Динамик сүлжээний үнэ, V2X болон ухаалаг ачааллын хуваарилалтаар дамжуулан цахилгаан тээврийн хэрэгслийн экосистемийг оновчтой болгох

2026 онд CPO-ийн ашигт ажиллагаа болон сүлжээний тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд дэвшилтэт динамик сүлжээний үнийн алгоритм, V2X интеграци, сэргээгдэх эрчим хүчний урьдчилсан тооцоо, олон зорилтот ачааллыг хуваалцах стратеги ашиглан цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэгч экосистемийг оновчтой болгох

Оршил: Эрчим хүч ба хөдөлгөөний шинэ хил хязгаар

Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл (EV) руу шилжих нь аж үйлдвэрийн хувьсгалаас хойш дэд бүтцийн хамгийн чухал өөрчлөлтүүдийн нэг юм. Гэсэн хэдий ч энэхүү шилжилт нь зөвхөн дотоод шаталтын хөдөлгүүрийг цахилгаан мотороор солих биш; энэ нь тээвэр болон эрчим хүчний сүлжээний хоорондын харилцааны үндсэн тохиргоо юм. Сая сая EV сүлжээнд залгагдахад тэдгээр нь сүлжээний тогтвортой байдалд заналхийлж болзошгүй эсвэл зөв удирдвал уян хатан байдлын эцсийн нөөц болж чадах асар их, стохастик ачааллыг бий болгодог.

Гол бэрхшээл нь эрчим хүчний хангамж ба эрэлтийн цаг хугацаа, орон зайн зөрүүтэй байдалд оршино. Тээврийн хэрэгсэл залгагдсан даруйдаа хамгийн их чадлаар цэнэглэгддэг уламжлалт "тэнэг" цэнэглэлт нь оргил үеийн эрэлтийг улам бүр нэмэгдүүлж, сүлжээг өндөр өртөгтэй шинэчлэх хэрэгцээг нэмэгдүүлж, ихэвчлэн нүүрстөрөгч ихтэй оргил үеийн цахилгаан станцуудад тулгуурладаг. Үүний эсрэгээр, "Ухаалаг цэнэглэлт" (V1G) болон түүний хоёр чиглэлтэй залгамжлагчид (V2G, V2X) нь гадаад дохион дээр үндэслэн цэнэглэх зан төлөвийг зохицуулахын тулд дэвшилтэт алгоритмуудыг ашигладаг.

Энэхүү нийтлэлд ухаалаг цэнэглэлтийн хамгийн сүүлийн үеийн байдлыг тодорхойлдог архитектур, алгоритм, эдийн засгийн загваруудын талаар 6000 үгтэй гүнзгий дүн шинжилгээ хийх болно. Бид динамик сүлжээний үнэ, машин сургалтад суурилсан сэргээгдэх эрчим хүчний урьдчилсан мэдээ, техник хангамжийн түвшний санал хүсэлтийн гогцоотой хослуулан энгийн цэнэглэх станцыг тархсан эрчим хүчний нөөцийн (DER) сүлжээнд нарийн зангилаа болгон хэрхэн хувиргаж болохыг судлах болно. Цэнэглэх цэгийн операторууд (CPO) болон цахим хөдөлгөөнт үйлчилгээ үзүүлэгчдийн (eMSP) хувьд эдгээр стратегиуд нь зөвхөн сүлжээний нийцэл биш - эдгээр нь шинэ орлогын урсгалыг нээх, өрсөлдөөнт зах зээл дээр урт хугацааны ашигт ажиллагааг хангах түлхүүр юм.

1-р бүлэг: Орчин үеийн цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэх дэд бүтцийн дүр төрх

1.1 V0G-ээс V4G хүртэлх хувьсал

Салбар нь цэнэглэгч оюун ухааныг хэд хэдэн түвшинд ангилдаг:

• V0G (Стандарт цэнэглэлт):Цэнэглэгч болон сүлжээний хооронд ямар ч холбоо байхгүй. Машин нь техник хангамжийн зөвшөөрөгдсөн зүйлийг авдаг.
• V1G (Удирдлагатай цэнэглэлт):Нэг чиглэлтэй удирдлага. Цэнэглэгч эсвэл үүлэн сүлжээний арын хэсэг нь сүлжээний дохио эсвэл хэрэглэгчийн сонголтоос хамааран цэнэглэх хурдыг багасгах эсвэл эхлэхийг хойшлуулж болно.
• V2G (Тээврийн хэрэгслээс сүлжээнд):Хоёр чиглэлт эрчим хүчний урсгал. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерей нь нэмэлт үйлчилгээ эсвэл эрчим хүчний арбитраж үзүүлэхийн тулд сүлжээнд буцаж цэнэггүй болно.
• V2H/V2B/V2X (Тээврийн хэрэгслээс бүх зүйл рүү):Цахилгаан машин ашиглан гэр, барилга байгууламж эсвэл бичил сүлжээг эрчим хүчээр хангах.

