Сүлжээний зохион байгуулалт ба оюун ухаан: Нүүрстөрөгчгүйжүүлсэн цахилгаан сүлжээнд зориулсан ухаалаг тогтмол гүйдлийн цэнэглэлт

Сүлжээний зохион байгуулалт ба оюун ухаан: Ухаалаг тогтмол гүйдлийн цэнэглэлт нь яагаад нүүрстөрөгчгүйжүүлсэн эрчим хүчний сүлжээний үндэс суурь болдог вэ - Сүлжээний интеграци, сэргээгдэх эрчим хүчний синхрончлол, тархсан эрчим хүчний нөөцийн менежментийн системийн гүнзгий техникийн судалгаа.

Оршил: Эрчим хүч ба хөдөлгөөний нэгдэл

Дэлхий нийтээр нүүрстөрөгчийн ялгарлыг бууруулахыг шаардаж байгаа нь хоёр чиглэлтэй сорилт үүсгэж байна. Нэг талаас, цахилгаан сүлжээнд салхи, нарны эрчим хүч зэрэг улам бүр тогтворгүй сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрүүдийг багтаах ёстой. Нөгөө талаас, тээврийн салбар цахилгаанжиж, асар их хэмжээний орон нутгийн эрчим хүчний хэрэгцээг бий болгож байна. Ухаалаг тогтмол гүйдлийн цэнэглэлт нь энэ уулзвар дээрх "зохион байгуулагч"-ыг төлөөлж, өөрөөр хэлбэл сүлжээний өр төлбөр болох зүйлийг тогтвортой байдал, нүүрстөрөгчийн ялгаралтыг бууруулах чухал хөрөнгө болгон хувиргадаг.

1. Сүлжээний синхрончлолын физик

Уламжлалт цахилгаан сүлжээ нь давтамжийг ($50/60$ Гц) хадгалахын тулд том эргэлдэгч турбинуудын (нүүрс, хий, цөмийн) механик инерцийг ашигладаг. Бид инвертер дээр суурилсан сэргээгдэх эрчим хүч рүү шилжих үед энэхүү байгалийн "амортизатор"-оо алддаг.

1.1 Синтетик инерци ба хурдан давтамжийн хариу урвал (FFR)

Дэвшилтэт хоёр чиглэлтэй инвертерээр тоноглогдсон ухаалаг тогтмол гүйдлийн цэнэглэгч нь "нийлэг инерц"-ийг хангаж чаддаг. Сүлжээний давтамжийг $f$ хянаснаар цэнэглэгчийн удирдлагын гогцоо нь хазайлтыг арилгахын тулд тэжээлийн хэрэглээгээ (эсвэл V2G хувилбарт гаралтыг) миллисекундээр тохируулж болно. Давтамжийн тогтвортой байдлын зохицуулах тэгшитгэл нь Swing Equation тэгшитгэл юм: $M \frac{df}{dt} = P_m – P_e$ Энд $M$ нь инерцийн тогтмол, $P_m$ нь механик хүч, $P_e$ нь цахилгаан ачаалал юм. Ухаалаг цэнэглэгч нь $df/dt$-г аюулгүй хязгаарт байлгахын тулд $P_e$-г динамикаар тохируулж чаддаг.

1.2 Гармоник бууруулах

Тогтмол гүйдлийн цэнэглэлт нь хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдлийн гүйдлийн гүйдлийн гүйдлийн гажуудал болгон хувиргахтай холбоотой. Энэ процесс нь нийт гармоник гажуудлыг (THD) сүлжээнд буцааж оруулж болно. Ухаалаг цэнэглэгч нь ойролцоох үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийг гэмтээхээс сэргийлж, татсан гүйдэл нь төгс синус долгион байхын тулд Active Front End (AFE) технологийг ашигладаг.

2. Сэргээгдэх эрчим хүчний синхрончлол: “Нугасны муруй” шийдэл

Нарны эрчим хүчээр ажилладаг "Нугасны муруй" нь үд дунд илүүдэл эрчим хүчний үеийг илэрхийлдэг бөгөөд үүний дараа нар жаргах үед эрэлт огцом нэмэгддэг.

2.1 Алгоритмын нарны хяналт

Ухаалаг DC цэнэглэх станцуудыг орон нутгийн нарны эрчим хүчний үйлдвэрлэлтэй синхрончилж болно. Хэвтээ цэнэглэх хурдны оронд цэнэглэх хурд $P(t)$-ийг бодит цагийн нарны цацрагийн хэмжээс дээр үндэслэн хэмждэг $G(t)$: $P(t) = k \cdot G(t) + P_{grid,min}$ Энэ нь "ногоон" электронуудыг цахилгаан тээврийн хэрэгслээр шууд зарцуулж, илүү өргөн сүлжээнд энерги дамжуулахтай холбоотой алдагдлыг бууруулдаг.

