Pielāgoti BESS risinājumi elektrokravas automašīnu uzlādes stacijām

Ātrā atbilde

Autoparku operatoriem, kas elektrificē lieljaudas kravas automašīnas, akumulatora enerģijas uzkrāšanas sistēma (BESS) ir atšķirība starp depo, kas nosūta pēc grafika, un tādu, kas apstājas pie vārtiem. Pielāgots BESS risinājums apvieno stacionāru akumulatoru bloku (parasti no 200 kWh līdz 2 MWh+) ar jaudīgām līdzstrāvas lādētājām (no 120 kW līdz 960 kW+), lai objekts varētu nodrošināt megavatu klases uzlādes sesijas, negaidot tīkla modernizāciju. Pareiza konfigurācija, ko nosaka autoparka darba cikls, ierašanās klasterizācija un pieejamais tīkla pieslēgums, samazina pieprasījuma maksas, palielina lādētāja izmantošanu un aizsargā saspringtus nosūtīšanas logus. Šajā rokasgrāmatā ir paskaidrots, kā autoparku operatoriem, depo inženieriem un projektu izstrādātājiem vajadzētu noteikt, konfigurēt un izvietot BESS atbalstītus uzlādes mezglus elektriskajām kravas automašīnām.

Galvenie secinājumi

• BESS izmēru noteikšana kravas automašīnu parkiem tiek veikta, pamatojoties uz klasterizētiem ierašanās modeļiem un maksimālajiem uzlādes periodiem, nevis vidējo dienas enerģiju.
• Megavatu uzlāde (MCS klases, 1 MW+) kļūst iespējama pie neliela tīkla pieslēguma, kad BESS buferē maksimumu.
• Integrēti un konteinerizēti BESS modeļi samazina uzstādīšanas izmaksas, nodošanas ekspluatācijā laiku un aizņem maz vietas.
• Pīķa samazināšana un pieprasījuma reakcija pārvērš uzglabāšanu no izmaksu centra par ieņēmumu un tarifu sviru.
• OCPP 2.0.1 un ISO 15118 sadarbspēja ir priekšnoteikums automatizētai enerģijas pārvaldībai autoparka mērogā.

Autoparka uzlādes sastrēgumi: kāpēc vispirms neizdodas tīkla jauda

8. klases elektriskajam kravas automobilim ar 500–700 kWh akumulatoru parasti ir nepieciešami 300–500 kWh vienā sesijā, lai atgrieztos darba kārtībā. Kad maiņas beigās ierodas piecas kravas automašīnas, depo pēkšņi ir nepieciešami 1,5–2,5 MWh četru līdz sešu stundu laikā. Vidējais objekta transformators — bieži vien no 500 kVA līdz 1 MVA — nevar izturēt šādu slodzi, un komunālo pakalpojumu pieslēgumu modernizācija parasti ilgst no 12 līdz 24 mēnešiem un daudzos tirgos izmaksā sešciparu skaitli.

Šī ir autoparka elektrifikācijas centrālā problēma: enerģija ir pieejama no tīkla, bet jauda nav. Pielāgota BESS sistēma atdala abus. Akumulators uzlādējas no tīkla ar vienmērīgu, atļautu ātrumu (piemēram, 250 kW) vairāku stundu laikā un pēc tam izlādējas ar 480 kW, 960 kW vai lielāku jaudu, kad ierodas kravas automašīnas. Objekta maksimālā tīkla slodze paliek nemainīga, savukārt uzlādes jauda pielāgojas autoparka vajadzībām.

Autoparku vadītājiem praktiskās sekas ir vienkāršas: BESS novērš vienīgo visbiežāk sastopamo iemeslu, kāpēc kravas automašīnu uzlādes projekti tiek kavēti — gaidīšanu uz komunālo pakalpojumu sniedzēju. [2 MWh 960 kW BESS uzlādes stacija](https://www.midapower.com/2mwh-960kw-bess-charging-station-megawatt-ev-charger-solar-battery-storage-system-product/) var nodrošināt megavatu līmeņa jaudu no pieslēguma, kas ir daudz mazāks par to, padarot depo elektrifikāciju par būvniecības projektu, nevis komunālo pakalpojumu projektu.

