Арилжааны флотод зориулсан 1.2MW хэт өндөр хүчин чадалтай цэнэглэлт: Архитектур ба эдийн засгийн загварчлал

Арилжааны автопаркуудад зориулсан 1.2MW хэт өндөр хүчин чадалтай цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэгч дэд бүтцийн хувьсгал: Тогтвортой хөдөлгөөнд зориулсан HVDC архитектур, шингэн хөргөлт, MW түвшний сүлжээний нөлөөллийн шинжилгээ, логистикийн паркийн эдийн засгийн загварчлалын гүнзгий техникийн судалгаа

Хураангуй

Цахилгаан арилжааны тээврийн хэрэгсэлд дэлхий даяар шилжих шилжилт нь чухал саад тотгорыг туулж байна: цэнэглэх дэд бүтцийн хүчин чадал. Зорчигч тээврийн цахилгаан тээврийн хэрэгслийг цэнэглэх нь боловсорч гүйцсэн ч 8-р зэрэглэлийн ачааны машинаас эхлээд урт замын ложистикийн фургон хүртэлх хүнд даацын арилжааны паркуудын эрэлт хэрэгцээ нь эрчим хүчний хангамжийн парадигмын өөрчлөлтийг шаарддаг. Энэхүү нийтлэлд 1.2 МВт-ын супер цэнэглэх станцын шийдлийн цогц техникийн шинжилгээг оруулсан болно. Бид уламжлалт хувьсах/тогтмол гүйдлийн түгээлтээс өндөр хүчдэлийн тогтмол гүйдлийн (HVDC) архитектур руу шилжих, мегаваттын түвшний дулаан тархалтыг удирдахад шаардлагатай шингэн хөргөлтийн дулааны физик, сүлжээний тогтворгүй байдлаас урьдчилан сэргийлэхэд шаардлагатай нарийн төвөгтэй Динамик Эрчим Хүчний Удирдлагын Систем (DEMS)-ийг судалж байна. Цаашилбал, бид ложистикийн паркуудад зориулсан хатуу эдийн засгийн загварыг гаргаж, анхны өндөр капитал зардалтай хэдий ч өмчлөлийн нийт өртөг (TCO) болон MW хэмжээний цэнэглэлтийн үйл ажиллагааны үр ашиг нь арилжааны хөдөлгөөний ирээдүйг нээх түлхүүр гэдгийг нотолсон.

Оршил: Сорилтын цар хүрээ

Арилжааны тээврийн хэрэгслийг цахилгаанжуулах нь байгаль орчны хүсэл эрмэлзэл байхаа больсон; энэ нь хатуу ялгаруулалтын зохицуулалт, хотын нэвтрэх хязгаарлалт, дизель түлшнээс илүү цахилгаан эрчим хүчний урт хугацааны түлшний хэмнэлтээс үүдэлтэй ложистикийн зайлшгүй шаардлага юм. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн цахилгаан хагас ачааны машинд байдаг 600 кВт.ц-аас 1 МВт.ц хүртэлх батерейны хувьд стандарт 150 кВт эсвэл бүр 350 кВт-ын DC хурдан цэнэглэгч (DCFC) нь харамсалтай нь хангалтгүй юм. Жолоочийн заавал завсарлагааны дотор (ихэвчлэн 30-45 минут) 20-80% цэнэглэх төлөвт (SoC) хүрэхийн тулд цэнэглэх хүчин чадал 1 мегаваттаас хэтрэх ёстой.

1.2MW цэнэглэх шийдэл нь энэхүү технологийн хил хязгаарыг илэрхийлж байна. Энэ нь зүгээр л гэрийн цэнэглэгчийн "томруулсан" хувилбар биш; энэ бол орон нутгийн үйлдвэрлэлийн цахилгаан станц юм. Хэрэгжилт нь цахилгаан электроник, материалын шинжлэх ухаан, сүлжээний синхрончлолын нарийн төвөгтэй инженерийн асуудлуудыг шийдвэрлэхийг шаарддаг. Энэхүү гүнзгий дүн шинжилгээ нь дараагийн үеийн ложистик болон арилжааны хөдөлгөөнд зориулж 1.2MW цэнэглэлтийг бодит болгох бүрэлдэхүүн хэсэг болон системийг задлан шинжлэх болно.

1-р бүлэг: Арилжааны флотын цахилгаанжуулалтын орчин

1.1 Зорчигч тээврийн шаардлагаас арилжааны шаардлага руу шилжих нь

Зорчигч тээврийн цахилгаан тээврийн хэрэгсэл нь ихэвчлэн 400В эсвэл 800В архитектур дээр ажилладаг бөгөөд батерейны багтаамж нь 50кВт.ц-аас 100кВт.ц хооронд байдаг. Харин арилжааны тээврийн хэрэгсэл нь илүү өндөр эрчим хүчний нягтрал болон эрчим хүчний дамжуулах чадварыг шаарддаг. Холын замын ачааны машин өдөрт 500-800 км замыг туулж, асар их эрчим хүчний нөөц шаарддаг. Эдгээр тээврийн хэрэгслийн цэнэглэх шаардлагыг "Ажлын мөчлөг" буюу тээврийн хэрэгслийн ашиглалт болон амрах хугацааны тодорхой хугацаа, үргэлжлэх хугацаагаар тодорхойлдог.

1.2 Цэнэглэх дамжуулах чадварын чухал үүрэг

Логистикийн салбарт "байнгын цаг" гэдэг нь мөнгө үрэх явдал юм. Хэрэв ачааны машин дөрвөн цаг цэнэглэхэд зарцуулбал бүтээмжийн хагас ээлжээ алддаг. 1.2MW шийдэл нь хүний ​​үйл ажиллагааны хязгаарлалттай нийцсэн цэнэглэх хурдыг чиглүүлдэг. 1,200kW цахилгаан дамжуулах замаар станц нь онолын хувьд ердөө 10 минутын дотор 200 км-ийн зайг нэмж, цахилгаан ачааны машинуудыг дотоод шаталтын хөдөлгүүрийн (ICE) цэнэглэх хурдтай өрсөлдөх чадвартай болгодог.

1.3 Зохицуулах болон ESG драйверууд

Дэлхий даяарх засгийн газрууд тэг ялгаруулалттай бүсүүдийг бий болгохыг шаардаж байна. Европын Холбоонд Өөр Түлшний Дэд Бүтцийн Зохицуулалт (AFIR) нь TEN-T цөмийн сүлжээний дагуух хүнд даацын тээврийн хэрэгслийн (HDV) цэнэглэх станцуудад тодорхой зорилтуудыг тавьдаг. АНУ-д Үндэсний Цахилгаан Тээврийн хэрэгслийн Дэд Бүтэц (NEVI) хөтөлбөр болон Калифорни мужийн Дэвшилтэт Цэвэр Ачааны Машины (ACT) зохицуулалт нь автопаркуудыг цахилгаанжуулах чиглэлд түлхэц өгч байна. Эдгээр заалтууд нь автопаркийн операторуудын хувьд MW хэмжээний дэд бүтцийг байршуулах ажлыг цаг хугацааны хувьд мэдрэмтгий тэргүүлэх чиглэл болгож байна.

Бүлэг 2: 1.2MW-ийн Супер цэнэглэгч архитектурыг зохион бүтээх

2.1 Системийн тойм: Дэд станцаас түгээгч хүртэл

1.2 МВт-ын цэнэглэх станц нь нарийн төвөгтэй экосистем юм. Энэ нь дунд хүчдэлийн (MV) сүлжээний холболтоос эхэлдэг бөгөөд ихэвчлэн 10кВ-аас 35кВ хүртэл байдаг. Үүнийг тусгай трансформатороор дамжуулан бага хүчдэлийн (LV) эсвэл өндөр хүчдэлийн тогтмол гүйдлийн (HVDC) автобус руу бууруулдаг. Системийн гол цөм нь хувьсах гүйдлийг тээврийн хэрэгслийн батерейд шаардлагатай өндөр чанартай тогтмол гүйдэл болгон хувиргадаг Цахилгаан хувиргах систем (PCS) юм.