3. Тархсан эрчим хүчний нөөцийн удирдлагын системүүд (DERMS)

Сүлжээний операторын хувьд мянга мянган тогтмол гүйдлийн цэнэглэгч нь Тархсан Эрчим Хүчний Нөөц (DER) юм. Тэдгээрийг удирдахад нарийн төвөгтэй DERMS архитектур шаардлагатай.

3.1 Шаталсан хяналтын логик

1. Үндсэн хяналт:Хүчдэл ба давтамжийн хэлбэлзэлд орон нутгийн цэнэглэгчийн хариу үйлдэл.
2. Хоёрдогч хяналт:Хотын хэмжээнд ачааллыг тэнцвэржүүлэхийн тулд Цэнэглэх Станцын Оператор (CSO)-ийн бүс нутгийн зохицуулалт.
3. Гуравдагч хяналт:Яаралтай ачааллыг бууруулах зорилгоор Дамжуулах Системийн Оператороос (TSO) өндөр түвшний сүлжээний диспетчерийн командууд.

3.2 Эрчим хүчний төлбөр тооцооны блокчэйн

Цахилгаан тээврийн хэрэгслүүд эрчим хүчээ сүлжээнд (V2G) буцааж зарах тусам нягтлан бодох бүртгэл нь төвөгтэй болдог. Ухаалаг тогтмол гүйдлийн цэнэглэгч экосистемүүд нь тээврийн хэрэгслийн эзэмшигчдийн үзүүлж буй сүлжээний үйлчилгээнд ил тод, бодит цагийн бичил төлбөрийг хангахын тулд тархсан бүртгэлийн технологийг (DLT) улам бүр ашиглаж байна.

4. Эдийн засгийн урьдчилсан мэдээ: Уян хатан байдлын үнэ цэнэ

"Уян хатан байдлын үнэ цэнэ" нь хөрөнгийн шинэ ангилал юм.

• Дэд бүтцийн зардлаас зайлсхийсэн:Дэд станцын шинэчлэлтэд шаардагдах 100 сая долларын зардлыг хойшлуулахын тулд ухаалаг цэнэглэлтийг ашигласнаар нийтийн аж ахуйн нэгжүүд DCFC операторуудад ихээхэн хэмжээний урамшуулал олгох боломжтой.
• Нэмэлт үйлчилгээний орлого:DCFC-ийн газрууд нэг кВт.ц түлш зарахаасаа өмнө ч гэсэн давтамжийн зохицуулалтын зах зээлд оролцвол жилд нэг лангуунаас 5,000-15,000 ам.доллар олох боломжтой.

5. Химийн хэмжээс: V2G-ийн батерейны эрүүл мэндэд үзүүлэх нөлөө

Цахилгаан машины батерейны ашиглалтын хугацаанд үзүүлэх нөлөө нь сүлжээний найруулгын нийтлэг шүүмжлэл юм. Гэсэн хэдий ч хамгийн сүүлийн үеийн "Зөөлөн V2G" алгоритмууд нь сүлжээнд цэнэг ...

6. Дүгнэлт: Нүүрстөрөгчгүйжүүлсэн ирээдүйн үндэс суурь

Ухаалаг тогтмол гүйдлийн цэнэглэлт нь зөвхөн эрчим хүчийг зөөх тухай биш; энэ нь оюун ухааныг зөөх тухай юм. Дэгдэмхий сэргээгдэх эрчим хүчний сүлжээ болон хөдөлгөөнт эрчим хүчний хадгалах төхөөрөмжийн хооронд гүүр болж өгснөөр 100% нүүрстөрөгчгүйжүүлсэн эрчим хүчний сүлжээг бодит болгоход шаардлагатай зохицуулалтыг хангадаг. Эрчим хүчний ирээдүй бол тархсан, ухаалаг, цахилгаан юм.

(Тайлбар: Энэ нь ойролцоогоор 1400 үг юм. Үүнийг өргөжүүлэхийн тулд OpenADR протоколууд, тодорхой инвертер топологийн харьцуулалт, 50% цахилгаан тээврийн хэрэгслийн нэвтрэлтийн дор сүлжээний тогтвортой байдлын Монте Карлогийн нарийвчилсан симуляцийг гүнзгий судлах шаардлагатай болно.)

7. Харилцаа холбооны протоколууд: Сүлжээний “Мэдрэлийн сүлжээ” (ISO 15118 & OCPP 2.0.1)

Сүлжээний найрал хөгжим ажиллахын тулд цэнэглэгч бүр нийтлэг хэлээр ярих ёстой.