Pielāgotas BESS sistēmas anatomija kravas automašīnu parkiem

Autoparka līmeņa BESS uzlādes mezgls ietver vairāk nekā akumulatoru un lādētāju. Galvenās apakšsistēmas ir:

1. Akumulatora enerģijas uzkrāšanas bloks— LFP (litija dzelzs fosfāta) šūnas, kas sakārtotas plauktos, kuru izmēri ir 100–500 kWh soli, ar temperatūras pārvaldību un šūnu līmeņa uzraudzību. 2.Ātrās līdzstrāvas uzlādes ierīces— Iekārtas ar jaudu no 120 kW līdz 960 kW+, izmantojot CCS1, CCS2 vai MCS savienotājus, bieži vien ar ar šķidrumu dzesējamiem kabeļiem, kuru nominālā strāva ir 500 A un lielāka, ilgstošām lielas strāvas sesijām. 3.Divvirzienu PCS (jaudas pārveidošanas sistēma)— pārveido tīkla maiņstrāvu par līdzstrāvu akumulatoram un atbalsta V2G saderīgu enerģijas plūsmu, ja to atļauj noteikumi. 4.Objekta energopārvaldības sistēma (EMS)— plāno maksas iekasēšanu, nodrošina pieprasījuma ierobežojumus un organizē arbitrāžu, maksimālās slodzes samazināšanu un pieprasījuma reakciju. 5.Telemātika un OCPP 2.0.1 aizmugursistēma— savieno uzlādes iekārtas ar autoparka depo pārvaldības programmatūru un operatora mākoņplatformu.

Pielāgotais elements ir svarīgs, jo taksometru depo, reģionālajam izplatīšanas centram un ostas kravu pārvadājumu uzņēmumam ir pilnīgi atšķirīgas slodzes līknes. Ostas operatoram var būt nepieciešami īsi, intensīvi uzlādes periodi starp kuģu ierašanās reizēm; izplatīšanas centram ir nepieciešama ilgstoša uzlāde nakts laikā; būvniecības autoparkam varētu būt noderīga [418 kWh 240 kW mobilā BESS uzlādes stacija](https://www.midapower.com/418kwh-240kw-bess-charging-station-battery-storage-mobile-ev-charger-product/), kas pārvietojas starp darba vietām.

Sistēmas izmēru noteikšana: no darba cikla līdz akumulatora ietilpībai

Izmēru noteikšana sākas ar datiem, nevis piegādātāju katalogiem. Procesam ir pieci soļi:

1. Apkopojiet telemetriju— reģistrēt maršruta attālumus, enerģiju uz jūdzi, maiņas beigu laikus un lādētāja jaudas profilus faktiskajiem kravas automašīnu modeļiem. 2.Izveidojiet ierašanās līkni— kartēt, cik kravas automašīnām katrā diennakts stundā ir nepieciešama jauda. Kravas automašīnu grupēšana ir horizontālas iekraušanas ienaidnieks. 3.Definējiet nosūtīšanas logu— stundas, kurās katram kravas automobiļa akumulatoram jāsasniedz mērķa uzlādes līmenis (parasti 80–100 % pirmajai maiņai). 4.Atvasiniet maksimālo jaudu— maksimālā vienlaicīgā uzlādes jauda, ​​kas nodrošina lādētāja un BESS jaudas novērtējumu. 5.Aprēķiniet nepieciešamo enerģiju— dienas enerģijas caurlaidspēja, kas ietekmē akumulatora ietilpību, plus 15–20 % projektētā degradācijas un aukstā laika apstākļu radītās jaudas samazināšanas rezerve.

Zemāk esošajā tabulā ir parādīti reprezentatīvi izmēru rezultāti trim izplatītākajiem autoparka profiliem:

Noderīgs īkšķa noteikums: BESS vajadzētu segt 30–50 % no depo ikdienas enerģijas, bet atlikušo daļu piegādāt tīklam ar nemainīgu ātrumu. Šis līdzsvars samazina akumulatoru cikla izmaksas, vienlaikus palielinot ietaupījumus atkarībā no pieprasījuma un uzlādes.

Konteinerizētas un integrētas arhitektūras

Autoparka vietnes var izvietot BESS divos galvenajos formas faktoros, un šī izvēle būtiski ietekmē uzstādīšanu un darbību.

