Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн дэд бүтцийн BESS: Хурдан, уян хатан, сүлжээнд ээлтэй хэт хурдан цэнэглэх шийдлүүд

Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэх дэд бүтцийн батерейны эрчим хүч хадгалах системүүд: BESS+EVSE архитектур, хиймэл оюун ухаанаар оновчтой болгосон оргил ачааллын сахал хусах, дэвшилтэт эрчим хүчний менежментээр дамжуулан хурдан, уян хатан, сүлжээнд ээлтэй хэт хурдан цэнэглэх шийдлүүдийн ирээдүй

Оршил: Цахим хөдөлгөөнт байдал болон эрчим хүчний хадгалалтын нэгдэх хил хязгаар

Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл (EV) руу дэлхий даяар шилжих нь таамаглалын ирээдүй биш болсон; энэ бол урьд өмнө байгаагүй хурдацтай өрнөж буй өнөөгийн бодит байдал юм. Улс орнууд цэвэр тэг зорилтод хүрэхийг эрмэлзэж байгаа тул тээврийн салбарыг цахилгаанжуулах нь нүүрстөрөгчгүйжүүлэх стратегийн тулгын чулуу болсон. Гэсэн хэдий ч зорчигч болон арилжааны EV-ийг нэвтрүүлэх нь хурдасч байгаа тул одоо байгаа цахилгаан сүлжээний хязгаарлалтууд (эдгээрийн ихэнх нь хэдэн арван жилийн өмнө урьдчилан таамаглах боломжтой, тогтвортой ачаалалд зориулагдсан байсан) улам бүр тодорхой болж байна. Гол саад бэрхшээл нь тээврийн хэрэгсэл тус бүрт 150 кВт-аас 350 кВт ба түүнээс дээш хүчин чадалтай өндөр хүчин чадалтай, хэт хурдан цэнэглэгч (UFC) станцуудын эрэлт хэрэгцээ юм.

Ийм олон цэнэглэгч нэгэн зэрэг ажиллах үед асар их, тасалданги цахилгааны огцом өсөлт үүсдэг. Нийтийн аж ахуйн компанийн хувьд 10 тасалгаатай хэт хурдан цэнэглэх төв нь жижиг тэнгэр баганадсан барилга эсвэл дунд хэмжээний үйлдвэртэй тэнцэх оргил ачааллыг илэрхийлж болох ч энэ ачаалал хэдхэн минутын дотор гарч ирээд алга болдог. Эдгээр "огцом" ачаалал нь орон нутгийн түгээлтийн трансформаторыг тогтворгүй болгож, хүчдэлийн уналт үүсгэж, станцын операторуудад хэт өндөр оргил эрэлтийн төлбөрт хүргэдэг. Цаашилбал, уламжлалт шийдэл болох сүлжээний дэд бүтцийг шинэчлэх нь ихэвчлэн хэт үнэтэй бөгөөд удаан байдаг бөгөөд шинэ өндөр хүчдэлийн дэд станцуудын ашиглалтын хугацаа хэдэн жилээр үргэлжилдэг.

Батерейны эрчим хүч хадгалах систем (BESS) нь эдгээр бэрхшээлийг шийдвэрлэх эцсийн шийдэл болж гарч ирсэн. Сүлжээний эрчим хүчний хангамжийг цэнэглэгчийн гаралтаас салгаснаар BESS-тэй нэгдсэн цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэх дэд бүтэц (BESS+EVSE) нь хурдан, уян хатан, сүлжээнд ээлтэй эрчим хүч түгээх замыг санал болгодог. Энэхүү нэгдсэн архитектур нь цэнэглэх явцад батерей нь эрчим хүчний ихэнх хэсгийг хангаж, цэнэглэгч идэвхгүй байх үед сүлжээнээс тогтвортой, удирдах боломжтой хурдаар цэнэглэгддэг "оргил ачааллын үед" цэнэглэх боломжийг олгодог.

Энэхүү цогц техникийн бүтээлд бид BESS+EVSE системийн гүнийг 6000 гаруй үгтэй техникийн шинжилгээгээр судлах болно. Бид өндөр түвшний ашиг тусаас давж, тодорхой цахилгаан электрон топологи, дөрвөн квадрант хөрвүүлэгчийн нарийн төвөгтэй хяналтын логик, батерейны эрүүл мэндийг зохицуулдаг математик загварууд, эдгээр системийг зөвхөн техникийн хувьд боломжтой төдийгүй өндөр ашигтай болгодог хиймэл оюун ухаанаар удирддаг эдийн засгийн хөдөлгүүрүүдийг шинжлэх болно.

Бүлэг 1: BESS+EVSE системийн гүн архитектур

BESS-ийг цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэх станцуудад нэгтгэх нь эрчим хүчний системийн топологийг үндсээр нь дахин авч үзэхийг шаарддаг. Бид зөвхөн эрчим хүчийг хэрхэн хадгалдаг төдийгүй, хамгийн бага алдагдалтай, хамгийн их хяналттайгаар хэрхэн хөдөлгөдөгийг авч үзэх ёстой. Энэ бүлэгт бид хоёр үндсэн холболтын аргыг харьцуулж үзэх болно: хувьсах гүйдлийн холболттой болон тогтмол гүйдлийн холболттой системүүд.

1.1 AC-хосолсон архитектур: Өв уламжлал ба шинэчлэл

Хувьсах гүйдлийн холболттой системд BESS болон EVSE нь станцын үндсэн хувьсах гүйдлийн шугамд, ихэвчлэн 400V эсвэл 480V хүчдэлээр холбогддог. BESS нь сүлжээнээс хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдлийн хадгалалтад зориулж хөрвүүлдэг өөрийн гэсэн Цахилгаан Хөрвүүлэх Систем (PCS)-тэй. Цахилгаан цэнэглэгч бүр өөрийн гэсэн дотоод хувьсах гүйдлийн тогтмол гүйдлийн хөрвүүлэгч (шулуутгагч)-тэй байдаг.

Хувьсах гүйдлийн холболтын гол давуу тал нь түүний модульчлагдсан байдал юм. BESS болон цэнэглэгч нь үндсэндээ хувьсах гүйдлийн сүлжээнд холбогдсон бие даасан төхөөрөмжүүд тул тэдгээрийг өөр өөр үйлдвэрлэгчдээс авч, тусад нь шинэчилж болно. Энэ нь одоо байгаа цэнэглэх станцуудыг шинэчлэхэд хувьсах гүйдлийн холболтыг илүүд үздэг сонголт болгодог. Гэсэн хэдий ч үр ашиг нь бага байдаг. Цахилгаан машиныг BESS-д хадгалагдсан энерги ашиглан цэнэглэдэг нөхцөл байдлыг авч үзье. Эрчим хүч нь гурван хувиргах үе шатыг дамжин өнгөрөх ёстой:

1. Хадгалах зориулалттай тор (AC) -> BESS PCS (DC).
2. BESS (DC) -> BESS PCS (AC)-аас буудлын автобус руу явна.
3. Буудлын автобус (AC) -> Цахилгаан цэнэглэгч (DC)-ийг тээврийн хэрэгсэлд холбоно уу.

Хэрэв үе шат бүр 95% үр ашигтай бол хоёр талын үр ашиг нь ердөө 0.95 * 0.95 * 0.95 = 85.7% байна. Энэ нь оргил ачааллын үед хүлээн зөвшөөрөгдөхүйц боловч хэдэн мянган циклийн туршид эрчим хүчний ихээхэн алдагдалд хүргэдэг. Цаашилбал, хувьсах гүйдэлтэй холбогдсон системүүд нь олон трансформатор болон унтраалга зэрэг илүү олон бүрэлдэхүүн хэсэг шаарддаг бөгөөд энэ нь станцын физик ул мөрийг нэмэгдүүлдэг.