2.2 Модульчлагдсан цахилгаан хувиргах нэгжүүд

Орчин үеийн системүүд нь 1.2 МВт-ын ганц инвертерийн оронд модульчлагдсан блокуудыг (жишээ нь, 100 кВт эсвэл 200 кВт-ын модуль) ашигладаг. Энэхүү модульчлал нь дараахь зүйлийг санал болгодог.

• Илүүдэл:Хэрэв нэг модуль ажиллахаа больсон тохиолдолд станц бага чадлаар ажилласаар байх болно.
• Өргөтгөх боломжтой байдал:Операторууд 600кВт-аас эхэлж, парк нь өсөхийн хэрээр 1.2МВт хүртэл сайжруулж болно.
• Үр ашиг:Тээврийн хэрэгсэл бага чадлын түвшинд (цэнэглэх муруйн төгсгөл) цэнэглэж байсан ч өндөр үр ашгийг хадгалахын тулд систем нь модулиудыг идэвхжүүлж эсвэл идэвхгүй болгож чаддаг.

2.3 Бүгдийг нэг дор эсвэл хуваасан архитектур руу шилжих нь

Хуваагдсан архитектурт цахилгаан электроникууд нь алсын зайн шүүгээнд байрладаг бөгөөд зөвхөн нимгэн түгээгч ("хэрэглэгчийн интерфэйс") нь цэнэглэх хэсэгт байрладаг. Энэ нь 1.2MW системд зайлшгүй шаардлагатай, учир нь цахилгаан электроникууд нь их хэмжээний дуу чимээ, дулаан үүсгэдэг бөгөөд завгүй логистикийн төвүүдэд хэсэгт байрлах зай хязгаарлагдмал байдаг. Хуваагдсан загвар нь цахилгаан модулиудын төвлөрсөн хөргөлтийг хөнгөвчилдөг.

Бүлэг 2 (Үргэлжлэл): Өндөр чадлын топологи

1.2MW-г зохицуулахын тулд гүйдлийг хянах боломжтой байлгахын тулд хүчдэл өндөр байх ёстой. Өмнөх алтан стандарт нь 800V байсан бол 1.2MW системүүд 1000V-ээс 1500V хүртэлх DC автобусны хүчдэлийг улам бүр авч үзэж байна. 1.2MW ба 1000V үед гүйдэл нь гайхалтай 1200A хэвээр байна. Энэ нь дэвшилтэт автобусны загвар болон өндөр хурдтай шилжүүлэгч бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шаарддаг бөгөөд ихэвчлэн шилжүүлэгчийн алдагдлыг багасгаж, өндөр чадлын нягтралыг бий болгохын тулд цахиурын карбид (SiC) MOSFET ашигладаг.

3-р бүлэг: Өндөр хүчдэлийн тогтмол гүйдлийн (HVDC) түгээлтийн системүүд

3.1 HVDC-ийн үр ашгийн жишээ

Уламжлалт цэнэглэх станцууд нь ихэвчлэн цэнэглэгч бүрт бага хүчдэлийн хувьсах гүйдэл (400V/480V) хэлбэрээр эрчим хүчийг хуваарилдаг. Гэсэн хэдий ч 1.2MW-ийн хэмжээнд хувьсах гүйдлийн тусламжтайгаар эрчим хүчийг хуваарилах нь зэсийн ихээхэн алдагдалд (I²R алдагдал) хүргэдэг бөгөөд кабелийн асар их диаметр шаарддаг. Хувьсах гүйдлийн/DC хувиргалтыг төвлөрсөн трансформаторын станц руу дээшлүүлснээр бид өндөр хүчдэлийн тогтмол гүйдлийн (HVDC) автобусаар (жишээ нь, 1000V DC) эрчим хүчийг хуваарилж чадна.

HVDC түгээлт нь хэд хэдэн давуу талыг санал болгодог:

• Хөрвүүлэлтийн үе шатуудыг бууруулсан:Сэргээгдэх эрчим хүчний олон эх үүсвэр (Нарны цахилгаан) болон эрчим хүч хадгалах систем (BESS) нь угаасаа тогтмол гүйдлийн шинж чанартай байдаг. Тэдгээрийг HVDC автобусанд нэгтгэснээр олон тооны тогтмол гүйдэл/хувьсах гүйдэл/тогтмол гүйдлийн хувиргалтын алхамуудаас зайлсхийж, системийн нийт үр ашгийг 3-5%-иар нэмэгдүүлдэг.
• Зэсийн хэмнэлт:Илүү өндөр хүчдэл нь ижил чадалтай үед гүйдлийг багасгах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь түгээлтийн кабелийн жин болон өртгийг мэдэгдэхүйц бууруулдаг.
• Цахилгааны чанарыг сайжруулах:Шулуутгалыг төвлөрүүлснээр сүлжээний интерфэйс дээрх чадлын хүчин зүйл болон гармоник гажуудлыг илүү сайн хянах боломжтой болно.

3.2 Шингэний загвар ба дулааны менежмент

1.2 МВт-ын станцад дотоод шин нь 1200А-аас дээш гүйдлийг тэсвэрлэх ёстой. Стандарт зэс шин нь асар их хөндлөн огтлолын талбай шаарддаг. Инженерүүд одоо арьсны эффект болон ойрын эффектээс үүссэн дулааныг зохицуулахын тулд давхарласан шин, зарим онцгой тохиолдолд шингэн хөргөлттэй шин ашиглаж байна. Үе мөчний холбоо барих эсэргүүцлийг багасгахын тулд мөнгөлөг эсвэл цагаан тугалган бүрээстэй нарийн CNC машинаар зэс хийх нь түгээмэл байдаг.

3.3 HVDC систем дэх хамгаалалт ба аюулгүй байдал

Өндөр хүчдэлийн гүйдлийн түгээлтийн хувьд аюулгүй байдал хамгийн чухал асуудал юм. Хувьсах гүйдлээс ялгаатай нь тогтмол гүйдлийн хувьд "тэг огтлолцол" байхгүй тул цахилгаан нумыг эвдэрсэн тохиолдолд унтраахад илүү хэцүү болгодог.

• Arc Flash-г багасгах:1.2 МВт-ын системүүд нь нумыг миллисекундын дотор унтраахын тулд өндөр хурдны электрон гал хамгаалагч болон соронзон үлээгчтэй тогтмол гүйдлийн контакторуудыг ашигладаг.
• Тусгаарлалтын хяналт:Тогтмол гүйдлийн эерэг/сөрөг төмөр зам болон явах эд ангийн хоорондох тусгаарлах эсэргүүцлийг тасралтгүй хянах шаардлагатай. Тусгаарлалтын аливаа доройтол нь цахилгаан цочрол эсвэл гал түймрээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд системийг шууд унтраахад хүргэдэг.
• Газардуулгын топологиуд:Тогтмол гүйдлийн талын IT (Isolated Terra), TN (Terre-Neutre), эсвэл TT газардуулгын системүүдийн аль нэгийг сонгох нь аюулгүй байдал болон цахилгаан соронзон нийцтэй байдал (EMC)-д нөлөөлдөг чухал инженерийн сонголт юм.

Бүлэг 4: MW түвшний цахилгаан электроник ба хувиргалтын үр ашиг

4.1 Цахиурын карбидын (SiC) хувьсгал

1.2 МВт-ын хэмжээнд үр ашгийн хувь бүр нь 12 кВт дулаантай тэнцэнэ.тийм биштархах шаардлагатай байна. Уламжлалт цахиур дээр суурилсан IGBT (тусгаарлагчтай хаалгатай хоёр туйлт транзистор) нь салбарт ноёрхож ирсэн боловч өндөр давтамжтай үед шилжих алдагдалтай тэмцэж байна. Цахиурын карбид (SiC) MOSFET нь MW цэнэглэх шинэ стандарт болж байна, учир нь:

• Шилжүүлэлтийн алдагдал бага:Илүү өндөр шилжих давтамжийг (жишээлбэл, IGBT-ийн хувьд 50 кГц ба 10 кГц) зөвшөөрдөг бөгөөд энэ нь эргээд индуктор болон конденсатор зэрэг идэвхгүй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хэмжээ, жинг бууруулдаг.
• Өндөр температурт тэсвэртэй байдал:SiC нь өндөр уулзварын температурт ажиллах боломжтой бөгөөд энэ нь хөргөлтийн систем дэх ачааллыг бууруулдаг.
• Өндөр эвдрэлийн хүчдэл:1000V+ архитектурт зайлшгүй шаардлагатай.

