un autoparka pieejamības līgumi ir trīs faktori, kas nosaka vai izjauc V2G programmas izstrādi.
• Pakāpeniska ieviešana — vispirms tikai BESS pakalpojumi, pēc tam V2G — aizsargā mezgla uzlādes darbības laiku, kamēr ieņēmumu modelis nobriest.

V2G iespēja ir reāla, taču kontekstam ir nozīme

Saskaņā ar nozares prognozēm, kas publicētas pēc IEA globālā elektrotransportlīdzekļu perspektīvas, paredzams, ka transportlīdzekļu un elektrotīkla tirgus pieaugs no aptuveni 2,5 miljardiem ASV dolāru 2025. gadā līdz vairāk nekā 18 miljardiem ASV dolāru līdz 2030. gadam. Šīs izaugsmes loģika ir vienkārša aritmētiska: moderna 80–100 kWh elektrotransportlīdzekļu baterija var uzglabāt vairāk enerģijas nekā daudzi komerciāli uzlādes centri patērē vienas pēcpusdienas pīķa laikā, un lielākā daļa autoparka transportlīdzekļu stāv dīkstāvē vairāk nekā 20 stundas dienā. Apvienojot visā depo, šīs dīkstāvē esošās baterijas veido virtuālu spēkstaciju (VPP) ar vairāku megavatstundu jaudu.

Problēma ir tā, ka tīklam pieslēgtie V2G ieņēmumi nav automātiski. Tie ir atkarīgi no trim konkrētai vietai raksturīgiem nosacījumiem: tarifu struktūras ar ievērojamām maksimālās/ārpus maksimālās slodzes starpībām, komunālo pakalpojumu vai pārvades sistēmas operatora programmas, kas apmaksā pieprasījuma reakciju vai frekvences regulēšanu, un autoparka operatora, kas ir gatavs garantēt pieejamības logus. BESS integrētais uzlādes mezgls eleganti atrisina trešo nosacījumu — stacionārais akumulators absorbē pēkšņas uzlādes slodzes risku, savukārt EMS izlemj, kuram aktīvam, transportlīdzeklim vai akumulatoram, jāreaģē uz dispečera signālu.

Ko V2G patiesībā dara uzlādes mezglā

V2G bieži tiek jaukts ar V2L (no transportlīdzekļa līdz ielādei) vai V2H (no transportlīdzekļa līdz mājām). Komerciālā uzlādes mezglā atšķirībai ir komerciāla nozīme:

• V2Lizlādes uz pārnēsājamu slodzi vai ierīci — nav mijiedarbības ar tīklu, nav uzskaites ieņēmumu.
• V2Hapgādā ēku aiz skaitītāja — noderīgi noturībai, bet ierobežoti ar vienu objektu.
• V2Geksportē jaudu pa skaitītāju uz tīklu vai kompensē paša centrmezgla mērīto pieprasījumu — vienīgā konfigurācija, kas monetizē enerģiju, izmantojot tarifus vai tīkla pakalpojumu tirgus.
• V2B (no transportlīdzekļa uz ēku)atrodas starp V2H un V2G: centra EMS izmanto transportlīdzekļu akumulatorus, lai samazinātu savas pieprasījuma maksas, kas ir visvērtīgākais un vismazākās berzes lietošanas gadījums lielākajā daļā mūsdienu uzlādes staciju.

Enerģijas plūsmas BESS centrā regulē EMS. Pēcpusdienas pīķa laikā EMS var vispirms izlādēt stacionāro akumulatoru, pēc tam izsaukt reģistrētos V2G transportlīdzekļus, kuru atiešanas laiks ir vairāk nekā divu stundu attālumā, un visbeidzot samazināt vai palēnināt neprioritāras uzlādes staciju darbību. Šī hierarhiskā dispečersistēma ir galvenā atšķirība starp BESS centru ar V2G un vienkāršu uzlādes staciju banku ar divvirzienu pieslēgvietām: centrs ir mikrotīkla dalībnieks, nevis pasīva slodze.