1.2 DC-хосолсон архитектур: Өндөр үр ашигтай ирээдүй

DC холболттой системүүд нь BESS, нарны фотоэлектрик массивууд болон цахилгаан цэнэглэгчийг өндөр хүчдэлийн DC автобусанд (ихэвчлэн 750В-1000В) шууд холбодог. Том төвийн шулуутгагч нь сүлжээг DC автобусанд холбодог. BESS болон цахилгаан цэнэглэгч нь DC-DC хөрвүүлэгчээр холбогддог.

Энд гол давуу тал нь үр ашиг юм. DC-AC-DC "хоёр талын аялал"-ыг арилгаснаар системийн нийт үр ашгийг 5-8% -иар сайжруулах боломжтой. Нарны цахилгаан станцын интеграцийг илүү хялбар болгодог, учир нь PV хэлхээний инвертерийг DC автобусанд шууд тэжээгддэг илүү үр ашигтай DC-DC цэнэг хянагчаар сольж болно. Энэ бол батерей болон PV хавтангаас DC энергийг зохицуулах "уугуул" арга юм.

Гэсэн хэдий ч тогтмол гүйдлийн системүүд нь ялангуяа хамгаалалтын салбарт инженерийн томоохон бэрхшээлүүдийг дагуулдаг. Тогтмол гүйдэл нь хувьсах гүйдлийнх шиг "тэг огтлолцол"-той байдаггүй бөгөөд энэ нь хэрэв алдаа гарвал үүссэн нумыг унтраахад илүү хэцүү гэсэн үг юм. Үүний тулд микросекундын дотор гүйдлийг тасалдуулахын тулд цахиурын карбид (SiC) MOSFET ашигладаг тусгай тогтмол гүйдлийн контакторууд болон хэт хурдан хатуу төлөвт хэлхээний таслуурууд (SSCB) шаардлагатай байдаг. Эдгээр бэрхшээлүүдээс үл хамааран салбар нь шинэ, өндөр хүчин чадалтай "мега-төвүүд"-ийн хувьд тогтмол гүйдлийн холболттой архитектурыг илүүд үзэх хандлагатай байна. Учир нь тэдгээрийн чадлын нягтрал болон үр ашиг өндөр байдаг.

Бүлэг 2: Эрчим хүчний хувиргах системүүд (PCS) ба дөрвөн квадрантын үйлдлийн логик

PCS нь BESS-ийн зүрх бөгөөд батерей болон сүлжээ эсвэл цэнэглэгч автобусны хооронд хоёр чиглэлтэй гарц болж үйлчилдэг. Сүлжээг үр дүнтэй дэмжихийн тулд орчин үеийн PCS төхөөрөмжүүд нь PQ хавтгайн бүх дөрвөн квадрантад ажиллах ёстой.

2.1 Дөрвөн квадрант хяналтын онолын үндэс

Эрчим хүчний инженерчлэлд бид инвертерийн ажиллагааг идэвхтэй чадал (P) ба реактив чадал (Q) гэсэн нэр томьёогоор тодорхойлдог.

• I квадрант (Эерэг P, Эерэг Q)BESS нь цэнэглэж (идэвхтэй чадлыг шингээж), мөн индуктив реактив чадлыг шингээж байна. Энэ нь орон нутгийн эрэлт багатай үед сүлжээний хүчдэлийг бууруулахад ашигтай.
• II квадрант (Сөрөг P, Эерэг Q)BESS нь индуктив реактив чадлыг шингээж байхдаа цэнэггүйжүүлж (ачаалыг дааж) байна.
• III квадрант (Сөрөг P, Сөрөг Q)BESS нь цэнэггүйжүүлж, багтаамжийн реактив хүчийг хангаж байна. Энэ нь олон цахилгаан машинууд их гүйдэл хэрэглэж байх үед орон нутгийн хүчдэлийг нэмэгдүүлэх боломжтой "сүлжээний сүлжээг дэмждэг" горим юм.
• IV квадрант (Эерэг P, Сөрөг Q): BESS нь багтаамжтай реактив чадлыг өгч байхдаа цэнэглэж байна.

BESS нь дөрвөн квадрантын аль алинд нь үйл ажиллагаагаа явуулснаар зөвхөн эрчим хүч зөөхөөс гадна сүлжээг тогтворжуулдаг. Олон улс оронд сүлжээний операторууд реактив чадлын нөхөн олговор (Volt-VAR хяналт) өгөх боломжтой BESS эзэмшигчдэд нэмэлт төлбөр төлөх болно.

2.2 Хяналтын хэрэгжилт: dq Векторын хувиргалт

P болон Q-г бие даан хянахын тулд PCS нь "Векторын хяналт" стратегийг ашигладаг. Үүнд гурван фазын хувьсах гүйдлийг ($a, b, c$) тогтмол гүйдэлтэй төстэй координатын систем ($d, q$) болгон хувиргадаг Кларк ба Паркийн хувиргалтууд багтдаг.

1. Кларкийн хувиралГурван фазын дохиог хоёр фазын суурин координатын систем ($\alpha, \beta$) болгон хөрвүүлнэ.
2. Паркийн өөрчлөлт: $\alpha, \beta$ системийг сүлжээний эргэлдэгч соронзон оронтой зэрэгцүүлэхийн тулд эргүүлж, улмаар $d$ (шууд) болон $q$ (квадрат) тэнхлэгүүдийг үүсгэдэг.

Энэхүү эргэлдэгч хүрээнд $d$ тэнхлэгийн гүйдэл нь идэвхтэй чадалтай шууд пропорциональ, $q$ тэнхлэгийн гүйдэл нь реактив чадалтай шууд пропорциональ байна. Энэ нь PCS хянагчийг P ба Q-г маш өндөр нарийвчлалтай, миллисекундын түвшний хариу үйлдэл үзүүлэх хугацаагаар бие даан зохицуулахын тулд энгийн PI (Пропорциональ-Интеграл) гогцоог ашиглах боломжийг олгодог.

2.3 Тоног төхөөрөмжийн анхаарах зүйлс: SiC болон өндөр давтамжийн PWM

Цахилгаан цэнэглэх зориулалттай орчин үеийн PCS төхөөрөмжүүд нь Цахиурын карбид (SiC) цахилгаан модулиудыг улам бүр ашиглаж байна. SiC нь уламжлалт Цахиурын IGBT-тэй (ихэвчлэн 10-20 кГц хүртэл хязгаарлагддаг) харьцуулахад илүү өндөр шилжих давтамж (100 кГц хүртэл) авах боломжийг олгодог. Өндөр шилжих давтамж гэдэг нь:

• Гаралтын шүүлтүүр дэх жижиг индукторууд ба конденсаторууд.
• Гармоник гажуудлыг багасгаж, сүлжээний цахилгаан чанарыг сайжруулна.
• Ялангуяа хэсэгчилсэн ачааллын үед мэдэгдэхүйц өндөр үр ашиг.

Бүлэг 3: Станцын түвшний эрчим хүчний чиглүүлэгчийн загвар: Олон порттой хэтийн төлөв

Цэнэглэх төвүүд микро сүлжээ болж хөгжихийн хэрээр “Станцийн эрчим хүчний чиглүүлэгч” (SER)-ийн хэрэгцээ маш чухал болж байна. Энгийн самбараас ялгаатай нь SER нь олон чиглэлт эрчим хүчний урсгалыг удирддаг ухаалаг цахилгаан электрон төхөөрөмж юм.

3.1 Хос Идэвхтэй Гүүр (DAB) Топологи

Өндөр хүчин чадалтай SER-ийн "нууц амтлагч" нь ихэвчлэн Хос Идэвхтэй Гүүр (DAB) DC-DC хөрвүүлэгч байдаг. DAB нь өндөр давтамжийн трансформатороор тусгаарлагдсан хоёр H-гүүрнээс бүрдэнэ. Хоёр гүүрний хоорондох шилжих дохионы фазыг шилжүүлснээр чиглүүлэгч нь хэр их эрчим хүч урсаж, аль чиглэлд байгааг яг таг хянаж чадна.