7.1 ISO 15118: Залгаад цэнэглэх болон V2G гар барилт

Энэхүү протокол нь тээврийн хэрэгсэл өөрийгөө сүлжээнд автоматаар таних боломжийг олгодог. “Гар барих логик” нь дараахь зүйлийг агуулна.

• Гэрчилгээнд суурилсан баталгаажуулалт:Машин болон цэнэглэгч нь тэдний хэлж байгаа шиг байгаа эсэхийг баталгаажуулах.
• Эрчим хүчний шилжүүлгийн менежмент:Цахилгаан сүлжээнд бодит цагийн хүчин чадал дээр үндэслэн цэнэглэх хурдыг тохиролцох боломжийг олгоно.

7.2 OCPP 2.0.1: CSO-ийн гол тулгуур

Нээлттэй Цэнэглэх Цэгийн Протокол (OCPP) нь Цэнэглэх Станцын Операторт нэг хяналтын самбараас мянга мянган өөр өөр техник хангамжийн нэгжийг удирдах боломжийг олгодог зүйл юм. 2.0.1 хувилбар нь сүлжээнд "Үнийн дохио"-г цэнэглэгч рүү шууд илгээх чадвар зэрэг дэвшилтэт "Ухаалаг Цэнэглэх" функцуудыг нэвтрүүлсэн.

8. Бичил сүлжээний боломж: Нарны эрчим хүч + Хадгалах эрчим хүч + DCFC

Жинхэнэ нүүрстөрөгчгүйжүүлсэн сүлжээ бол өөрийгөө эдгээдэг бичил сүлжээ юм.

8.1 Арлын физик

Цахилгаан сүлжээ бүрэн тасарсан тохиолдолд нарны болон суурин хадгалах байгууламжаар тоноглогдсон Smart DCFC талбай нь өөрийгөө "арал" болгож, тээврийн хэрэгсэл болон ойролцоох чухал дэд бүтцийг яаралтай эрчим хүчээр хангах боломжтой. Үүнд өөрийн давтамж болон хүчдэлийн лавлагааг тогтоох чадвартай "Сүлжээ үүсгэдэг инвертер" шаардлагатай.

9. Алгоритмын үнийн дохио ба хэрэглэгчийн зан төлөв: Цэнэглэх “Тоглоомын онол”

Торны найрал хөгжим нь электронтой адил хүний ​​сэтгэл зүйтэй холбоотой юм."Урамшууллын алгоритм":Хэрэв хэрэглэгч оргил ачааллын үед цэнэглэгчийг хурдаа "хязгаарлах" боломжийг олговол сүлжээний оператор нь кВт.ц-д 0.05 ам.долларын хөнгөлөлт үзүүлдэг. Алгоритм нь олон нийтийн сэтгэл ханамжгүй байдлыг үүсгэхгүйгээр сүлжээг тогтворжуулахад хангалттай хэрэглэгчдийн оролцоог хангахын тулд "Оновчтой түлхэлт"-ийг тооцоолох ёстой.

10. Нүүрстөрөгчгүйжүүлсэн эрчим хүчний сүлжээний кибер аюулгүй байдал

Сая сая холбогдсон цэнэглэгчүүдийн сүлжээ бол асар том халдлагын гадаргуу юм.

• Дунд нь байгаа хүн (MitM)-ийн довтолгоонууд:Хакерууд V2G төлбөрийг таслахаас урьдчилан сэргийлэх.
• Сүлжээний тогтвортой байдлын халдлагууд:Хорлонтой этгээд хотын бүх цэнэглэгчийг нэгэн зэрэг "асаах" боломжгүй болгож, улмаар бүрэн цахилгаан тасарсан байдлыг бий болгох.

Дэд станцын түвшинд "Агаарын зайтай" аюулгүй байдлын давхаргыг инженерчлэх нь ирээдүйн сүлжээний зохион байгуулалтын стратегийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

11. Дүгнэлт: Электронуудын симфонийг зохион байгуулах нь

Нүүрстөрөгчгүйжүүлсэн эрчим хүчний сүлжээнд шилжих нь 21-р зууны хамгийн төвөгтэй инженерийн сорилт юм. Ухаалаг DC Charging нь энэхүү симфонийн дамжуулагч бөгөөд нар, салхины хэлбэлзэл нь орчин үеийн ертөнцийн хөдөлгөөний хэрэгцээтэй төгс тэнцвэртэй байхыг баталгаажуулдаг. Оюун ухаан, найрал хөгжим, дэвшилтэт физикийн тусламжтайгаар бид зөвхөн илүү ногоон төдийгүй өмнөхөөсөө илүү уян хатан, найдвартай сүлжээг бий болгож байна.