1.2 Дэд бүтцийн саад бэрхшээлүүд

CPO-ууд сүлжээгээ өргөжүүлэхдээ хоёр үндсэн тоног төхөөрөмжийн хязгаарлалттай тулгардаг: орон нутгийн трансформаторын багтаамж болон дээд урсгалын дамжуулах хязгаарлалт. Олон хотын орчинд 350 кВт-ын хэт хурдан цэнэглэгч суурилуулахын тулд тусгай дэд станц шаардлагатай байдаг. Эдгээр шинэчлэлтийн өртөг нь ихэвчлэн хэт өндөр байдаг. Үүний үр дүнд эдгээр хязгаарлалтыг динамик ачааллын менежмент (DLM)-ээр удирдах програм хангамжийн ачаалал их байдаг.

1.3 Дэд бүтцэд өгөгдлийн үүрэг

Орчин үеийн дэд бүтэц нь атомуудтай адил битүүдтэй холбоотой юм. OCPP (Open Charge Point Protocol) 2.0.1 болон ISO 15118-20-ийн нэгдэл нь батерейны цэнэгийн төлөв (SoC), цэнэглэх хуваарь, сүлжээний гэрчилгээ зэрэг нарийн төвөгтэй өгөгдлийн багцуудыг солилцох боломжийг олгодог. Энэхүү өгөгдөл нь бидний дараагийн бүлгүүдэд хэлэлцэх алгоритмуудын үндэс суурийг бүрдүүлдэг.

Бүлэг 2: Динамик сүлжээний үнийн механизмыг тайлах

Өртгийг оновчтой болгохын тулд эхлээд өртгийн бүтцийг ойлгох хэрэгтэй. Цахилгаан сүлжээний үнэ тогтоох нь одоо тогтмол тариф байхаа больсон; энэ нь эрчим хүчний зах зээлийн агшин зуурын төлөв байдлыг тусгасан олон хэмжээст дохио юм.

2.1 Хэрэглэх хугацаа (TOU)-ийн үнэ

TOU нь динамик үнийн хамгийн энгийн хэлбэр бөгөөд тодорхой хугацааны блокуудад (жишээ нь, оргил үе, дунд үе, оргил бус үе) ханшийг тогтмол тогтоодог. Тогтмол ханшаас илүү сайн боловч TOU нь статик бөгөөд цаг агаарын гэнэтийн өөрчлөлт эсвэл сүлжээний онцгой байдлыг харгалзан үздэггүй.

2.2 Бодит цагийн үнэ (RTP) болон спот зах зээл

RTP нь бөөний цахилгаан эрчим хүчний зах зээлийг хянадаг (жишээ нь, EPEX SPOT, Nord Pool). Үнэ цаг тутамд эсвэл 15 минут тутамд өөрчлөгддөг. Сэргээгдэх эрчим хүчний өндөр нэвтрэлттэй бүс нутгуудад RTP нь заримдаа сөрөг болж хувирдаг бөгөөд энэ нь CPO-уудад эрчим хүч хэрэглэхийн тулд үнэндээ төлбөр төлдөг гэсэн үг юм. Бидний алгоритмууд эдгээр сөрөг үнийн цонхны үед хэрэглээг хамгийн их байлгахаар зохион бүтээгдсэн байх ёстой.

2.3 Чухал оргил үнийн (CPP) болон оргил сахлын хусах

CPP-ийн үйл явдлууд сүлжээний хэт ачааллын үед тохиолддог. Үнэ хэвийн хэмжээнээс 10x-50 дахин өсдөг. Ухаалаг цэнэглэх алгоритмууд нь CPO-ийн ашиг болон сүлжээний бүрэн бүтэн байдлыг хамгаалахын тулд ачааллыг шууд бууруулах чадвартай, "CPP-г мэддэг" байх ёстой.