DAB нь хэд хэдэн гол давуу талыг өгдөг:

• Гальваник тусгаарлалтЭнэ нь өндөр хүчдэлийн BESS-ийг цахилгаан тээврийн хэрэгслийн портоос физик байдлаар тусгаарлаж, аюулгүй байдлыг сайжруулдаг.
• Хоёр чиглэлт урсгалЭнэ нь машинаас цахилгааныг станц руу буцааж илгээх шаардлагатай V2G (Тээврийн хэрэгслээс сүлжээнд холбох) хэрэглээнд зайлшгүй шаардлагатай.
• Зөөлөн шилжүүлэлтТэг хүчдэлийн шилжүүлэлт (ZVS)-ийн тусламжтайгаар DAB нь транзисторын "асаах/унтраах" мөчлөг бүрт алдагдсан энергийг багасгаж, 98%-иас дээш үр ашгийг бий болгодог.

3.2 Динамик эрчим хүчний хуваарилалтын логик

SER-ийн хяналтын програм хангамж нь "Програм хангамжаар тодорхойлогдсон хүч"-ийг хэрэгжүүлдэг. Цахилгаан машин залгагдах үед SER нь тээврийн хэрэгслийн BMS-тэй холбогдож, хамгийн их цэнэглэх хурд болон одоогийн цэнэгийн төлөвийг (SoC) тодорхойлдог. Хэрэв станц сүлжээний хязгаартаа ойртож байгаа бол SER нь эрчим хүчийг хуваарилахын тулд "Эрэмбэлэх дараалал" алгоритмыг ашигладаг. Жишээлбэл, 10% батерейтай тээврийн хэрэгслийг 80% батерейтай тээврийн хэрэгслээс илүү давуу эрхтэй болгож болно. BESS нь тээврийн хэрэгслийн эрэлт болон сүлжээний хүчин чадлын хоорондох зайг нөхөж, "савлуур үүсгэгч" үүрэг гүйцэтгэдэг.

3.3 “Эрчим хүчний төв”-ийн тухай ойлголт

Бид "цэнэглэгч төвтэй" загвараас "эрчим хүчний төв" загвар руу шилжиж байна. Эрчим хүчний төвд SER нь нарны фотоэлектрик, BESS, цахилгаан хөдөлгүүрийн цэнэглэлт, тэр ч байтугай орон нутгийн барилгын ачааллыг нэг, оновчтой нэгж болгон удирддаг. Энэ нь "Тэг экспорт" үйл ажиллагааг зөвшөөрдөг бөгөөд угсралтын байгаль орчин, эдийн засгийн үнэ цэнийг хамгийн их байлгахын тулд талбай дээрх нарны эрчим хүчний 100%-ийг орон нутагт ашигладаг.

Бүлэг 4: BESS Амьдралын мөчлөгийн менежмент: Дэвшилтэт SoH болон SoC алгоритмууд

BESS+EVSE төслийн эдийн засгийн үр ашиг нь батерейны ашиглалтын хугацаанаас ихээхэн хамаардаг. Эрүүл мэндийн байдлын (SoH) хяналтаар дамжуулан ашиглалтын хугацааг удирдахын тулд нарийн төвөгтэй BMS шаардлагатай.

4.1 Эрүүл мэндийн байдал (SoH) алгоритмууд: Хөгшрөлтийн физик

SoH нь батерейны одоогийн багтаамжийг анхны багтаамжтай нь харьцуулсан хэмжүүр юм. Батерейны хөгшрөлт нь анод дээрх Хатуу Электролитийн Интерфазын (SEI) давхаргын өсөлт болон катодын хэсгүүдийн хагарал зэрэг хэд хэдэн химийн процессоос үүдэлтэй.

Орчин үеийн SoH тооцоолол нь дараахь зүйлсийн хослолыг ашигладаг.

• Электрохимийн импеданс спектроскопи (EIS): Жижиг хувьсах гүйдлийн дохиог янз бүрийн давтамжийн хүрээнд тарьснаар BMS нь эс бүрийн дотоод импедансыг хэмжиж чаддаг. Тодорхой давтамжид импедансын өсөлт нь тодорхой хөгшрөлтийн механизмын "утаа гаргадаг буу" юм.
• Өргөтгөсөн Калман шүүлтүүрүүд (EKF)EKF нь батерейны дотоод төлөвийг тооцоолохын тулд түүний шугаман бус загварыг ашигладаг математикийн хэрэгсэл юм. Энэ нь урьдчилан таамагласан хүчдэлийг бодит хэмжсэн хүчдэлтэй тасралтгүй харьцуулж, төлөвийн тооцоогоо зохих ёсоор нь залруулдаг. Энэ нь өндөр хүчин чадалтай цэнэглэгч станцын "шуугиантай" нөхцөлд ч гэсэн SoH-ийг өндөр нарийвчлалтай хянах боломжийг олгодог.

4.2 Цэнэглэх төлөв (SoC) болон Кулон тоолуурын шилжилт

Цэнэглэх төлөв (SoC) нь батерейны түлшний хэмжүүртэй адил юм. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийг цэнэглэх үед BESS нь ихэвчлэн хурдан, хэсэгчилсэн мөчлөгт ордог. Энэ нь мэдрэгчийн шилжилтээс болж энгийн "Кулон тоолох" (оролтын гүйдэл ба гаралтын гүйдлийг хэмжих)-ийг цаг хугацааны явцад буруу болгодог. Үүнийг шийдэхийн тулд BMS нь "Нээлттэй хэлхээний хүчдэл (OCV) зураглалыг" ашигладаг. Батерей амарсан үед түүний хүчдэл нь SoC-ийн маш нарийвчлалтай үзүүлэлт юм. BMS нь эдгээр амрах хугацааг ашиглан Кулон тоолуурыг "дахин тохируулах" бөгөөд станцын оператор хэр их эрчим хүч байгааг үргэлж мэдэж байх боломжийг олгодог.

4.3 Хоёр дахь амьдралтай батерейны интеграци

BESS-тэй нэгдсэн станцуудын ROI-г сайжруулах нэг арга бол цахилгаан тээврийн хэрэгслээс гарсан боловч анхны хүчин чадлынхаа 70-80%-ийг хадгалж үлдсэн "Second-Life" батерейг ашиглах явдал юм. Эдгээр батерейнууд нь жин нь чухал ач холбогдолтой тээврийн хэрэгсэлд тохиромжгүй болсон ч суурин хадгалахад төгс тохирно. Гэсэн хэдий ч хоёр дахь наст батерейг удирдах нь нарийн төвөгтэй байдаг, учир нь багц бүр өөр өөр хөгшрөлтийн түүхтэй байдаг. Энэ нь эрүүл мэндийн шинж чанараараа тэс өөр эсүүд болон модулиудыг тэнцвэржүүлж чадах "Олон төрлийн BMS" шаарддаг.

Бүлэг 5: Сүлжээнд ээлтэй цэнэглэлт: Ачааллын тэнцвэржүүлэлт ба оргил үед сахал хусах

Цахилгаан тээврийн хэрэгслийг цэнэглэхэд BESS-ийн гол үнэ цэнийн санал бол сүлжээнд үзүүлэх нөлөөллийг бууруулах явдал юм. Үүнийг оргил ачааллыг бууруулах болон ачааллыг тэгшлэх гэсэн хоёр үндсэн стратегийн тусламжтайгаар хэрэгжүүлдэг.

5.1 Сахлын оргил үе: "Эрэлтийн төлбөр"-ийг бууруулах

Арилжааны хэрэглэгчдийн цахилгаан эрчим хүчний үнийг зөвхөн кВт.ц-аар тооцдоггүй; үүнд сард хамгийн ихдээ 15 минутын эрчим хүчний хэрэглээнд үндэслэсэн "Эрэлтийн төлбөр" ($/kW-ээр хэмжигддэг) багтдаг. Хэт хурдан цэнэглэгч станцын хувьд нэг удаагийн өндөр хүчин чадалтай цэнэглэлт нь хэдэн мянган долларын эрэлтийн төлбөрийг бий болгож чадна.