Kāpēc BESS centrmezgli ir dabiskas V2G mājvietas

Autostāvvietās izvietotas autonomas V2G uzlādes stacijas bieži vien sagādā vilšanos, jo nav vietējo enerģijas resursu, kas novērstu laika neatbilstības. Transportlīdzeklis var būt pieejams plkst. 10:00, bet pieprasījuma reakcijas notikums ir plkst. 17:00. Stacionārais akumulators [BESS integrētajā uzlādes stacijā](https://www.midapower.com/bess-charging-station/) absorbē šo laika risku: tas uzlādējas lētās ārpus sastrēgumstundās, izlādējas notikuma laikā un tiek uzlādēts no tīkla vai reģistrētiem transportlīdzekļiem, kad signāls beidzas.

Šī arhitektūras sinerģija rada izmērāmus darbības ieguvumus:

1. Garantēta nosūtīšanas jauda.BESS nodrošina jaudas līmeni, uz kuru komunālo pakalpojumu sniedzējs var paļauties; V2G sniedz papildu priekšrocības. Agregatori šo stabilitāti novērtē izdevīgi. 2.Augstāka lādētāja noslodze.Divvirzienu pieslēgvietas ir arī pilna ātruma līdzstrāvas uzlādes ierīces — tā pati 30–60 kW aparatūra gūst ieņēmumus no uzlādes dienas laikā un ieņēmumus no tīkla, kad transportlīdzekļi stāv dīkstāvē. 3.Samazinātas tīkla pieslēguma izmaksas.Centrmezgls, kas var no transportlīdzekļiem izvadīt 100–200 kW, kopā ar tā iebūvēto enerģijas taupīšanas sistēmu (BESS), var nodrošināt mazāka tīkla pakalpojumus, atliekot transformatoru modernizāciju, kas parasti izmaksā piecu līdz sešu ciparu summu. 4.Noturība kā pakalpojums.Elektroenerģijas padeves pārtraukuma gadījumā centrmezgls var izolēti darbināt kritiskās slodzes no kombinētā akumulatoru kopuma — šī funkcija arvien biežāk uzvar pašvaldību un autoceļu iepirkumos.

Vērtību kopums: no kurienes faktiski rodas V2G ieņēmumi

Ne visas vērtību plūsmas ir vienādas. Zemāk esošajā tabulā ir salīdzināti četri ieņēmumu mehānismi, kas pieejami V2G iespējotam BESS mezglam, ar reālistiskām cerībām 1 MWh klases vietai.

Praktiskais secinājums: pieprasījuma un maksas samazināšanas un jaudas programmas ir divas plūsmas, kas materializējas vispirms. Frekvences regulēšana rada sarežģītību (reakcijas laiks zem sekundes, pirmskvalifikācijas testēšana), un to vajadzētu ieviest tikai pēc tam, kad ir pārbaudīta EMS vadības cilpa.

Tehniskās priekšnosacījumi: standarti, aparatūra un vadība

V2G centrmezgla kvalitāte ir atkarīga no tā sadarbspējas steka. Pašreizējo divvirzienu uzlādes paaudzi definē trīs standarti:

• ISO 15118 (Pievieno un uzlādē):apstrādā drošu autentifikāciju un divvirzienu uzlādes plānošanu starp transportlīdzekli un lādētāju, izmantojot sakaru saiti.
• DIN 70121:līdzstrāvas ātrās uzlādes komunikācijas profils, ko lielākā daļa komerciālo V2G uzlādes staciju ievieš līdzās ISO 15118 standartam, lai nodrošinātu plašu transportlīdzekļu saderību.
• OCPP 2.0.1:lādētāja un tīkla protokols, kas pārraida DeviceModel un SmartCharging ziņojumus, kas nepieciešami centrālajai EMS vadībai, aizstājot ierobežoto OCPP 1.6J funkciju komplektu divvirzienu darbībai.