2.4 Системийн түгээлтийн хэрэглээ (DUoS) болон дамжуулалтын (TNUoS) төлбөр

Эрчим хүчний өртгөөс гадна CPO-ууд сард хамгийн өндөр 15 минутын оргил үедээ үндэслэн "эрэлтийн төлбөр"-ийг удирдах ёстой. Оргил ачааллын үед ганцхан удаа удирдлагагүй хурдан цэнэглэх нь сарын хэрэглээний төлбөрийг хоёр дахин нэмэгдүүлж болзошгүй. Манай алгоритмууд оргил ачааллыг бууруулахад эрчим хүчний арбитражтай адил тэргүүлэх ач холбогдол өгөх ёстой.

Бүлэг 3: Дэвшилтэт ухаалаг цэнэглэх алгоритмын архитектурууд

Ухаалаг цэнэглэх экосистемийн гол цөм нь оновчлолын хөдөлгүүр юм. Бид эдгээр алгоритмуудыг нарийн төвөгтэй байдал болон урьдчилан харах чадвараас нь хамааран гурван үндсэн төрөлд ангилдаг.

3.1 Шугаман ба бүхэл тоон програмчлал (LP/MILP)

Цахилгааны үнэ болон хөдлөх хугацаа мэдэгдэж байгаа статик хувилбаруудын хувьд Холимог бүхэл тоон шугаман програмчлал (MILP) нь оновчтой шийдлийг өгдөг.

• Зорилтот функц:$\sum (Price_t \times Power_t)$-г хамгийн бага болгох
• Хязгаарлалтууд:$Power_{min} \le Power_t \le Power_{max}$, $\summPower_t \Delta t = Energy_{required}$.

MILP нь тооцооллын хувьд үр ашигтай боловч бодит ертөнцийн цахилгаан тээврийн хэрэгслийг цэнэглэхэд байдаг тодорхойгүй байдалтай тэмцдэг (жишээлбэл, жолооч хүлээгдэж байснаас эрт хөдлөх).

3.2 Загварын урьдчилсан хяналт (MPC)

MPC нь бодит цагийн ухаалаг цэнэглэлтийн алтан стандарт юм. Энэ нь "эргэлдэх давхрага"-д ажилладаг. 5 эсвэл 15 минут тутамд алгоритм нь дараагийн 24 цагийн оновчлолын асуудлыг шийддэг боловч зөвхөн эхний алхмыг гүйцэтгэдэг.

• Урьдчилан таамаглах элемент:Энэ нь цаг агаар, сүлжээний үнэ, талбайн эзлэх хувь зэрэг урьдчилсан мэдээг ашигладаг.
• Санал хүсэлтийн элемент:Энэ нь өмнөх алхам дахь хазайлтыг тохируулдаг (жишээлбэл, машин урьдчилан таамаглаж байснаас бага эрчим хүч зарцуулсан).

MPC нь хязгаарлалтыг гайхалтай зохицуулдаг бөгөөд зардлыг хамгийн бага байлгадаг ч барилгын нийт эрчим хүчний хязгаараас хэзээ ч хэтрэхгүй байхыг баталгаажуулдаг.

3.3 Баяжуулах сургалт (RL) болон хиймэл оюун ухаан

Нарны эрчим хүч, хадгалах төхөөрөмж, 50 цэнэглэгчтэй бичил сүлжээ гэх мэт өндөр нарийн төвөгтэй орчинд RL (жишээ нь, Deep Q-Networks эсвэл PPO) нь уламжлалт аргуудаас илүү сайн ажиллаж чаддаг. RL нь хүрээлэн буй орчинтой харилцан үйлчлэлцэх замаар "бодлого"-г сурдаг. Энэ нь жолоочийн зан төлөв болон сэргээгдэх хэлбэлзлийн шугаман бус хэв маягийг тодорхой загварууд алдаж болзошгүйг харуулж чаддаг. Гэсэн хэдий ч RL нь их хэмжээний сургалтын өгөгдөл шаарддаг бөгөөд MPC-ийн "аюулгүй байдлын баталгаа" дутагдалтай байдаг бөгөөд ихэвчлэн тоног төхөөрөмжийн эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд "аюулгүй байдлын давхарга" шаарддаг.

Бүлэг 4: V2G ба V2X: Цахилгаан тээврийн хэрэгслийг хөдөлгөөнт эрчим хүчний хөрөнгө болгон хувиргах нь

Тээврийн хэрэгслээс сүлжээнд (V2G) нь ухаалаг цэнэглэлтийн оргил үе юм. Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерейг хадгалах төхөөрөмж гэж үзснээр бид сүлжээний хамгийн том асуудал болох уян хатан байдлыг шийдэж чадна.