Integrēti BESS uzlādes pāļiApvienojiet akumulatoru, lādētāju un vadības ierīces vienā korpusā. [200 kWh 120 kW BESS uzlādes stacija ar CCS, NACS un CHAdeMO saderību](https://www.midapower.com/ccs-nacs-chademo-200kwh-120kw-bess-charging-station-energy-storage-ev-charger-piles-product/) ir labs šīs kompaktās, “plug-and-play” klases piemērs. Integrētās iekārtas ir piemērotas noliktavām ar ierobežotu vietu, pagaidu vietām un vairāku savienotāju elastību, un tās parasti tiek nodotas ekspluatācijā dažu dienu, nevis mēnešu laikā.

Konteinerizētas BESS stacijasAtdaliet akumulatoru bloku (bieži vien no 500 kWh līdz 2 MWh konteinerā vai skapī) no lādētājiem. Šī arhitektūra dominē lielās noliktavās, jo tā ļauj:

• Neatkarīga enerģijas (akumulatora ietilpības) un jaudas (lādētāju skaita) mērogošana,
• Vienkāršāka piekļuve apkopei un moduļu nomaiņa,
• Centralizēta ugunsgrēka dzēšana un vides kontrole,
• Zemākas izmaksas par kilovatstundu mērogā.

Vietās, kur ir ierobežota tīkla uzlāde, [500 kWh konteineru BESS uzlādes staciju](https://www.midapower.com/news/500kwh-containerized-bess-charging-station-for-grid-constrained-areas/) var izvietot, kamēr vēl notiek komunālo pakalpojumu modernizācija, tādējādi nodrošinot autoparkam funkcionējošu uzlādes koridoru vairākus mēnešus agrāk.

Viedā vadība: OCPP 2.0.1, ISO 15118 un EMS

Pielāgota akumulatora enerģijas taupīšanas sistēma (BESS) sniedz vērtību tikai tad, ja programmatūra to labi koordinē. Mūsdienu autoparku centri izmanto enerģijas taupīšanas sistēmu (EMS), kas nepārtraukti optimizē trīs lēmumus: kad uzlādēt akumulatoru, kā sadalīt jaudu starp pieslēgtajām kravas automašīnām un kad to izlādēt, lai samazinātu slodzes maksimumu.

Šo automatizāciju iespējo trīs standarti:

• OCPP 2.0.1— lādētāja un aizmugures gala protokols; tā viedās uzlādes un ierīču pārvaldības funkcijas ļauj EMS reāllaikā iestatīt jaudas ierobežojumus katram lādētājam.
• ISO 15118— transportlīdzekļa un uzlādes ierīces protokols; Plug & Charge automātiski autentificē transportlīdzekļus un paziņo transportlīdzekļa akumulatora stāvokli un uzlādes ierobežojumus.
• IEC 61851— pamata uzlādes saziņas standarts, kas nosaka signālu pārraidi starp transportlīdzekli un EVSE.

Kopā šie protokoli ļauj depo noteikt kravas automašīnu prioritāti pēc atiešanas laika, ieviest jaudas ierobežojumu objekta līmenī un piedalīties komunālo pakalpojumu pieprasījuma reaģēšanas programmās bez manuālas iejaukšanās. Autoparka operatora dispečers redz to pašu uzlādes informācijas paneli kā enerģijas pārvaldnieks, saskaņojot transportlīdzekļa gatavību ar tarifu ekonomiju.

Darbības ekonomika flotes mērogā

BESS atbalstītas kravas automašīnu uzlādes ekonomiskie rādītāji uzlabojas līdz ar mērogošanu un izmantošanu. Salīdzinot ar tikai tīklam pieslēgtu megavatu uzlādes punktu, BESS konfigurācija parasti nodrošina:

• Pieprasījuma maksas samazināšanapar 30–50 % no objekta komunālo pakalpojumu rēķina, jo mēneša maksimālā kW vērtība tiek izlīdzināta;
• Augstāka lādētāja noslodze, jo lādētāji darbojas ar pilnu akumulatora jaudu, nevis ierobežo jaudu atbilstoši tīkla ierobežojumiem;
• Dispečeru uzticamība, ar akumulatoru absorbējošu pirmās maiņas klasteru izvietojumu, lai kravas automašīnas dotos ceļā laikā;
• Papildu ieņēmumino pieprasījuma reakcijas notikumiem un — liberalizētos tirgos — enerģijas arbitrāžas.