4.2 Олон түвшний инвертерийн топологиуд

Стандарт хүчдэлийн үнэлгээтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглах үед өндөр DC автобусны хүчдэлийг зохицуулахын тулд олон түвшний топологи (жишээлбэл, Neutral Point Clamped – NPC эсвэл T хэлбэрийн инвертер) ашигладаг. Эдгээр загварууд:

• Нийт гармоник гажуудал (THD)-ийг багасгаж, илүү цэвэр гаралтын долгионы хэлбэрийг гаргана.
• Тээврийн хэрэгслийн мотор эсвэл аккумуляторын системийн тусгаарлагч дээрх хүчдэлийн стрессийг (dv/dt) бууруулна.
• Шаардлагатай шүүлтүүрийг багасгах замаар үр ашгийг нэмэгдүүлнэ.

4.3 Хоёр чиглэлт цахилгаан урсгал (V2G/V2H)

1.2 МВт-ын станц нь зөвхөн хэрэглэгч биш; энэ нь сүлжээний боломжит хөрөнгө юм. Хоёр чиглэлтэй цахилгаан электроникийн тусламжтайгаар цахилгаан ачааны машинуудын парк нь асар том виртуал цахилгаан станц болж чадна. Сүлжээний эрэлт өндөр байгаа үед DEMS нь цэнэглэгчдэд ачааны машинуудын батерейгаас эрчим хүчийг сүлжээнд буцааж татах дохио өгч чадна (Тээврийн хэрэгслээс сүлжээнд). Энэ нь ачааны машинууд төлөвлөсөн нислэгтээ хангалттай цэнэгтэй хэвээр байгаа эсэхийг баталгаажуулахын тулд нарийн төвөгтэй хяналтын алгоритмуудыг шаарддаг боловч энэ нь паркийн операторуудад шинэ орлогын урсгалыг бий болгодог.

4.4 Зөөлөн шилжүүлэлт ба резонансын хөрвүүлэгчид

Үр ашгийн хил хязгаарыг цаашид тэлэхийн тулд 1.2MW системүүд нь ихэвчлэн резонансын топологийг ашигладаг (LLC эсвэл DAB - Хос идэвхтэй гүүр гэх мэт). Эдгээр аргууд нь тэг хүчдэлийн шилжүүлэлт (ZVS) эсвэл тэг гүйдлийн шилжүүлэлт (ZCS) хийх боломжийг олгодог бөгөөд транзисторын асаалттай ба унтраалттай төлөвүүдийн хоорондох шилжилтийн үед алдагдсан чадлыг бараг арилгадаг. Энэ нь хувьсах гүйдлийн оролтоос тогтмол гүйдлийн гаралт руу станцын үр ашгийг >97% байлгахад чухал ач холбогдолтой юм.

Бүлэг 5: Шингэн хөргөлтийн системүүд: Дулааны менежментийн өргөн хүрээ

5.1 Мегаваттын цэнэглэлт дэх дулааны физик

Дулааны хэлбэрээр эрчим хүчний алдагдал нь өндөр хүчин чадалтай цэнэглэгчийн хамгийн том дайсан юм. Хэрэв 1.2 МВт-ын цэнэглэгч 95% үр ашигтай бол 60 кВт дулаан үүсгэдэг. Энэ нь өвлийн улиралд хэд хэдэн том байшинг халаахад хангалттай дулаан юм. Энэ дулаан нь гурван газарт төвлөрдөг:

1. Цахилгаан хувиргах модулиуд (Инвертер/Шулуутгагч).
2. Цэнэглэгч кабель болон холбогч.
3. Тээврийн хэрэгслийн аккумулятор болон дотор шин.

5.2 Шингэн хөргөлттэй кабель: Жингийн саадыг даван туулах нь

Уламжлалт агаарын хөргөлттэй зэс ашиглан 1200А гүйдлийг зөөвөрлөхийн тулд кабель нь маш зузаан, хүнд байх тул хүн өргөж чадахгүй. Шингэн хөргөлттэй кабель нь зэс дамжуулагчийг тойрсон сувгаар эргэлддэг тусгай хөргөлтийн бодис (ихэвчлэн ус-гликолийн холимог эсвэл диэлектрик шингэн) ашигладаг. Энэ нь зэсийн хөндлөн огтлолыг мэдэгдэхүйц багасгаж, кабелийг уян хатан, хөнгөн байлгаж, аюулгүй ажиллагааны температурыг (ихэвчлэн 60°C-аас доош) хадгалдаг.

5.3 Идэвхтэй дулааны удирдлагын систем (ATMS)

Цэнэглэх станц нь бат бөх хөргөлтийн систем эсвэл том шингэн-агаар дулаан солилцууртай байх ёстой.

• Хувьсах хурдны насосууд:DEMS нь хөргөлтийн шингэний урсгалын хурдыг бодит цагийн гүйдэл болон орчны температурт үндэслэн тохируулдаг.
• Илүүдэл хөргөлтийн гогцоо:Найдвартай байдлыг хангахын тулд 1.2 МВт-ын станцууд ихэвчлэн хос шахуургын тохиргоог ашигладаг.
• Конденсацийн менежмент:Чийглэг орчинд хөргөлтийн систем нь кабель болон холбогчийн температур шүүдэр цэгээс доош унахгүй байх ёстой бөгөөд энэ нь дотоод богино холболтод хүргэж болзошгүй юм.

5.4 Тээврийн хэрэгслийн дулааны удирдлагатай нэгтгэх

Үнэхээр оновчтой 1.2MW шийдэл нь станц болон тээврийн хэрэгслийн өөрийн Батерейны Удирдлагын Систем (BMS)-ийн хоорондох холбоог хамардаг. Станц нь шингэн хөргөлттэй кабелийг урьдчилан хөргөх боломжтой бол тээврийн хэрэгсэл нь батерейны блокоо өндөр чадлын хүлээн авах оновчтой температурын цонхонд (ихэвчлэн 30°C-45°C) урьдчилан тохируулдаг. Хэрэв батерей хэт хүйтэн эсвэл хэт халуун байвал цэнэглэх хурдыг бууруулж, 1.2MW дэд бүтцийн ашиг тусыг үгүйсгэх болно.

Бүлэг 6: Цахилгаан сүлжээний нөлөөллийн шинжилгээ: МВт цэнэглэлтийн оргил ачааллыг удирдах

6.1 Орон нутгийн сүлжээнд үзүүлэх "Лайт алх"-ын нөлөө

1.2МВт-ын ачаалал нь дунд оврын үйлдвэр эсвэл жижиг хорооллыг бүхэлд нь цахилгаан сүлжээнд агшин зуур нэмэхтэй тэнцүү юм. Ачааны машин 1.2МВт-ын цэнэг эхлүүлэхэд гэнэтийн эрэлт нь орон нутгийн түгээлтийн шугам дээр хүчдэлийн мэдэгдэхүйц уналт (сааталт) үүсгэж болзошгүй. Хэрэв олон ачааны машин нэгэн зэрэг цэнэглэж эхэлбэл хуримтлагдсан нөлөө нь орон нутгийн цахилгаан тасалдал эсвэл дэд станцыг унтраадаг хамгаалалтын релег идэвхжүүлэхэд хүргэж болзошгүй.

6.2 Давтамжийн тогтвортой байдал ба инерци

Орчин үеийн цахилгаан сүлжээ нь тогтвортой давтамж (50Гц эсвэл 60Гц) дээр суурилдаг. Их хэмжээний, агшин зуурын ачаалал нь энэхүү тогтвортой байдалд сөргөөр нөлөөлдөг. Уламжлалт цахилгаан сүлжээнд нүүрс эсвэл хийн үйлдвэрүүдэд эргэлддэг турбины физик инерци нь буфер болдог. Гэсэн хэдий ч бид физик инерци багатай сэргээгдэх эрчим хүчний хүнд сүлжээ рүү шилжих тусам 1.2МВт цэнэглэгчийн "хурдны хурд"-ыг сайтар хянаж байх ёстой. Цэнэглэгч нь "Давтамж-Ватт" функцийг дэмжих ёстой бөгөөд хэрэв сүлжээний давтамж буурч эхэлбэл тэд автоматаар хүчийг бууруулдаг.