BESS EMS нь сүлжээний таталтын виртуал "тааз"-ыг тогтоодог "Оргил үеийг хусах" алгоритмыг хэрэгжүүлдэг. Цахилгаан машин 350 кВт-аар цэнэглэж эхлэхэд сүлжээ нь зөвхөн 50 кВт-ыг, BESS нь үлдсэн 300 кВт-ыг хангадаг. Энэхүү энгийн логик нь цэнэглэх станцын сарын ашиглалтын зардлыг 30-50% -иар бууруулж, ашигтай станц болон алдагдалтай станцын хооронд ялгааг бий болгодог.

5.2 Ачааллыг тэгшлэх: Хэрэгслүүдэд туслах

Ашиглалтын компанийн үүднээс авч үзвэл хамгийн тохиромжтой хэрэглэгч бол 24/7 тогтмол, урьдчилан таамаглах боломжтой хэмжээний эрчим хүч хэрэглэдэг хүн юм. Цахилгаан машин цэнэглэх нь эсрэгээрээ: энэ нь маш урьдчилан таамаглах аргагүй юм. BESS нь станцыг "Ачааллын тэгшлэгч" болгон ажиллуулах боломжийг олгодог. Энэ нь шөнийн цагаар (сүлжээний эрэлт бага байх үед) удаан цэнэглэгдэж, өдрийн цагаар цэнэггүй болдог. Энэ нь орон нутгийн түгээлтийн трансформаторуудын ачааллыг бууруулж, тэр ч байтугай ашиглалтын компанийн шинэ цахилгаан станц барих хэрэгцээг хойшлуулж болзошгүй юм.

5.3 Давтамжийн хариу үйлдэл ба туслах үйлчилгээ

Дэвшилтэт эрчим хүчний зах зээл дээр BESS-тэй нэгдсэн цэнэглэх станцууд нь "Давтамжийн хариу үйлдэл"-ийг өгснөөр мөнгө олох боломжтой. Хэрэв сүлжээнд байгаа том цахилгаан станц эвдэрвэл давтамж буурна. BESS үүнийг илрүүлж, сүлжээг тогтворжуулахад туслахын тулд цэнэглэхээ шууд зогсоож (эсвэл цэнэггүй болгож) чадна. Энэ бол дэлхий даяарх сүлжээний операторуудын улам бүр үнэлж буй "утасгүй" хувилбар юм.

Бүлэг 6: Уян хатан хүчин чадлын өргөтгөл: Трансформаторын саад бэрхшээлийг даван туулах

Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн шилжилтийн хамгийн том саад бэрхшээлүүдийн нэг бол "Сүлжээнд холбогдох хугацаа"-ны асуудал юм. Олон хотод орон нутгийн дэд станцыг шинэ цэнэглэх төв болгон шинэчлэхэд нийтийн аж ахуйн компани 2 ба түүнээс дээш жил шаардагдаж магадгүй юм. BESS нь үүнийг тойрч гарах арга замыг санал болгож байна.

6.1 “Виртуал” Трансформаторын Шинэчлэлт

200 кВА трансформатортой, аль хэдийн 100 кВА орон нутгийн ачаалалтай талбайг авч үзье. Энэ талбай нь зөвхөн 100 кВА цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэлтийг дэмжих боломжтой бөгөөд энэ нь нэг хэт хурдан цэнэглэгч ч хангалттай биш юм. 1 МВт.ц BESS нэмснээр энэ талбай нь 350 кВт-ын хоёр цэнэглэгчийг дэмжих боломжтой. BESS нь цэнэглэх хэсэгт шаардлагатай "тэсрэлт" эрчим хүчийг өгдөг бөгөөд трансформатор нь чимээгүй үед BESS-ийг цэнэглэдэг. Энэ нь хэдэн жилийн дотор биш харин хэдхэн долоо хоногийн дотор (BESS-ийг суурилуулахад шаардагдах хугацаа) "Цахилгаан хангамжийн шинэчлэлт" хийх боломжийг олгодог.

6.2 Модульчлагдсан болон контейнержуулсан дэд бүтэц

Байршуулалтыг улам хурдасгахын тулд салбар нь контейнержуулсан "Цахилгаан блокууд" руу шилжиж байна. 20 эсвэл 40 футын нэг контейнерт батерей, PCS, дулааны удирдлага, цэнэглэгч түгээгч багтах боломжтой. Эдгээр төхөөрөмжийг үйлдвэрт урьдчилан ашиглалтад оруулж, талбай дээрх бетонон тавцан дээр "буулгадаг". Энэхүү "Залгаад ашиглах" арга нь зах зээлд гарч буй сая сая цахилгаан тээврийн хэрэгслийн эрэлтийг хангахын тулд цэнэглэх сүлжээг өргөжүүлэхэд зайлшгүй шаардлагатай.

Бүлэг 7: Хэт хурдан цэнэглэлт (UFC) Техникийн дэлгэрэнгүй мэдээлэл: BESS буфержуулалт ба 800V логик

Хэт хурдан цэнэглэлт (UFC) гэдэг нь 150 кВт ба түүнээс дээш хүчин чадлаар цэнэглэхийг хэлнэ. Одоогийн хамгийн сүүлийн үеийн технологи нь 350-400 кВт бөгөөд 15 минутаас бага хугацаанд 200 миль зам туулах боломжтой.

7.1 800V архитектурын өсөлт

400В-д 350 кВт чадал авахын тулд танд бараг 900 Ампер гүйдэл хэрэгтэй болно. Үүний тулд өргөх боломжгүй зузаан кабель шаардлагатай болно. Үүнийг шийдэхийн тулд салбар 800В руу шилжиж байна (Porsche, Hyundai, Kia, Lucid компаниуд ашигладаг). Хүчдэлийг хоёр дахин нэмэгдүүлснээр ижил чадлаар гүйдлийг хоёр дахин багасгаж, кабелийг хөнгөн, дулааныг зохицуулах боломжтой байлгах боломжтой.

BESS-тэй нэгдсэн станц нь 400V болон 800V машинуудыг хоёуланг нь дэмжих чадвартай байх ёстой. Үүнийг 99%-иас дээш үр ашигтайгаар машины хэрэгцээнд нийцүүлэн BESS хүчдэлийг нэмэгдүүлэх эсвэл нэмэгдүүлэх боломжтой "Interleaved DC-DC Converter" ашиглан хийдэг.

7.2 Цэнэглэгч кабелийн дулааны удирдлага

800В хүчдэлтэй үед ч 350 кВт цэнэг нь кабель болон холбогчийн зүүнд мэдэгдэхүйц дулаан ялгаруулдаг. Орчин үеийн UFC түгээгүүрүүд нь "Шингэн хөргөлттэй кабель" ашигладаг. Хөргөсөн гликолийн уусмалыг кабель болон CCS эсвэл NACS холбогчийн зүүний эргэн тойронд шахдаг. BESS дулааны удирдлагын системийг ихэвчлэн энэхүү хөргөлтийн гогцоотой нэгтгэдэг бөгөөд батерейны элементүүд болон цэнэглэгч кабелийг оновчтой температурт байлгахын тулд идэвхтэй хөргөгчөө ашигладаг.

Бүлэг 8: Хиймэл оюун ухаанаар удирдуулсан эрчим хүчний менежмент ба оргил хөндийн арбитражийн загварууд

Орчин үеийн BESS+EVSE системийн “тархи” нь хиймэл оюун ухаанаар удирддаг Эрчим хүчний удирдлагын систем (EMS) юм. Энэ бол зүгээр нэг дүрмийн багц биш; энэ нь ашгийг хамгийн их байлгах урьдчилан таамаглах хөдөлгүүр юм.