Tikpat izšķiroša ir aparatūras izvēle. MIDA [V2G uzlādes staciju](https://www.midapower.com/v2g-charger-station/) sērija ilustrē izmēru spektru, kas pašlaik pieejams centrmezglu izvietošanai:

Aiz lādētāja atrodas divvirzienu jaudas modulis — komponents, kas ar augstu efektivitāti pārveido akumulatora līdzstrāvas spriegumu atpakaļ maiņstrāvas tīkla enerģijā. MIDA ražo 20–45 kW V2G jaudas moduļus un 20–62,5 kW [divvirzienu maiņstrāvas-līdzstrāvas moduļus](https://www.midapower.com/ev-charging-module/), kas nozīmē, ka centrmezglu integratori var pielāgot moduļu skaitu objekta jaudas prasībām, nevis iegādāties pārāk lielus melnās kastes lādētājus. Modulāras divvirzienu jaudas norādīšana ir labākais risinājums nākotnes tīkla pakalpojumu prasībām: otra moduļa pievienošana skapim ir lētāka un ātrāka nekā visa lādētāja nomaiņa.

Reālistiska ekonomika un riski, kas operatoriem jānosaka cenā

Visizplatītākā V2G kļūda ir biznesa plāna veidošana, balstoties uz vienu ieņēmumu plūsmu. 50 kW transportlīdzeklis, kas izlādē akumulatoru 2 stundas dienā ar arbitrāžas starpību 0,15 USD/kWh, nopelna aptuveni 5400 USD gadā — reālu naudu, bet ne pārveidojošu, un tas patērē aptuveni 180 pilnus ciklus gadā no transportlīdzekļa akumulatora.

Trīs riski, kas dominē V2G ekonomikā:

1. Akumulatora degradācija.Katrs izlādes cikls veicina transportlīdzekļa akumulatora novecošanos. Līguma noteikumiem ir jākompensē transportlīdzekļa īpašniekam ciklu lietošana, parasti salīdzinot ar akumulatora ražotāja cikla garantiju. Nepieņemiet, ka OEM garantija attiecas uz V2G darbību — pārbaudiet dokumentu. 2.Autoparka pieejamība.Transportlīdzekļi vispirms ir ieņēmumu gūšanas aktīvi. Piegādes parka 17:00 dispečeru logs ir tieši tas, kad notiek pieprasījuma un reakcijas notikumi. Noslēdziet līgumus tikai par garantētajiem dīkstāves logiem un ļaujiet EMS uzskatīt transportlīdzekļa enerģiju par pārtraucamu. 3.Programmas ilgmūžība.Lietderīgās V2G programmas attīstās ātri. Strukturējiet aparatūru un EMS programmatūru tā, lai centrmezgls varētu pārslēgties no vienas programmas uz citu (vai uz tīru BESS darbību) bez atkārtotas apstrādes.

V2G gatava BESS centrmezgla izstrāde: praktiska secība

Operatoriem, kas novērtē V2G, jāievēro pakāpenisks ceļš, kas aizsargā uzlādes darbspējas laiku un kapitālu:

1. Vispirms izvietojiet BESS.[Integrēta BESS uzlādes stacija](https://www.midapower.com/integrated-bess-charger/) nodrošina uzlādes atbilstību pieprasījumam un noturību jau pirmajā dienā, bez jebkādas atkarības no transportlīdzekļa puses. 2.Izvēlieties divvirzienu savienojumam gatavu aparatūru.Norādiet lādētājus un barošanas moduļus ar ISO 15118 un OCPP 2.0.1 atbalstu, pat ja V2G reģistrācija sākas vēlāk. 3.Reģistrēt nebrīvē esošās flotes.Sāciet ar transportlīdzekļiem, kurus kontrolējat jūs — korporatīvajiem autoparkiem, nomas transportlīdzekļu grupām vai ilgtermiņa autostāvvietām —, kur pieejamības līgumi ir vienkārši. 4.Pievienojiet apkopotāju vai utilītprogrammu.Izmantojiet BESS, lai nostiprinātu piedāvāto jaudu; V2G pēc tam pievieno peļņas normu papildus garantētajai bāzes līnijai. 5.Uzraudzīt un līdzsvarot katru mēnesi.Izsekojiet ciklu lietojumu, ieņēmumus no katras plūsmas un uzlādes staciju darbības laiku. Pārbalansējiet dispečervadības noteikumus, mainoties tarifiem un programmām.