6.3 Гармоник гажуудал ба хүчний хүчин зүйл

Өндөр хүчин чадалтай электроникууд нь сүлжээг гармоникууд буюу трансформаторуудад хэт халалт үүсгэж, мэдрэмтгий электроникуудад саад учруулдаг синусоид бус гүйдлээр "бохирдуулж" чаддаг.

• Идэвхтэй урд төгсгөлүүд (AFE):1.2MW системүүд нь сүлжээнээс татсан гүйдэл нь төгс синусоид бөгөөд хүчдэлтэй фазтай тохирч байгаа эсэхийг баталгаажуулахын тулд AFE ашигладаг (Чаах коэффициент ≈ 1.0).
• Нийт гармоник гажуудал (THD):Зохицуулалтын стандартууд (жишээ нь IEEE 519) нь THD-г 5%-иас доош байлгахыг шаарддаг. MW хэмжээнд үүнийг хэрэгжүүлэхийн тулд дэвшилтэт шүүлтүүр болон өндөр давтамжийн PWM (импульсийн өргөний модуляци) хяналт шаардлагатай.

6.4 Шийдэл: Батерейны эрчим хүч хадгалах систем (BESS)

Сүлжээнд үзүүлэх нөлөөллийг бууруулахын тулд 1.2 МВт-ын станцыг сүлжээнд шууд тусгаарлан холбох нь ховор байдаг. Үүний оронд BESS-тэй хослуулдаг.

• Оргил сахал хусах:BESS нь эрэлт багатай үед сүлжээнээс удаан цэнэглэгддэг бөгөөд ачааны машины цэнэглэлтийн үед 1.2 МВт-ын дэлбэрэлтийг дэмжихийн тулд хурдан цэнэггүй болдог. Энэ нь операторын цахилгаан эрчим хүчний компанид төлөх ёстой "Гэрээний хүчин чадал"-ыг бууруулдаг.
• Сэргээгдэх эрчим хүчний буфер:Хэрэв ложистикийн парк дээвэр дээр нарны эрчим хүч ашигладаг бол BESS нь ачааны машин ирэхэд ашиглах эрчим хүчийг хадгалж, "өөрийн хэрэглээг" хамгийн их байлгах болно.
• Хар эхлэл ба арал руу аялах:Цахилгаан сүлжээ тасарсан тохиолдолд BESS-ээр дэмжигдсэн станц нь чухал тээврийн хэрэгслийг "арал" микро сүлжээний горимд үргэлжлүүлэн цэнэглэх боломжтой.

Бүлэг 6б: Цахилгаан эрчим хүчний дэвшилтэт чанар болон сүлжээний алдагдлыг бууруулах стратегиуд

6.5 Хүчдэлийн тогтвортой байдал ба фотоэлектрик муруй

Түгээх сүлжээнд 1.2 МВт-ын ачааллыг нэвтрүүлэх нь хүчдэлийн профайлыг мэдэгдэхүйц өөрчилдөг. PV муруйн (Чадал-Хүчдэлийн хамаарал) дагуу идэвхтэй чадал (P) нэмэгдэхийн хэрээр нийтлэг холболтын цэг (PCC) дээрх хүчдэл (V) буурдаг. Хэрэв ачаалал муруйн "хамар цэг"-ээс хэтэрвэл системд хүчдэлийн уналт үүсч болно. 1.2 МВт-ын станцуудын хувьд инженерүүд сүлжээ тогтвортой бүсэд байгаа эсэхийг баталгаажуулахын тулд ачааллын урсгалын судалгаа хийдэг. Үүний тулд ихэвчлэн өндөр гүйдлийн цэнэглэх үе шатанд хүчдэлийг "өсгөдөг" реактив чадлын дэмжлэг үзүүлэхийн тулд статик хувьсах компенсатор (SVC) эсвэл STATCOM (Статик синхрон компенсатор) суурилуулах шаардлагатай байдаг.

6.6 Гармоник шинжилгээ ба LCL шүүлтүүрийн дизайн

1.2MW инвертерт SiC MOSFET-үүдийг өндөр давтамжтайгаар солих нь сүлжээнд өндөр давтамжийн шуугиан тарьж чаддаг. Үүнтэй тэмцэхийн тулд сүлжээний интерфейс дээр LCL (Индуктор-Конденсатор-Индуктор) шүүлтүүрийг ашигладаг.

• Резонансын сулралт:LCL шүүлтүүрүүд нь өндөр давтамжтай үед энгийн L шүүлтүүрүүдээс илүү үр дүнтэй боловч резонансын асуудал үүсгэж болзошгүй. 1.2MW системүүд нь том, үр ашиггүй резистор нэмэхгүйгээр эдгээр резонансыг электрон хэлбэрээр дарахын тулд хяналтын програм хангамжид "Идэвхтэй Дампинг" алгоритмуудыг ашигладаг.
• IEEE 519 стандартыг дагаж мөрдөх:Инженерүүд L, C, болон L утгуудыг сайтар тохируулснаар нийт гармоник гажуудал (THD)-ийг 5%-иас доош түвшинд байлгаж, хөрш зэргэлдээх үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжид саад учруулахаас сэргийлдэг.

6.7 Чичиргээ болон хүчдэлийн хурдан өөрчлөлт (RVC)

“Анивчих” гэдэг нь хүчдэлийн өөрчлөлтөөс үүдэлтэй гэрлийн эрчимийн ядаргаатай хэлбэлзлийг хэлнэ. 1.2MW цэнэглэгч дээш эсвэл доош гүйхэд IEC 61000-3-7 зэрэг стандартаар тогтоосон хязгаараас давсан RVC-үүд үүсч болно. Анивчихыг багасгахын тулд DEMS нь “Зөөлөн асаах” болон “Зөөлөн зогсолт” протоколыг хэрэгжүүлдэг. 0-ээс 1.2MW хүртэл шууд үсрэхийн оронд хүчийг 5-10 секундын хугацаанд нэмэгдүүлдэг. Энэ нь сүлжээний автомат хүчдэлийн зохицуулагч (AVR) болон станцын BESS-д өөрчлөлтийг аажмаар нөхөх боломжийг олгодог.

6.8 Микро сүлжээний хянагч ба виртуал инерци

Нарны эрчим хүч, BESS болон 1.2MW цэнэглэгчээр тоноглогдсон логистикийн паркт бүхэл бүтэн талбай нь микро сүлжээний үүрэг гүйцэтгэдэг. Микро сүлжээний хянагч нь тогтвортой байдлыг хадгалахын тулд "Синхрон лавлах хүрээ" (SRF)-ийг удирддаг.

• Виртуал инерци:Орчин үеийн 1.2MW инвертерүүдийг уламжлалт эргэлдэгч генератор шиг ажиллахаар програмчилж болно. Давтамжийн өөрчлөлтөд хариу үйлдэл үзүүлэхийн тулд бага хэмжээний эрчим хүч шахах эсвэл шингээх замаар тэдгээр нь "Виртуал инерци"-ийг бий болгодог бөгөөд энэ нь нүүрс, хийн үйлдвэрүүдийг ашиглалтаас гаргахад бүс нутгийн сүлжээг бүхэлд нь тогтворжуулахад тусалдаг.

Бүлэг 7: Динамик эрчим хүчний удирдлагын систем (DEMS) ба ачааллын тэнцвэржүүлэлт

7.1 Мегаваттын станцын тархи

Логистикийн парк дахь 1.2 МВт-ын станц нь илүү том экосистемийн нэг хэсэг юм. DEMS нь сүлжээ, BESS, нарны эрчим хүчний хавтан болон 20-50 орчим ачааны машины хоорондох эрчим хүчний урсгалыг зохицуулдаг програм хангамжийн давхарга юм. DEMSгүйгээр парк нь сүлжээний хязгаараасаа хэтэрсэн эсвэл ачааны машинуудыг явахад нь цагт нь цэнэглэж чадахгүй байх болно.