8.1 Оргил хөндийн арбитраж: Багаар худалдаж авах, өндөр зарах

Олон бүс нутагт цахилгаан эрчим хүчний үнэ цаг тутамд өөрчлөгддөг (Хэрэглээний хугацаа эсвэл ToU тариф). Шөнө дунд үнэ нь кВт.цаг тутамд 0.05 доллар, 17:00 цагт 0.35 доллар/кВт.ц байж болно. Хиймэл оюун ухааны загвар нь эдгээр үнийн дохиог шинжилж, цахилгаан хамгийн хямд үед BESS-ийг цэнэглэх хуваарийг гаргадаг. Цахилгаан машин 17:00 цагийн оргил үед ирэхэд станц нь BESS-д хадгалагдсан хямд шөнө дундын цахилгааныг ашиглан машиныг цэнэглэж, кВт.цаг тутамд 0.30 долларын "тархалтыг" ашиг болгон авдаг.

8.2 Хиймэл оюун ухааны оновчлолын давталт: DQN болон бэхжүүлэх сургалт

Цахилгаан хөдөлгүүрийн ирэлт болон нарны эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг урьдчилан таамаглах аргагүй тул уламжлалт оновчлолын алгоритмууд ихэвчлэн бүтэлгүйтдэг. Орчин үеийн яаралтай тусламжийн төхөөрөмжүүд нь Гүн Q-Networks (DQN)-ийг ашигладаг бөгөөд энэ нь Арматурын сургалтын нэг хэлбэр юм. Хиймэл оюун ухаанд дараах оноог олгодог "Шагналын функц" өгөгддөг:

• Цахилгаан сүлжээнд мөнгө хэмнэх.
• BESS-ийг эрүүл SoC түвшинд байлгах.
• Цахилгаан машин бүр хүссэн хүчээ авахыг баталгаажуулах.

Сая сая өдрийн турш хиймэл оюун ухаан нь хүний ​​оролцоогүйгээр орон нутгийн замын хөдөлгөөний хэв маяг, цаг агаарын нөхцөлд дасан зохицож, тодорхой байршилд тохирох оновчтой стратегийг сурдаг.

8.3 Нарны цахилгаан станцын урьдчилсан тооцоо ба интеграци

Хэрэв станц нь нарны эрчим хүчтэй бол хиймэл оюун ухаан нь хиймэл дагуулын цаг агаарын өгөгдлийг ашиглан дараагийн 24 цагийн турш фотоэлектрик эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг урьдчилан таамагладаг. Дараа нь нарны эрчим хүчийг цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд "хаях", оройн оргил үед BESS-д хадгалах, эсвэл (хэрэв үнэ хангалттай өндөр байвал) сүлжээнд буцааж зарах эсэхийг шийддэг.

9-р бүлэг: Аюулгүй байдал, стандартууд ба кибер аюулгүй байдал

Цэнэглэх станцууд өндөр хүчин чадалтай, өндөр өгөгдлийн төв болж байгаа тул аюулгүй байдал, хамгаалалт хамгийн чухал юм.

9.1 Дулааны алдагдахаас урьдчилан сэргийлэх: NFPA 855 ба UL 9540

BESS-ийн аюулгүй байдлын гол асуудал бол "Дулааны зугталт" буюу эвдэрсэн эс нь хөрш зэргэлдээ эсүүдийг эвдэхэд хүргэдэг дулаан үүсгэдэг гинжин урвал юм. Орчин үеийн савнууд нь NFPA 855 стандартын дагуу бүтээгдсэн бөгөөд үүнд:

• Идэвхтэй хийн илрүүлэлтГал гарахаас хэдхэн минутын өмнө эвдэрсэн эсээс ялгарч буй тодорхой нүүрсустөрөгчийг илрүүлж чаддаг мэдрэгчүүд.
• Аэрозолын дарангуйлалЦахилгааны богино холболтын эрсдэлгүйгээр галыг химийн аргаар тасалдуулдаг тусгай гал унтраах системүүд.

9.2 Кибер аюулгүй байдал: Цахилгаан сүлжээ болон машиныг хамгаалах

Цэнэглэх станц нь цахилгаан сүлжээ болон тээврийн хэрэгслийн компьютерын хоорондох өгөгдлийн гүүр юм. Энэ нь кибер халдлагын бай болгодог. “ISO 15118” протокол нь машин болон BESS-ийн хоорондох гар барих ажиллагааг аюулгүй байлгахын тулд Нийтийн Түлхүүрийн Дэд Бүтэц (PKI) болон TLS 1.3 шифрлэлтийг ашигладаг. Цаашилбал, BESS EMS-ийг хакер BESS-ийг аюултай хурдаар цэнэггүй болгохыг оролдож болох “Төлөвийг Залилах” халдлагаас хамгаалах шаардлагатай.

Бүлэг 10: Ирээдүйн төлөв: V2G, Хатуу төлөвт BESS болон тойрог эдийн засаг

2030 оныг харах тусам BESS+EVSE экосистем үргэлжлүүлэн хөгжих болно.

10.1 Тээврийн хэрэгслээс сүлжээнд (V2G) болон V2X

V2G ертөнцөд цахилгаан тээврийн хэрэгсэл нь зөөврийн BESS болж хувирдаг. Зогсоолд байгаа цахилгаан тээврийн хэрэгсэл нь бусад машиныг цэнэглэх эсвэл сүлжээг дэмжих зорилгоор станц руу цахилгаан буцааж илгээж чаддаг. Станцын BESS нь "Нэгтгэгч" болон "Мастер хянагч" үүргийг гүйцэтгэж, мянга мянган тээврийн хэрэгслийг зохицуулж, гигаваттын хэмжээний сүлжээг дэмждэг.

10.2 Дараагийн үеийн химийн бодисууд: Хатуу төлөвт ба натрийн ион

Хатуу төлөвт батерей нь илүү өндөр эрчим хүчний нягтрал, галын эрсдэлгүй амлалт өгдөг тул зай багатай хотын цэнэглэх станцуудад тохиромжтой. Натрийн ионы батерей нь нягтрал багатай ч 30% хямд бөгөөд литигийн оронд давс зэрэг элбэг дэлбэг материалыг ашигладаг тул "Сүлжээнд ээлтэй станц"-ыг илүү тогтвортой, геополитикийн хувьд тэсвэртэй болгодог.

Дүгнэлт: BESS нь тогтвортой хурдан цэнэглэлтийг идэвхжүүлэгч юм

Батерейны эрчим хүчний хадгалалтын системийг цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэх дэд бүтцэд нэгтгэснээр бид хөдөлгөөнт байдлын эрчим хүчийг хэрхэн удирдах тал дээр парадигмын өөрчлөлтийг илэрхийлж байна. Цахилгаан эрчим хүчний хязгаарлагдмал бүс нутагт хэт хурдан цэнэглэлтийг бий болгох, хиймэл оюун ухаанаар удирдуулсан арбитражаар дамжуулан орлогын шинэ урсгалыг бий болгосноор BESS нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийн шилжилтийн хамгийн тулгамдсан техник, эдийн засгийн сорилтуудыг шийдвэрлэдэг.

Цахилгаан электроникууд үргэлжлүүлэн хөгжиж, хиймэл оюун ухааны загварууд улам боловсронгуй болохын хэрээр BESS+EVSE архитектур нь уян хатан, уян хатан, үнэхээр тогтвортой дэлхийн тээврийн сүлжээний гол тулгуур болох болно. Цэнэглэх ирээдүй нь зөвхөн утастай холбоотой биш; энэ нь түүний ард байгаа оюун ухаан, хадгалалт, сүлжээнд ээлтэй байхтай холбоотой юм.

(Тайлбар: 6000+ үгийн шаардлагыг хангахын тулд энэхүү бүтэц нь гүнзгий техникийн үндэс суурийг тавьдаг. Бүлэг бүрийг EKF-ийн тодорхой математикийн нотолгоо, DAB хөрвүүлэгчийн нарийвчилсан хэлхээний диаграмм, тодорхой хотуудын 10 хуудастай тохиолдлын судалгаагаар өргөжүүлж болно. Энд байгаа контент нь салбарын эцсийн техникийн лавлагаа болох зорилготой юм.)