Šādi izstrādāts centrmezgls apvieno labāko no abām pasaulēm: stacionārās uzglabāšanas deterministisko ekonomiku šodien un transportlīdzekļu akumulatoru izvēles vērtību nākotnē, jo divvirzienu transportlīdzekļu un tīkla tirgi attīstās līdztekus.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir atšķirība starp V2G un V2H uzlādes mezglā?V2H apgādā ēku aiz skaitītāja, neeksportējot to uz tīklu, savukārt V2G eksportē enerģiju caur skaitītāju vai kompensē izmērīto pieprasījumu. Elektrotīklā V2B (transportlīdzekļa un ēkas) pieprasījuma samazināšana parasti ir visvērtīgākā un visvieglāk ieviešamā divvirzienu uzlādes versija.

2. Vai V2G bojā elektrotransportlīdzekļu akumulatorus?Papildu izlādes cikli veicina akumulatora novecošanos, taču ietekme ir neliela, ja tiek kontrolēts izlādes dziļums, temperatūra un ciklu skaits. Operatoriem ir jāapstiprina, ka transportlīdzekļa ražotāja (OEM) garantija attiecas uz V2G darbību, un jākompensē īpašniekiem ciklu izmantošana.

3. Vai V2G var aizstāt stacionāru BESS?Nē. V2G jauda ir pārtraucama un ir atkarīga no transportlīdzekļu klātbūtnes un reģistrēšanas. Stacionārā BESS nodrošina stabilu, vienmēr pieejamu jaudu; V2G ir papildinošs slānis, kas pievieno dispečējamu enerģiju ar zemām papildu izmaksām.

4. Kādi standarti ir jāatbalsta V2G lādētājiem?ISO 15118 standartam “Plug & Charge” un divvirzienu plānošanai, DIN 70121 standartam “DC” uzlādes sadarbspējai un OCPP 2.0.1 standartam “EMS vadītai vadībai”. Vecākām OCPP 1.6J ieviešanas versijām pilnīgai divvirzienu darbībai parasti ir nepieciešami programmaparatūras vai aparatūras jauninājumi.

5. Kādi jaudas līmeņi mūsdienās ir pieejami komerciālajam V2G?Komerciālo divvirzienu līdzstrāvas lādētāju jauda ir no 15 kW līdz 60 kW uz vienu portu. MIDA piedāvā 15–30 kW, 22–44 kW un 30–60 kW V2G uzlādes stacijas ar CCS un CHAdeMO savienotājiem, ko darbina 20–45 kW divvirzienu moduļi.

6. Kā BESS un V2G sadala dispečeru darba slodzi?Centra EMS prioritāri nosaka aktīvus: vispirms stacionāras baterijas (fiksētas), tad reģistrētas automašīnas ar zināmiem atiešanas laikiem (elastīgas), tad slodzes samazināšana. Šī hierarhija garantē pakalpojumu sniegšanu, vienlaikus maksimāli palielinot ieņēmumus.

7. Kāds ir ātrākais veids, kā sākt gūt ieņēmumus no V2G?Izvietojiet BESS integrētu uzlādes mezglu ar divvirzienu uzlādei gatavu aparatūru, reģistrējiet fiksētu floti un mērķējiet uz pieprasījuma un maksas samazināšanu, kā arī komunālo pakalpojumu jaudas programmu. Šīs divas plūsmas gūst peļņu dažu mēnešu laikā, pirms tiek slēgti sarežģītāki frekvences regulēšanas līgumi.