7.2 Олон агентын эрчим хүчний хуваарилалтын алгоритмууд

Олон ачааны машиныг цахилгаанд залгахад 1.2 МВт (эсвэл нийт зогсоолын багтаамж) хэрхэн хуваарилагдсан бэ?

• Тэнцүү хувь:Ачааны машин бүр ижил чадалтай. Энгийн боловч нэг ачааны машин 10 минутын дараа, нөгөө нь 2 цагийн дараа хөдлөх шаардлагатай бол үр ашиггүй.
• Эхлээд ирсэн, эхэлж үйлчилдэг:Эхний ачааны машин 1.2 МВт-ын бүрэн хүчин чадлыг авч, бусад нь хүлээж байна. Энэ нь логистикийн саад тотгор учруулж байна.
• Тэргүүлэх чиглэлд суурилсан хуваарь:DEMS нь флотын Тээврийн удирдлагын систем (TMS)-тэй нэгтгэгддэг. Энэ нь ачааны машин бүрийн хуваарь, одоогийн SoC болон очих газрыг мэддэг. Хамгийн сүүлд ирсэн ч гэсэн хамгийн яаралтай хөдлөх ачааны машинд илүү их хүч хуваарилдаг.

7.3 Бодит цагийн ачааллын бууралт

DEMS нь агуулахын гэрэлтүүлэг, автоматжуулалтын систем, хөргөлтийн төхөөрөмжүүд зэрэг ложистикийн паркийн бүхэл бүтэн хэрэглээг хянах ёстой. Хэрэв нийт ачаалал байгууламжийн хязгаарт ойртвол DEMS нь эхлээд цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэгчээс ачааллыг "хаяж", оргил үе өнгөрөх хүртэл тэдний хүчийг түр хугацаанд бууруулдаг. Үүнийг таслуурыг таслахгүйгээр жигд хийдэг.

7.4 Урьдчилан таамаглал ба машин сургалт

Дэвшилтэт DEMS платформууд нь түүхэн өгөгдөл, цаг агаар (цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хязгаарт нөлөөлдөг) болон бодит цагийн замын хөдөлгөөний шинэчлэлтүүд дээр үндэслэн цэнэглэлтийн эрэлтийг урьдчилан таамаглахын тулд хиймэл оюун ухааныг ашигладаг. DEMS нь 8-р ангиллын таван ачааны машин 14:00-14:30 цагийн хооронд ирнэ гэж таамагласнаар BESS-ийг урьдчилан цэнэглэж, станцын хөргөлтийн системийг урьдчилан хөргөх боломжтой.

7.5 Эрчим хүчний менежментийн кибер аюулгүй байдал

DEMS нь сүлжээнд (OpenADR эсвэл үүнтэй төстэй протоколоор дамжуулан) болон флотын үйл ажиллагааны өгөгдөлд холбогдсон тул кибер халдлагын өндөр үнэ цэнэтэй бай болдог. Бат бөх шифрлэлт, техник хангамжийн аюулгүй байдлын модулиуд (HSM) болон хатуу API баталгаажуулалт нь чухал юм. Эвдэрсэн DEMS-ийг орон нутгийн цахилгаан сүлжээг тогтворгүйжүүлэх эсвэл компанийн ложистикийн үйл ажиллагааг саатуулахад ашиглаж болно.

Бүлэг 8: MW түвшний холбогчдын (MCS) физик шинж чанар ба материалууд

8.1 Мегаваттын цэнэглэх систем (MCS) стандарт

Олон жилийн турш тус салбар CCS (Нэгдсэн цэнэглэх систем)-д найдаж байсан боловч CCS нь дулааны хувьд 500А орчим хязгаарлагдмал байдаг. 1.2 МВт хүрэхийн тулд MCS хэмээх шинэ стандарт бий болсон. MCS нь хүнд даацын тээврийн хэрэгслийн эргономик болон техникийн шаардлагад тусгайлан зориулагдсан.

8.2 Зүүний тохиргоо ба холбоо барих эсэргүүцэл

MCS холбогч нь ирээдүйн хувилбаруудад 1250V болон 3000A хүртэлх хүчдэлийг зохицуулах чадвартай асар том цахилгаан зүүтэй.

• Материалын шинжлэх ухаан:Зүүг ихэвчлэн исэлдэлтээс урьдчилан сэргийлэх, холбоо барих эсэргүүцлийг багасгахын тулд тусгай мөнгөн бүрээстэй өндөр дамжуулалттай зэс хайлшаар хийдэг. 1200А гүйдлийн үед хэдэн миллиом эсэргүүцэл ч гэсэн холбоо барих цэг дээр хэдэн зуун ватт дулаан үүсгэдэг.
• Хамгаалалтын хамгаалалт:Өндөр гүйдлийн тогтмол гүйдлийн урсгалаас цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоо (EMI) үүсэхээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд холбогчийн гэр нь нэгдсэн хамгаалалттай.

8.3 Эргономик ба жолоодлого

Маш их хүч чадалтай хэдий ч MCS холбогчийг ганц драйвер ажиллуулах ёстой.

• Кабелийн удирдлага:1.2MW станцууд нь шингэн хөргөлттэй кабелийн жинг даахын тулд ихэвчлэн дээгүүрх гантри эсвэл пүрштэй кабелийн удирдлагын системийг ашигладаг.
• Түгжих механизм:Өндөр гүйдэлтэй тул цахилгаан урсгал эхлэхээс өмнө холбогчийг тээврийн хэрэгсэлд найдвартай түгжсэн байх ёстой. MCS нь хүнд даацын кабелийн механик ачааллыг тэсвэрлэх чадвартай бат бөх автомат түгжих зүү ашигладаг.

8.4 Бат бөх чанар ба ашиглалтын хугацаа

Арилжааны холбогч нь хүнд хэцүү ашиглалттай тулгардаг. Тэдгээрийг бетонон дээр унагаж, замын давсанд өртүүлж, өдөрт хэдэн арван удаа ашигладаг. MCS холбогчийг 10,000 гаруй холболтын мөчлөгт туршиж үздэг. Мөн бариул болон зүүний ойролцоо суурилуулсан температур мэдрэгчийг багтаасан бөгөөд холбогч өөрөө хэт халж эхэлбэл цэнэглэгч рүү бодит цагийн өгөгдөл өгдөг.

8.5 MCS-ийн дулааны эсэргүүцлийн сүлжээ

1.2MW-г удирдахын тулд инженерүүд холбогчийг дулааны эсэргүүцлийн сүлжээ (R-th) ашиглан загварчилдаг.

• Холбоо барих эсэргүүцэл (R-холбоо):Өндөр даралтын пүршний контактууд болон мөнгөнөөс мөнгөн хосолсон гадаргуугаар дамжуулан багасгасан.
• Дамжуулах эсэргүүцэл (R-cond):Дулаан нь зүүнээс хөргөлтийн гогцоо руу урсах ёстой. Үүнийг холбогч бариул дотор дулаан дамжуулагч боловч цахилгаан тусгаарлагчтай сав суулгацын нэгдлүүдийг ашиглан хамгийн их байлгах боломжтой.
• Конвекцийн эсэргүүцэл (R-conv):Урсдаг шингэн дулааныг шингээх үр ашиг. Хөргөлтийн урсгалын турбулентийг нэмэгдүүлэх (Рейнольдсын тоо өндөр) нь R-conv-ийг сайжруулдаг боловч насосны илүү их хүч шаарддаг.

Эдгээр гурван эсэргүүцлийг тэнцвэржүүлснээр MCS нь 1.2 МВт цахилгаан хэдхэн сантиметрийн зайд урсаж байсан ч бариулын хүрэх температурыг 50°C-аас доош байлгаж чадна.