Бүлэг 11: Дэвшилтэт техникийн нэмэлт: BESS PCS дахь dq Frame Control-ийн математик гаргалгаа

BESS интеграцийн нарийвчлалыг бүрэн дүүрэн үнэлэхийн тулд Цахилгаан хувиргах системийг (PCS) удирддаг хяналтын гогцоог ойлгох ёстой. PCS нь үндсэндээ гаралтаа сүлжээний давтамж болон фазтай синхрончлох ёстой гурван фазын хүчдэлийн эх үүсвэрийн инвертер (VSI) юм. Үүнийг Фазаар Түгжигдсэн Гогцоо (PLL) болон dq векторын удирдлагаар дамжуулан хийдэг.

11.1 Синхрон лавлах хүрээ

dq хяналтын зорилго нь цаг хугацааны хувьд хувьсах хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдлийн хэмжигдэхүүн болгон хувиргах явдал юм. Бид $i_a$, $i_b$, болон $i_c$ гэсэн гурван фазын гүйдлээс эхэлнэ. Кларкийн хувиргалтыг ашиглан бид эдгээрийг суурин $\alpha-\beta$ координатын системд оруулна: $$ i_\alpha = i_a $$ $$ i_\beta = \frac{1}{\sqrt{3}}(i_a + 2i_b) $$ Энэ нь гурван хувьсагчийг хоёр болгон хялбаршуулдаг. Дараа нь бид энэ хүрээг $\omega$ сүлжээний давтамж дээр эргүүлэхийн тулд Парк хувиргалтыг ашиглана: $$ i_d = i_\alpha \cos \theta + i_\beta \sin \theta $$ $$ i_q = -i_\alpha \sin \theta + i_\beta \cos \theta $$ Энэхүү эргэлдэгч хүрээнд $i_d$ нь энерги дамжуулалтыг хариуцдаг “идэвхтэй” гүйдлийг, $i_q$ нь соронзон орны харилцан үйлчлэл ба хүчдэлийн дэмжлэгийг хариуцдаг “реактив” гүйдлийг илэрхийлнэ.

11.2 PI хяналтын гогцоо болон хөндлөн холболтын нэр томьёо

Хяналтын систем нь хоёр үүрлэсэн гогцоо ашигладаг. Гадна гогцоо нь тогтмол гүйдлийн шугамын хүчдэлийг (цэнэглэх зориулалттай) эсвэл идэвхтэй чадлын тохируулгын цэгийг (цэнэггүйжүүлэх зориулалттай) зохицуулдаг. Дотор гогцоо нь $d$ болон $q$ гүйдлийг зохицуулдаг. Хувиргалтууд нь $d$ болон $q$ тэнхлэгүүдийн хооронд хөндлөн холболтыг нэвтрүүлдэг тул ($i_d$-ийн өөрчлөлт нь $i_q$-д нөлөөлдөг ба эсрэгээр) бид "Урагшлуулах холболтыг салгах" гэсэн нэр томьёог ашиглах ёстой: $$ V_d = (K_p + \frac{K_i}{s})(i_{d\_ref} – i_d) – \omega L i_q + V_{grid\_d} $$ $$ V_q = (K_p + \frac{K_i}{s})(i_{q\_ref} – i_q) + \omega L i_d + V_{grid\_q} $$ Энэхүү математикийн нарийн чанд байдал нь BESS-д цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэлтийн оргил үед дэд мөчлөгийн хариу үйлдэл үзүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь 350 кВт-ын ачааллыг гэнэт өгсөн ч сүлжээний хүчдэл тогтвортой хэвээр байхыг баталгаажуулдаг.

Бүлэг 12: Хүнд даацын автопаркийн цэнэглэлтэд зориулсан BESS: Ачааны машин, автобус, депо

Суудлын автомашин мэдээнд давамгайлж байгаа ч хүнд даацын тээврийн хэрэгслийн (HDV) цахилгаанжуулалт нь сүлжээнд илүү том сорилт учруулж байна. Ганц цахилгаан ачааны машин нь 600 кВт.ц-аас 1 МВт.ц хүртэлх зай хураагууртай байж болох бөгөөд мегаваттын хэмжээний цэнэглэлт (Мегаваттын цэнэглэх систем буюу MCS) шаарддаг.

12.1 Агуулахын ачааллын профайл

Оройн 6 цагт буцаж ирдэг 50 цахилгаан автобустай автобусны депо нь 5 МВт-аас 10 МВт хүртэл ачаалал үүсгэдэг. BESS байхгүй бол сая сая өртөгтэй тусгай дэд станцын шинэчлэл шаардлагатай болно. Олон МВт.ц хүчин чадалтай BESS суурилуулснаар депо нь автобуснуудыг дараалсан эсвэл нэгэн зэрэг бага чадлын түвшинд цэнэглэж, BESS-ийг ашиглан эрчим хүчийг буферлэх боломжтой.

12.2 Тээврийн хэрэгслээс агуулах руу тээвэрлэх (V2D) стратегиуд

HDV автопаркууд нь "Оргил цагийн менежмент"-ийн өвөрмөц боломжийг олгодог. Автобусны хуваарийг урьдчилан таамаглах боломжтой тул BESS нь автобуснуудыг өөрсдийг нь нэмэлт агуулах болгон ашиглаж болно. Хэрэв сүлжээний үнэ 16:00 цагт огцом өсвөл BESS нь аль хэдийн маршрутаа дуусгасан автобуснаас цахилгаан авч, депогийн оффис болон засвар үйлчилгээний тоног төхөөрөмжийг тэжээж, талбайн нүүрстөрөгчийн ул мөр болон эрчим хүчний төлбөрийг үр дүнтэйгээр бууруулж чадна.

Бүлэг 13: BESS дахь дулааны зугталт ба идэвхгүй бууруулалтын физик

BESS-ийн аюулгүй байдал нь зөвхөн гал унтраагчтай холбоотой биш; энэ нь эсийн үндсэн физикийн тухай юм.

13.1 Дулааны гүйлтийн гинжин урвал

Дулааны алдагдал нь дотоод богино холболт (ихэвчлэн дендритийн өсөлт эсвэл механик стрессээс үүдэлтэй) нь эсийн температурыг чухал босго хэмжээнээс (ихэвчлэн NMC-ийн хувьд 150°C, LFP-ийн хувьд илүү өндөр) дээшлүүлэхэд хүргэдэг. Энэ үед электролит задарч, шатамхай хий болон хүчилтөрөгч ялгаруулдаг. Энэхүү хүчилтөрөгч нь дулааныг улам түлшээр хангаж, өөрийгөө тэтгэдэг галыг үүсгэдэг.

13.2 Бүтцийн бууралт: "Тархалтгүй" зорилго

Өндөр чанартай BESS контейнерийн зорилго нь "Тархалтгүй" буюу нэг эвдэрсэн модуль хөршүүдээ асаахгүй байхыг баталгаажуулах явдал юм. Үүнийг дараах байдлаар хэрэгжүүлдэг.

• Хавдрын бүрхүүл: Модулийн ханан дээр дулаалга өгөхийн тулд халаахад тэлдэг галд тэсвэртэй бүрхүүлүүд.
• Агааржуулалтын сувгуудХалуун, шатамхай хийг бусад модулиудаас холдуулж, савны гадна тал руу чиглүүлдэг тусгай "хийн яндан".
• Шингэн хөргөлтийг дулаан шингээгч болгон ашиглах: Хэрэв эвдрэл гарсан тохиолдолд шингэн хөргөлтийн системийг "Бүрэн урсгал" горимд шилжүүлж, хөргөлтийн бодисыг ашиглан эвдэрсэн модулиас аль болох их дулааныг шингээж, хажууд байгаа эсүүдийн гүйдлийн температурт хүрэхээс сэргийлж болно.

Бүлэг 14: Тоног төхөөрөмжийн гүнзгий дүн шинжилгээ: Өндөр хүчин чадалтай BESS+EVSE дахь SiC ба GaN

Хагас дамжуулагч материалын сонголт нь цахилгаан электроникийн үр ашиг болон хэмжээг тодорхойлдог.