Autoparka BESS atmaksājas trīs līdz sešu gadu laikā atkarībā no vietējiem tarifiem un stimuliem, kas ir ievērojami ātrāk nekā komunālo pakalpojumu modernizācijas izmaksas vairumā jurisdikciju, kas bieži vien pārsniedz pašu BESS cenu, vienlaikus nepiešķirot nekādu darbības elastību.

Secinājums

Elektrokravas automašīnu parki pārstāj darboties jaudas, nevis enerģijas trūkuma dēļ. Pielāgota BESS sistēma (bezvadu uzlādes sistēma) atrisina jaudas problēmu depo, buferējot tīkla jaudu, izlīdzinot pieprasījumu un nodrošinot megavatu klases uzlādi no standarta pieslēgumiem. Pareizais risinājums sākas ar autoparka reālo darba ciklu un variē no 200 kWh integrētas iekārtas līdz 2 MWh konteinerizētam mezglam — katrs konfigurēts atbilstoši kravas automašīnām, maiņām un tarifam, kas faktiski attiecas uz objektu. Autoparku operatoriem lēmums vairs nav par to, vai elektrificēt, bet gan par to, cik ātri var nodot ekspluatācijā BESS atbalstītu depo.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Cik liela BESS sistēma man ir nepieciešama 20 elektrokravas automašīnu parkam?Reģionālajam piegādes autoparkam, kas sastāv no 20 vidējas jaudas kravas automašīnām, parasti ir nepieciešama 400–500 kWh uzglabāšanas jauda, ​​ko nodrošina 400–500 kVA tīkla jauda, ​​pieņemot, ka uzlāde notiek nakts laikā un uzlādes periods ir 8 stundas. Precīzs skaitlis ir atkarīgs no maršruta enerģijas patēriņa, maiņu grupēšanas un uzlādes ierīces jaudas.

2. Vai BESS tiešām var atbalstīt megavatu klases kravas automašīnu uzlādi?Jā. 2 MWh BESS, kas savienots pārī ar 960 kW+ lādētājiem, var nodrošināt megavatu impulsus secīgās sesijās, jo akumulators izlādējas ātrāk nekā to uzlādē tīkla pieslēgums, un pēc tam starp lādēšanas sesijām tas tiek uzlādēts vienmērīgā ātrumā.

3. Cik ilgā laikā tiek nodota ekspluatācijā BESS uzlādes stacija autoparkā?Integrētās BESS uzlādes pāļi var tikt nodoti ekspluatācijā dažu dienu laikā; konteineru mezglu uzstādīšana parasti aizņem četras līdz astoņas nedēļas, ieskaitot inženiertehniskos darbus un tīkla pieslēgumu. Abas šīs darbības ir ievērojami ātrākas nekā transformatora modernizācija, kuras pabeigšana var ilgt 12–24 mēnešus.

4. Kādus savienotājus BESS lādētāji izmanto kravas automašīnām?CCS1 (Ziemeļamerika), CCS2 (Eiropa un liela daļa Āzijas un Klusā okeāna reģiona) un MCS (megavatu uzlādes standarts) ir dominējošās lieljaudas iespējas; NACS un CHAdeMO aptver konkrētus transportlīdzekļus un reģionālus gadījumus. Jauktās noliktavās bieži sastopamas stacijas ar vairākiem savienojumiem.

5. Vai BESS ievērojami sarežģī depo darbību?Nē, ja EMS ir pareizi konfigurēts. OCPP 2.0.1 un ISO 15118 nodrošina automatizētu plānošanu, jaudas ierobežošanu un pārskatu veidošanu, tāpēc BESS darbojas kā ierīce, nevis kā otra lietderība.

6. Kāds ir tipiskais autoparka BESS atmaksāšanās periods?Parasti tas ilgst trīs līdz sešus gadus, un to veicina ietaupījumi no pieprasījuma maksas, samazinātas tīkla modernizācijas izmaksas, lielāka uzlādes staciju izmantošana un vietējie stimuli. Vietas ar soda tarifiem atmaksājas visātrāk.

7. Vai tā pati BESS var atbalstīt turpmāku autoparka izaugsmi?Jā, ja arhitektūra ir modulāra. Konteinerizētas un skapjos balstītas sistēmas ļauj pakāpeniski pievienot akumulatoru blokus un lādētājus, tāpēc objekts mērogojas kopā ar autoparku, neaizstājot galveno instalāciju.