8.6 MCS загвар дахь цахилгаан соронзон нийцтэй байдал (EMC)

Өндөр давтамжтайгаар шилжих том тогтмол гүйдэл (станцын хөрвүүлэгчээс) нь их хэмжээний цахилгаан соронзон дуу чимээ үүсгэж болзошгүй. MCS кабель болон холбогч нь ачааны машины мэдрэмтгий холбооны автобуснуудад (CAN эсвэл Automotive Ethernet гэх мэт) саад учруулахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд хамгаалалттай систем болж ажиллах ёстой. Үүнд дараахь зүйлс орно:

• 360 градусын хамгаалалт:MCS залгуурын металл гэр нь тасралтгүй Фарадей торыг хангадаг.
• Феррит бөмбөлгүүд:Өндөр давтамжийн нийтлэг горимын шуугианыг дарахын тулд кабелийн угсралтад ихэвчлэн нэгтгэгддэг.
• Эрчилсэн хос холбооны шугамууд:MCS дахь өгөгдлийн зүүг тусад нь мушгиж, хамгаалдаг тул их хэмжээний тогтмол гүйдлийн урсгал нь ISO 15118 дохиог гэмтээхгүй байх баталгаатай.

9-р бүлэг: Програм хангамжийн дэд бүтэц: Протоколууд, Кибер аюулгүй байдал, Телематик

9.1 ISO 15118-20: МВт цэнэглэх үндэс суурь

1.2 МВт-ын цэнэглэгч болон арилжааны ачааны машины хоорондох холбоо нь гэрийн цэнэглэгчтэй энгийн гар барихаас хамаагүй илүү төвөгтэй юм. Салбар нь ISO 15118-20 ("Dash 20" хувилбар) стандартыг боловсруулсан бөгөөд энэ нь мегаваттын эрин үед хэд хэдэн чухал онцлогуудыг нэвтрүүлсэн:

• Залгаад цэнэглэх:Тээврийн хэрэгсэлд хадгалагдсан дижитал гэрчилгээг ашиглан ачааны машиныг залгасан даруйд автоматаар баталгаажуулж, төлбөрийг зөвшөөрөх боломжийг олгодог. Энэ нь автопаркийн хувьд RFID карт эсвэл аппликейшн шаардлагагүй болгож, эргэлтийн хугацааг хурдасгадаг.
• Динамик удирдлага:Тээврийн хэрэгсэл болон цэнэглэгчийг хэдэн секунд тутамд тэжээлийн түвшинг дахин тохиролцох боломжийг олгодог. Энэ нь 1.2MW цэнэглэлтийн хувьд чухал бөгөөд батерей дүүрч, халах үед тэжээл хүлээн авах чадвар нь хурдан өөрчлөгддөг.
• Хоёр чиглэлтэй дэмжлэг:V2G (Тээврийн хэрэгслээс сүлжээнд) эрчим хүч дамжуулах протоколуудыг тодорхой тодорхойлдог.

9.2 OCPP 2.0.1: Дэд бүтцийг удирдах

ISO 15118 нь машинаас цэнэглэгч рүү чиглэсэн яриаг зохицуулдаг бол Open Charge Point Protocol (OCPP) 2.0.1 нь цэнэглэгчээс үүл рүү чиглэсэн яриаг зохицуулдаг. 1.2MW-ийн талбайн хувьд OCPP 2.0.1 нь дараах шалтгааны улмаас зайлшгүй шаардлагатай:

• Төхөөрөмжийн удирдлага:Энэ нь шингэн хөргөлтийн системийн эрүүл мэнд, MCS тээглүүрийн температур, бие даасан цахилгаан модулиудын төлөв байдлын талаарх дэлгэрэнгүй мэдээллийг өгдөг.
• Ухаалаг цэнэглэлт:Энэ нь төвийн DEMS-д станц руу нарийн төвөгтэй цэнэглэх профайлуудыг илгээх боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр парк нь сүлжээний хязгаартаа багтах болно.
• Гүйлгээний аюулгүй байдал:Том хэмжээний арилжааны төлбөр тооцоонд чухал ач холбогдолтой төлбөрийн өгөгдлийн аюулгүй байдлыг сайжруулдаг.

9.3 Флотын телематикийн интеграци

1.2 МВт-ын станц вакуум орчинд ажилладаггүй. Үүнийг флотын телематик системтэй (жишээ нь, Geotab, Trimble) нэгтгэсэн байх ёстой.

• SoC-ийн таамаглал:Ачааны машин логистикийн парк руу ойртох үед телематик систем нь одоогийн цэнэглэлтийн төлөв болон тооцоолсон ирэх хугацааг DEMS руу илгээдэг. Дараа нь станц нь бэлтгэл ажлын хүрээнд дэд бүтцийг "дулаацуулж" эсвэл "хөргөж" болно.
• Маршрутын оновчлол:Хэрэв DEMS нь ачааны машины аяллын дараагийн хэсэг ердөө 100 км гэдгийг мэдэж байвал ачааны машиныг 1.2 МВт-ын хүчин чадлаар зөвхөн 50% хүртэл цэнэглэхээр шийдэж магадгүй бөгөөд ингэснээр батерейны ашиглалтын хугацааг хэмнэж, сүлжээнд ирэх ачааллыг бууруулна.

9.4 MW экосистем дэх кибер аюулгүй байдал

1.2 МВт-ын асар их хүч чадал нь үүнийг "Эрчим хүчний терроризм"-ын бай болгодог. Эдгээр станцуудын бөөгнөрлийг хяналтандаа авсан халдагч нь үндэсний сүлжээнд давтамжийн хэлбэлзэл үүсгэхийн тулд тэдгээрийг асааж, унтрааж болно.

• Тоног төхөөрөмжийн аюулгүй байдлын модулиуд (HSM):Криптографийн түлхүүрүүдийг найдвартай хадгалахын тулд цэнэглэгчдэд ашигладаг.
• Төгсгөлөөс төгсгөл хүртэлх шифрлэлт:Ачааны машин, цэнэглэгч болон үүлэн сүлжээний хоорондох бүх өгөгдлийг TLS 1.3 ашиглан шифрлэх ёстой.
• Тэг итгэлцлийн архитектур:Логистикийн паркийн сүлжээг сегментчилсэн байх ёстой бөгөөд ингэснээр оффисын Wi-Fi сүлжээнд гарсан алдаа нь цэнэглэх дэд бүтцэд нэвтрэх боломжийг олгохгүй.

9.5 Plug & Charge-ийн PKI шатлал

ISO 15118-20 Plug & Charge стандартыг хэрэгжүүлэхэд нарийн төвөгтэй Нийтийн Түлхүүрийн Дэд Бүтэц (PKI) шаардлагатай.

• V2G Root CA:Тээврийн хэрэгслийн үйлдвэрлэгчид болон цэнэглэх станцын операторуудад (CSO) гэрчилгээ олгодог итгэмжлэгдсэн дээд түвшний байгууллага.
• Гэрээний гэрчилгээ:Ачааны машинд хадгалагдсан эдгээр нь автопаркийн эзэмшигч нь хөдөлгөөнт үйлчилгээний үйлчилгээ үзүүлэгчтэй (жишээ нь, Shell Recharge эсвэл ChargePoint) хүчин төгөлдөр гэрээтэй болохыг нотолж байна.
• OEM хангамж:Үйлдвэрлэлийн явцад ачааны машинд өвөрмөц таних тэмдэг өгдөг бөгөөд энэ нь цэнэглэгч нь нэг ватт эрчим хүч дамжуулахаас өмнө түүний жинхэнэ эсэхийг шалгах боломжийг олгодог. Энэ нь "зөвшөөрөлгүй" ачааны машинуудыг хувийн 1.2MW ложистикийн төв ашиглахаас сэргийлсэн.

9.6 OCPP 2.0.1 Өгөгдлийн загварчлал ба төхөөрөмжийн удирдлага

Өргөтгөсөн өгөгдлийн загварын улмаас OCPP 1.6-аас 2.0.1 руу шилжих нь 1.2MW системүүдийн хувьд зайлшгүй шаардлагатай.