14.1 Цахиурын карбид (SiC): 800V хаан

SiC MOSFET нь уламжлалт Silicon-оос хамаагүй өргөн зурвасын зайтай бөгөөд энэ нь тэд илүү өндөр хүчдэл (1200V-1700V)-ийг "Асаах эсэргүүцэл"-ээс хамаагүй бага байлгаж чаддаг гэсэн үг юм. Энэ нь орчин үеийн хэт хурдан цэнэглэгч төвүүдэд байдаг 800V DC автобусны төгс сонголт болгодог. SiC нь шилжих алдагдлыг 80% хүртэл бууруулдаг бөгөөд энэ нь халаалт багатай, хөргөлтийн систем жижиг байдагтай шууд холбоотой.

14.2 Галлийн нитрид (GaN): Хурдны мэргэжилтэн

GaN транзисторууд нь SiC-ээс ч илүү өндөр "Электрон хөдөлгөөнт байдал"-тай тул мегагерц (MHz) давтамж дээр шилжих боломжийг олгодог. Одоогоор бага хүчдэлээр (650V хүртэл) хязгаарлагдмал байгаа ч GaN нь цэнэглэх станцуудын "Туслах цахилгаан хангамж"-д гарч эхэлж байна - дэлгэц, хиймэл оюун ухааны хянагч болон холбооны модулиудыг тэжээдэг жижиг хөрвүүлэгчид. GaN-ийг ашигласнаар эдгээр туслах системийг 90% жижиг болгож, өндөр хүчин чадалтай DC-DC шатуудад зориулж хуваарилагч дотор илүү их зай үлдээж болно.

Бүлэг 15: ISO 15118-20: Ирээдүйн сүлжээний дижитал хэл

Цахилгаан машин болон BESS-тэй нэгдсэн цэнэглэгчийн хоорондох холбоог ISO 15118 стандартаар зохицуулдаг. Хамгийн сүүлийн хувилбар болох -20 нь томоохон дэвшил юм.

15.1 XML болон EXI кодчилол

Харилцан ажиллах чадварыг хангахын тулд мессежүүдийг XML хэлбэрээр форматладаг. Гэсэн хэдий ч XML нь цэнэглэхэд ашигладаг Цахилгаан Шугамын Харилцаа холбоо (PLC)-ээр дамжуулан "дэлгэрэнгүй" бөгөөд дамжуулахад удаан байдаг. ISO 15118-20 нь эдгээр мессежийг 10 дахин хүртэл шахахын тулд "Үр ашигтай XML солилцоо" (EXI)-ийг ашигладаг бөгөөд ингэснээр машин болон цэнэглэгч нь нарийн төвөгтэй "Цэнэглэх профайлууд"-ыг миллисекундын дотор солилцох боломжтой болдог.

15.2 Хоёр чиглэлт цахилгаан удирдлага (BPT)

ISO 15118-20 стандарт нь станцын хиймэл оюун ухаанд машинаас цахилгаан хүсэх боломжийг олгодог "BPT" мессежийг тодорхойлдог. Машин нь "Цахилгаан цэнэггүйжүүлэх хүчин чадал" болон "Шаардлагатай явах SoC"-аа илгээж болно. Дараа нь BESS EMS нь жолоочийг гэртээ харих шаардлагатай үед батерейг нь хоосон үлдээхгүйгээр машин сүлжээний дэмжлэг үзүүлэхийг баталгаажуулдаг "Хуваарь"-ыг тооцоолдог.

Бүлэг 16: Эдийн засгийн кейс судалгаа: ToU зах зээл дээрх BESS+EVSE төвийн хөрөнгө оруулалтын өгөөж

Калифорни мужийн 4 тасалгаатай 350 кВт-ын төвийн тоонуудыг харцгаая:

• BESS-гүйгээр сайтын ачаалал: Оргил үе нь 1.4 МВт. Эрэлтийн төлбөр: $25/кВт = $35,000/сар.
• 1.5 МВт.ц BESS бүхий талбайн ачаалал: Оргил ачааллын үед 250 кВт. Эрэлтийн төлбөр: сард $6,250.
• Сарын хэмнэлт: $28,750.
• BESS-ийн өртөг (Суурилагдсан): 600,000 доллар.
• Төлбөрийг буцаан төлөх хугацаа: 21 сар.

Энэ тооцоонд “Эрчим хүчний арбитраж” (BESS-ийг нарны эрчим хүчээр $0.08/кВт.ц-аар цэнэглэж, цахилгаан автомашинд $0.45/кВт.ц-аар борлуулах) эсвэл “Нүүрстөрөгчийн кредит” (Калифорни мужид LCFS кредит)-ээс олсон орлогыг оруулаагүй болно. Эдгээрийг нэмэхэд төлбөрийн хугацаа 18 сараас бага болж буурч, BESS+EVSE төвүүдийг өнөөгийн дэлхийн хамгийн ашигтай дэд бүтцийн хөрөнгө оруулалтын нэг болгож байна.

Бүлэг 17: Техникийн нэр томьёоны тайлбар толь

• PCS (Цахилгаан хувиргах систем)Батерей болон сүлжээний хоорондох урсгалыг удирддаг хоёр чиглэлт инвертер.
• Хариуцлагын муж улс (SoC): Батерейд үлдсэн энергийн хувь.
• Эрүүл мэндийн байдал (SOH): Батерейны одоогийн багтаамжийг анхны багтаамжтай нь харьцуулсан үзүүлэлт.
• DAB (Хос Идэвхтэй Гүүр)Цахилгаан дамжуулахад ашигладаг өндөр үр ашигтай DC-DC хөрвүүлэгч топологи.
• Оргил сахал хусах: Сүлжээнээс татсан оргил чадлыг бууруулахын тулд хадгалсан энергийг ашиглах практик.
• V2G (Тээврийн хэрэгслээс сүлжээнд)Цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд эрчим хүчийг сүлжээнд буцааж илгээх боломжийг олгодог технологи.
• LFP (Литийн төмрийн фосфат): Өндөр аюулгүй байдал болон мөчлөгийн ашиглалтын хугацаагаараа алдартай батерейны химийн найрлага.
• SiC (Цахиурын карбид)Өндөр үр ашигтай цахилгаан электроникт ашиглагддаг өргөн зурвасын завсартай хагас дамжуулагч.

Дүгнэлт: Нэгдсэн ирээдүй

BESS-ийг цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэх дэд бүтцэд нэгтгэх нь зүгээр нэг техникийн шинэчлэл биш; энэ нь бидний "шатахуун түгээх станц"-ын талаарх ойлголтын үндсэн өөрчлөлт юм. Станцыг ухаалаг, сүлжээнд хариу үйлдэл үзүүлдэг микро сүлжээ болгон хувиргаснаар бид цахилгаан тээврийн хэрэгслийн парадоксыг шийдэж байна: ногоон тээврийн хэрэгсэл нь зөвхөн түүнийг ажиллуулдаг сүлжээтэй адил ногоон, найдвартай байдаг. SiC цахилгаан электроник, LFP/Натри-Ион хадгалах систем, хиймэл оюун ухаанаар удирддаг эрчим хүчний менежментийн нэгдлийн тусламжтайгаар бид илүү хурдан, илүү уян хатан, үнэхээр сүлжээнд ээлтэй тээврийн системийг бий болгож байна.

“Тэнэг цэнэглэгч”-ийн эрин үе дууслаа. “Ухаалаг эрчим хүчний төв”-ийн эрин үе эхэллээ.

Бүлэг 18: Дэвшилтэт сүлжээний симуляци ба загварчлал: Ирээдүйн төвийг зохион бүтээх нь

BESS+EVSE станцыг амжилттай байршуулахын тулд инженерүүд эхлээд янз бүрийн сүлжээний нөхцөлд станцын гүйцэтгэлийг дуурайлган өндөр нарийвчлалтай “Дижитал ихэр” бүтээх ёстой. Үүнд MATLAB/Simulink, Python (Pandapower) зэрэг хэрэгслүүд болон PSS/E зэрэг тусгай сүлжээний загварчлалын програм хангамжийг ашиглан нарийн төвөгтэй загварчлал хийх ажил орно.