• Төхөөрөмжийн загвар:2.0.1 хувилбарт бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийг (сэнс, насос, SiC модуль, контактор) хянаж, тохируулж болох "Хувьсагч" гэж үздэг. Энэ нь төвийн үйл ажиллагааны төвд "Урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээ" хийх боломжийг олгодог. Жишээлбэл, хэрэв хөргөлтийн насосны гүйдлийн хэрэглээ цаг хугацааны явцад бага зэрэг нэмэгдвэл систем үүнийг солих зорилгоор тэмдэглэж болно.өмнөэнэ нь эвдэрч, 1.2 МВт-ын станцын тасалдалд хүргэдэг.
• Захиалгат алдааны кодууд:OCPP 2.0.1 нь сүлжээний талын хүчдэлийн уналт, холбогч бариулын хэт халалт, эсвэл тээврийн хэрэгслийн талын BMS алдааг ялгаж салгах илүү тодорхой алдааны кодуудыг өгдөг. Энэ нь өндөр эрсдэлтэй ложистикийн үйл ажиллагаанд чухал ач холбогдолтой "Засварлах дундаж хугацаа" (MTTR)-ийг бууруулдаг.

10-р бүлэг: Логистикийн паркуудад зориулсан эдийн засгийн загварчлал ба TCO шинжилгээ

10.1 Дундаж эрчим хүчний дэд бүтцийн санхүүгийн байдал

1.2 МВт-ын станц барих нь асар их хөрөнгө оруулалт юм. Сүлжээний холболт, цахилгаан электроник, MCS түгээгүүр зэрэг нэг станц нь 300,000-600,000 ам.долларын үнэтэй байж болно. 2 МВт.цаг хүчин чадалтай BESS болон 500 кВт нарны эрчим хүчийг нэмэхэд жижиг ложистикийн төвийн төслийн нийт өртөг 2.5 сая ам.доллараас амархан давж болно. Гэсэн хэдий ч Нийт өмчлөлийн өртгийн (TCO) линзээр харахад тооцоолол өөрчлөгддөг.

10.2 Капексийн задрал

Логистикийн паркад ердийн 4 тасалгаатай 1.2MW суурилуулалтын хувьд:

1. Сүлжээний холболт ба трансформаторууд:Зардлын 20-30%. Үүнд дунд хүчдэлийн цахилгааныг талбайд авчрахтай холбоотой хэрэглээний төлбөр багтсан болно.
2. Цэнэглэх төхөөрөмж (PCS & Dispenser):Үнийн 40-50%. Өндөр чанартай SiC дээр суурилсан модульчлагдсан шүүгээ болон шингэн хөргөлттэй MCS диспенсерүүд нь дээд зэрэглэлийн үнэтэй.
3. Барилгын ажил ба угсралт:Зардлын 15-25%. Их хэмжээний кабельд зориулж суваг ухах, бетонон дэвсгэр цутгах, кабелийн удирдлагыг суурилуулах.
4. Зөөлөн зардал:5-10% (Зөвшөөрөл олгох, инженерчлэл хийх, ашиглалтад оруулах).

10.3 Үйл ажиллагааны алдагдал болон “Эрэлтийн төлбөр”-ийн асуудал

1.2 МВт-ын станц ажиллуулах нь стандарт DCFC ажиллуулахаас эрс өөр юм.

• Хүсэлтийн төлбөр:Ихэнх нийтийн аж ахуйн үйлчилгээ нь арилжааны хэрэглэгчдээс өөрсдийнх нь үндсэн дээр төлбөр авдагоргилсар бүр эрчим хүчний хэрэглээ. 1.2 МВт-ын нэг удаагийн огцом өсөлт нь зөвхөн тухайн сард 15,000-30,000 ам.долларын эрэлтийн төлбөрийг бий болгож болзошгүй юм. Тийм ч учраас BESS болон DEMS нь зөвхөн техникийн тансаг хэрэглээ биш, харин OPEX-ийг удирдах эдийн засгийн зайлшгүй шаардлага юм.
• Засвар үйлчилгээ:Шингэн хөргөлтийн системд хөргөлтийн шингэний үечилсэн шалгалт болон насосны засвар үйлчилгээ шаардлагатай байдаг. MCS холбогч нь өндөр хэрэглээтэй тул 12-24 сар тутамд контактыг солих шаардлагатай болж магадгүй.

10.4 ROI тооцоолол: Дизель болон 1.2MW цахилгаан

1.2 МВт-ын төв ашиглан 10 ширхэг 8-р ангиллын дизель ачааны машины паркийг 10 ширхэг цахилгаан ачааны машинтай харьцуулж үзье.

• Түлшний хэмнэлт:Цахилгаан эрчим хүч нь дизель түлшнээс нэг миль тутамд 40-70% хямд байдаг, ялангуяа ложистикийн парк оргил үнээс зайлсхийхийн тулд нарны эрчим хүч болон ухаалаг цэнэглэгч ашигладаг бол.
• Засвар үйлчилгээний хэмнэлт:Цахилгаан ачааны машинууд хөдөлгөөнт эд анги багатай тул засвар үйлчилгээний зардлыг ~30% бууруулдаг.
• Үйл ажиллагааны үр ашиг:1.2 МВт цэнэглэгчтэй цахилгаан ачааны машинууд дизель ачааны машинуудтай ижил маршрут, хуваарийг хадгалах боломжтой. Хэрэв тэд удаан 150 кВт цэнэглэгч ашиглах шаардлагатай бол паркт ижил ажлыг гүйцэтгэхэд 12-14 ачааны машин шаардлагатай бөгөөд энэ нь КАПЕКС-ийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх болно.
• Төлбөр төлөх хугацаа:Одоогийн урамшууллын тусламжтайгаар олон зах зээл дээр дэд бүтэц болон ачааны машины үнийн нэмэгдлийн нөхөн төлбөрийн хугацаа 3.5-5 жилийн хооронд байдаг. Арилжааны ачааны машинууд ихэвчлэн 8-10 жил үйлчилгээнд байдаг тул урт хугацааны хөрөнгө оруулалтын өгөөж маш эерэг байдаг.

10.5 Мэдрэмжийн шинжилгээ: Хувьсагчдын нөлөө

Эдийн засгийн загвар нь хэд хэдэн хүчин зүйлд мэдрэмтгий байдаг:

• Дизель түлшний үнэ:Галлон тутамд дизель түлшний үнэ 1 доллараар нэмэгдэх нь хөрөнгө оруулалтын өгөөжийг нэг жилээр бууруулж болзошгүй юм.
• Батерейны ашиглалтын хугацаа:Хэрэв 1.2 МВт цэнэглэлт нь батерейг хүлээгдэж байснаас хурдан доройтуулахад хүргэвэл TCO хохирох болно. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн LFP (Литийн төмрийн фосфат) болон өндөр никельтэй батерейнууд өмнө нь таамаглаж байснаас өндөр C-хурдны тэсвэрлэлтийг илүү сайн харуулж байна.
• Засгийн газрын татаас:Татварын хөнгөлөлт (АНУ-ын IRA шиг) нь дэд бүтцийн зардлын 30 хүртэлх хувийг нөхөж чаддаг бөгөөд энэ нь тооцооллыг эрс өөрчилдөг.

10б бүлэг: Логистикийн флотын тоон эдийн засгийн загварчлал

10.6 Төлбөрийн түвшний зардал (LCOC)

Цахилгаан эрчим хүчийг дизель түлштэй үнэхээр харьцуулахын тулд бид LCOC-г тооцоолох ёстой. Энэ нь тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацаанд (ихэвчлэн 10-15 жил) тээврийн хэрэгсэлд нийлүүлсэн кВт.ц-ын нийт зардлыг илэрхийлнэ. LCOC-ийн томъёо нь:LCOC = (Анхны капитал зардал + Жилийн ашиглалтын зардал + Цахилгаан эрчим хүчний зардал)) / Нийт нийлүүлсэн эрчим хүч (кВт.ц)1.2 МВт-ын ложистикийн паркийн хувьд ердийн LCOC нь кВт.ц тутамд 0.15-0.25 ам.долларын хооронд хэлбэлздэг. Үүний эсрэгээр дизель түлшний эквивалент эрчим хүчний зардал (хөдөлгүүрийн үр ашгийг харгалзан тохируулсан) нь ихэвчлэн кВт.ц тутамд 0.35-0.50 ам.доллар байдаг. Дельта нь флотын операторуудын асар их хэмнэлтийн боломжийг илэрхийлдэг.

10.7 Нийтийн үйлчилгээний тарифын бүтцийн нөлөө

Логистикийн паркууд нарийн төвөгтэй хэрэглээний тарифыг зохицуулах ёстой.

• Хэрэглэх хугацаа (TOU)-ийн үнэ:Цахилгаан эрчим хүч өглөөний 4 цагаас 16:00 цагт 5 дахин үнэтэй байж болно. Буруу цагт 1.2 МВт цэнэглэх нь долоо хоногийн хэмнэлтийг үгүй ​​хийж болзошгүй.
• Эрэлтийн хариу арга хэмжээ (DR) хөтөлбөрүүд:Цахилгаан эрчим хүчний сүлжээний онцгой байдлын үед 1.2 МВт-ын станцын цэнэглэх чадлыг түр хугацаагаар бууруулах боломжийг олгосноор оператор нь ихээхэн хэмжээний буцаан олголт авах боломжтой бөгөөд заримдаа станцын жилийн засвар үйлчилгээний зардлыг бүрэн нөхдөг.

10.8 Батерейны ашиглалтын хугацаа болон солих зардал

1.2 МВт-д өндөр хүчин чадалтай цэнэглэлт (400-600 кВт.ц хүчин чадалтай арилжааны батерейны хувьд ойролцоогоор 2C батерейгаас 3C хүртэл) нь хоёр талдаа иртэй сэлэм юм: энэ нь тээврийн хэрэгслийг хэдхэн минутын дотор ашиглалтад оруулдаг боловч батерейны дулааны удирдлага болон цэнэглэх муруйг стрессийг шингээхээр зохион бүтээгээгүй л бол эсийн хөгшрөлтийг хурдасгадаг.

2C-3C хурдтай үед лити-ион эсүүд цэнэгийн гүйдлийг нарийн нарийсгаагүй тохиолдолд литийн бүрхүүл болон электродын хагарлыг хурдасгадаг. Орчин үеийн хүнд даацын батерейнууд үүнийг гурван механизмаар эсэргүүцдэг: оргил чадлаар ч гэсэн эсийн температурыг нягт хүрээнд хадгалдаг түрэмгий идэвхтэй шингэн хөргөлт, өндөр цэнэгийн гүйдлийг тэсвэрлэдэг цахиураар хольсон анод, мөн SoC өсөх үед чадлыг бууруулдаг нарийн төвөгтэй BMS цэнэгийн муруй - энэ нь багтаамжийн сүүлийн 20%-ийг хамгаалдаг танил болсон "конус" юм.

Автопаркийн операторын хувьд практик асуулт бол батерейны ашиглалтын хугацаа юм. Голчлон 1C-ээс 2C хүртэл цэнэглэгддэг сайн удирдлагатай батерей нь 3,000-5,000 циклийн дараа багтаамжийн 80%-ийг хадгалж чаддаг; 3C+ тасралтгүй цэнэглэлт нь үүнийг 1,500-2,500 цикл хүртэл бууруулж чадна. Одоогийн арилжааны батерейны үнэ 90-120 ам.доллар/кВт.ц байхад 500кВт.ц батерейг солих нь 45,000-60,000 ам.долларын үнэтэй бөгөөд энэ нь 1.2MW бизнесийн аль ч тохиолдолд бодит зүйл юм.

Бууруулах стратегиудад дараахь зүйлс орно.

• Боломжийн төлбөр:Зөвхөн хугацаа шаардсан үед л 1.2 МВт-ын эрчим хүчийг ашиглаарай; эрчим хүчний ихэнх хэсгийг шөнийн цагаар цэнэглэхийн тулд 150-350 кВт-ын цэнэглэлтэд найд.
• Дулааны урьдчилсан нөхцөл:BMS нь төлөвлөсөн мегаваттын сессийн өмнө багцыг урьдчилан халаадаг эсвэл хөргөдөг тул цэнэг нь хамгийн тохиромжтой 25-35°C цонхонд байгаа эсүүдээс эхэлдэг.
• Үйлчилгээ болгон ашиглах зай (BaaS):Одоо олон операторууд батерей түрээсэлж, үлдэгдэл үнэ цэнэ болон солих эрсдэлийг нийлүүлэгчид шилжүүлж, капиталын өртгийг урьдчилан таамаглах боломжтой үйл ажиллагааны шугам болгон хувиргаж байна.

Урьдчилан таамагласан засвар үйлчилгээ нь давталтыг хаадаг.Орчин үеийн депо нь ачааны машины эрүүл мэндийг тасралтгүй хянадаг: дотоод эсэргүүцлийн өсөлт, цэнэгийн муруйн хазайлт, дулааны зан төлөвийг тээврийн хэрэгсэл тус бүрээр хянаж, флотын удирдлагын системд оруулдаг. Ачааны машины өгөгдөл нь хурдассан хөгшрөлтийг илтгэх үед хуваарь гаргагч нь тухайн тээврийн хэрэгслийг автоматаар илүү зөөлөн цэнэглэх профайл руу шилжүүлж, үзлэгт оруулахын тулд тэмдэглэдэг бөгөөд энэ нь үйлчилгээний түвшинд ямар ч өөрчлөлтгүйгээр ачааны машины ашиглалтын хугацааг 20-30%-иар уртасгадаг. Энэхүү өгөгдөлд суурилсан арга нь батерейны ашиглалтын мөчлөгийг актуар таамаглалаас үйл ажиллагааны хэрэгсэл болгон хувиргадаг бөгөөд энэ нь сайн ажилладаг 1.2MW ачааны машиныг орлуулах төсвийг чимээгүйхэн шатаадаг ачааны машинаас ялгаж салгадаг яг ийм төрлийн оюун ухаан юм.

10.9 Нэгдсэн флотын бизнесийн жишээ

LCOC, тарифын менежмент болон батерейны ашиглалтын мөчлөгийг хамтад нь загварчлахад тодорхой хэв маяг гарч ирдэг: 1.2MW систем нь зүгээр л илүү том цэнэглэгч биш - энэ нь эрчим хүчний системийн гол хэсэг юм. Эрэлтийн огцом өсөлтийг бууруулдаг BESS болон өдрийн цагаар цахилгаан эрчим хүчний худалдан авалтыг нөхдөг нарны эрчим хүчтэй хосолсон мегаватт цэнэглэгч нь нийт эрчим хүчний өртөг нь дизель болон уламжлалт 150kW цэнэглэлтээс доогуур байдаг депогийн эрчим хүчний төвийн зангуу болдог.

Гол дүгнэлтүүд

• 1.2 МВт-ын депогийн LCOC (ихэвчлэн $0.15-0.25/кВт.ц) нь дизель түлшний $0.35-0.50/кВт.ц-тай тэнцэх үнээс хамаагүй хямд юм.
• TOU тариф болон эрэлтийн хариу арга хэмжээний хөтөлбөрүүд нь мегаваттын хурлыг ухаалгаар төлөвлөсөн операторуудыг шагнадаг.
• Батерейны ашиглалтын хугацаа нь далд хувьсагч юм: батерейны ашиглалтын хугацааг хамгаалахын тулд 2-3C цэнэглэлтийг шингэн хөргөлт болон конус хэлбэрийн муруйтай хослуулах шаардлагатай.
• BESS буфержуулалт нь эрэлтийн төлбөрийн өр төлбөрийг сүлжээний үйлчилгээний орлогын урсгал болгон хувиргадаг.

Холбоо барих MIDA Power өнөөдөр мегаватт цэнэглэх ирээдүйг бүтээж байна - өндөр хүчин чадалтай тогтмол гүйдлийн хурдан цэнэглэгчээс эхлээд 1.2 МВт ба түүнээс дээш хүчин чадалтай BESS-нэгдсэн депо систем хүртэл. Нарийвчилсан LCOC загварчлал, талбайн дизайны дэмжлэг эсвэл үнийн санал авахын тулд манай багтай холбогдоно уу. Талбайг барихаас өмнө бид танд тоо баримт гаргахад туслах болно.