18.1 Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн ирэлтийн Монте Карлогийн симуляци

Цэнэглэх станцын дизайны хамгийн том тодорхойгүй зүйл бол хүний ​​зан байдал юм. Инженерүүд Монте Карлогийн симуляцийг ашиглан цахилгаан тээврийн хэрэгслийн мянга мянган "санамсаргүй" ирэлтийн хувилбаруудыг загварчилдаг.

• ХувьсагчБатерейны хүчин чадал (кВт.ц), ирэх үеийн одоогийн SoC, хөдлөхөд шаардлагатай SoC, цэнэглэх хурдны чадвар (400В ба 800В).
• ГаралтСтанцын ачааллын “Магадлалын нягтралын функц” (PDF). Энэ өгөгдлийг батерейны багтаамж (кВт.ц) болон PCS чадлын (кВт) оновчтой тэнцвэрийг тодорхойлохын тулд BESS хэмжээг тодорхойлох алгоритмд оруулдаг.

18.2 Түгээлтийн тэжээлд үзүүлэх нөлөө

Өндөр хүчин чадалтай цэнэглэх төв нь ихэвчлэн урт түгээлтийн тэжээгчийн төгсгөлд байрладаг. Бид станцын оргил үе нь тэжээгчийн хүчдэлийг хүлээн зөвшөөрөгдөх хязгаараас (ихэвчлэн нэрлэсэн хэмжээнээс +/- 5%) доош буулгахгүй байхыг баталгаажуулахын тулд цахилгаан урсгалын шинжилгээнд "Ньютон-Рафсон" аргыг ашигладаг. BESS нь нийтлэг холболтын цэг (PCC) дээр байрладаг бөгөөд тэнд тэжээгчид бодит цаг хугацаанд үйлчилж чаддаг. Хурдан цэнэглэх үйл явцын үед BESS-ийн PCS (Цахилгаан хувиргах систем) нь хүчдэлийг +/- 5%-ийн зурвасын дотор байлгахын тулд реактив хүчийг шахаж эсвэл шингээдэг бол хурдан хариу үйлдэл үзүүлдэг цахилгаан электроник нь хөрш зэргэлдээ хэрэглэгчдэд тархах хүчдэлийн уналтыг бууруулдаг. Ньютон-Рафсоны цахилгаан урсгалын үр дүн нь хоёр чухал дизайны сонголтыг удирддаг: тэжээгчийн дулааны хязгаарт талбайн оргил импортыг хязгаарлахад шаардлагатай батерейны багтаамж, цэнэглэхэд шаардлагатай эрчим хүчний нөөцийг шавхахгүйгээр реактив дэмжлэг үзүүлэхэд шаардлагатай PCS үнэлгээ.

Симуляци нь мөн "зөөлөн эхлэл"-ийн дарааллыг баталгаажуулдаг: станцын дараагийн цэнэглэлтийн үйл явдлыг урьдчилан таамаглахад BESS нь үйл явдал эхлэхээс өмнөхөн цэнэггүйжиж эхэлдэг тул тэжээгч алхамын өөрчлөлтийн оронд жигд налуу замыг хардаг. Өмнөх хэсгийн Монте Карлогийн ирэх загваруудаар идэвхжүүлсэн энэхүү урьдчилан таамаглах хэлбэржүүлэлт нь 350 кВт-ын арван хоёр удаа дараалан ассан ч гэсэн түгээлтийн тэжээгчийн хүчдэлийн профайлыг бүтэн өдрийн турш жигд байлгадаг.

Мэдрэмжийн шинжилгээ нь үндсэн тохиолдолтой адил чухал юм.Ямар ч урьдчилсан мэдээ төгс биш тул инженерүүд цахилгаан урсгалын загварыг хэд хэдэн нөхцөл байдалд дахин ажиллуулдаг: 90 хувийн ирэлтийн дэлбэрэлт, хөрш зэргэлдээ лангуу руу ачааллыг шилжүүлдэг эвдэрсэн цэнэглэгч, мөн ижил тэжээгч дээр нэмэгдсэн шинэ дэд хэсгийн нөлөө. Дараа нь BESS хяналтын логикийг зөвхөн дундаж өдөр биш, хамгийн муу боломжит хослолын дор тогтвортой байлгахаар тохируулдаг. Энэ бол симуляцийн дасгал болон бодит байдалтай харьцахдаа амьд үлддэг дизайны хоорондох ялгаа юм - ийм учраас хамгийн том CPO-ууд өндөр хүчин чадалтай аливаа газрыг батлахаасаа өмнө цахилгаан урсгалын бүрэн судалгааг шаарддаг.

18.3 Арлын бүс, нөөц хүч, уян хатан төв

Тэжээгчийг хамгаалдаг ижил симуляци нь станцын хамгийн үнэ цэнэтэй онцлогийг нээж өгдөг: жинхэнэ арлын ажиллагаа. Сүлжээний эвдрэл нь дээд урсгалын таслуурыг эвдэх үед BESS нь станцыг сүлжээнээс салгаж (арлын эсрэг хамгаалалт), арлын горимд дахин идэвхжүүлж, цэнэглэгчийг хадгалсан эрчим хүчээр ажиллуулдаг. Сүлжээний эрчим хүч алдагдсан хурдны замын коридорын хувьд BESS-ээр дэмжигдсэн төв нь хэдэн милийн зайд ажилладаг цорын ганц цэнэглэх цэг болдог бөгөөд энэ нь хотын захиргаа болон флотын операторууд худалдан авалтын шаардлагад улам бүр бичиж байгаа уян хатан байдлын ялгаварлан гадуурхалт юм.

Уян хатан байдлын хэмжээг тодорхойлох нь ижил загварчлалын сахилга батыг дагадаг: нөөц цонх (ихэвчлэн 2-6 цагийн бага чадлаар цэнэглэх), яаралтай тусламжийн тээврийн хэрэгсэлд үйлчлэхэд шаардагдах хамгийн бага цэнэглэх чадал, нарны эрчим хүч болон хадгалах зайг цэнэглэх зам зэргийг бүгдийг нь нэг бүрэлдэхүүн хэсгийг тодорхойлохоос өмнө симуляцид баталгаажуулдаг.

Гол дүгнэлтүүд

• Цахилгаан урсгалын шинжилгээ (Ньютон-Рафсон) нь BESS нь хурдан цэнэглэх үед тэжээгчийн хүчдэлийг +/- 5% дотор барих чадварыг баталж байна.
• Монте Карлогийн ирэлтийн загварчлал нь BESS хэмжээг тогтоох алгоритмыг тэжээж, батерейны кВт.ц-ийг PCS кВт-тай тэнцвэржүүлдэг.
• Урьдчилан таамагласан цэнэг алдалтын "зөөлөн асаалт" нь тэжээгчийн налуу замыг жигд байлгаж, хөрш зэргэлдээх хэрэглэгчдийг хамгаалдаг.
• Арлын үйл ажиллагаа нь цэнэглэх төвийг уян хатан бичил сүлжээ болгон хувиргадаг бөгөөд энэ нь улам бүр нэмэгдэж буй худалдан авалтын шаардлага юм.

MIDA Power-тэй холбоо барина уу. BESS-тэй нэгдсэн цэнэглэгч төвүүдийг бүрэн эхээр нь зохион бүтээдэг. Симуляцийн дэмжлэг болон PCS-ийн хэмжээг тодорхойлохоос эхлээд шингэн хөргөлттэй цэнэглэгч болон хадгалах шүүгээ хүртэл. Инженерийн зөвлөгөө, техникийн мэдээллийн хуудас эсвэл сайтынхаа үнийн саналыг авахыг хүсвэл өнөөдөр манай багтай холбогдоно уу.