4.1 V2G-ийн техникийн шаардлага

V2G нь хоёр чиглэлтэй тогтмол гүйдлийн цэнэглэгч эсвэл хоёр чиглэлтэй хувьсах гүйдлийн цэнэглэгч (OBC) бүхий цахилгаан тээврийн хэрэгслийг шаарддаг. Харилцаа холбоо нь ISO 15118-20 стандартыг дагаж мөрдөх ёстой бөгөөд энэ нь "Динамик" цэнэглэх горимыг дэмждэг бөгөөд сүлжээнд тээврийн хэрэгслээс тодорхой хэмжээний чадлын хүсэлт гаргах боломжийг олгодог.

4.2 Эрчим хүчний арбитраж ба туслах үйлчилгээ

• Арбитрын ажиллагаа:Шөнөдөө кВт.цаг тутамд $0.05 цэнэглэж, өдрийн цагаар кВт.цаг тутамд $0.25 цэнэглэнэ.
• Туслах үйлчилгээ:Энэ нь өндөр хурдны давтамжийн хариу урвал (FCR)-ийг хангахыг шаарддаг. Батерейнууд нь миллисекундын дотор хариу үйлдэл үзүүлж, 50Гц/60Гц давтамжийн сүлжээний давтамжийг тогтворжуулж чаддаг. Учир нь FCR нь төлбөр төлдөг.бэлэн байдалзүгээр л биш хариннэвтрүүлэх чадвар, энэ нь энгийн арбитражаас илүү ашигтай байдаг.

4.3 Батерейны элэгдлийн парадокс

V2G-ийн гол саад тотгор нь батерейны ашиглалтын хугацаа богиносохоос айх явдал юм. Гэсэн хэдий ч сүүлийн үеийн судалгаагаар бага C-хурдтай үед "гүехэн" мөчлөг (багтаамжийн зөвхөн 5-10%-ийг цэнэггүй болгох) нь SoC-ийг оновчтой 40-60%-ийн хязгаарт байлгаснаар батерейны эрүүл мэндийг сайжруулж чадна гэж үзэж байна. V2G-ээс олсон орлого нь батерейны элэгдлийн зардлаас давж гарахын тулд ухаалаг алгоритмууд нь "доройтлыг мэдэрдэг" хязгаарлалтуудыг багтаасан байх ёстой.

Бүлэг 5: Сүлжээний давтамжийн зохицуулалт ба туслах үйлчилгээ

Энгийн үнэд суурилсан төлбөр тооцооноос гадна хамгийн боловсронгуй CPO-ууд "Нэмэлт үйлчилгээ"-ний зах зээл рүү шилжиж байна. Уламжлалт ээрэх нөөц (нүүрс, хийн үйлдвэрүүд)-ийг ашиглалтаас гаргахын хэрээр сүлжээ нь байгалийн инерциа алддаг. Бараг л агшин зуурын хариу үйлдэл үзүүлдэг цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерейнууд энэ зайг нөхөхөд төгс тохирно.

5.1 Давтамжийн хязгаарлах нөөц (FCR)

FCR нь сүлжээний тогтвортой байдлын эхний хамгаалалтын шугам юм. Сүлжээний давтамж нь нэрлэсэн утгаасаа (Европт 50 Гц, АНУ-д 60 Гц) хазайх үед FCR-ийн мэргэшсэн төхөөрөмжүүд хэдхэн секундын дотор гаралтын чадлынхаа хэмжээг автоматаар тохируулах ёстой. FCR-д оролцдог ухаалаг цэнэглэх алгоритм нь орон нутгийн давтамжийг өндөр нарийвчлалтай тоолуураар хянаж, PWM (импульсийн өргөний модуляци) дохиог EV-д тохируулах ёстой.

• Хэт давтамж (жишээ нь, 50.1 Гц):Цахилгаан сүлжээнд илүүдэл эрчим хүч байна. Алгоритм нь цэнэглэх хурдыг нэмэгдүүлдэг.
• Бага давтамж (жишээ нь, 49.9 Гц):Сүлжээнд ачаалал их байна. Алгоритм нь цахилгаан урсгалыг бууруулдаг эсвэл буцаадаг (V2G).

5.2 Автомат давтамж сэргээх нөөц (aFRR)

aFRR буюу хоёрдогч удирдлага нь төвлөрсөн дохиогоор Дамжуулах Системийн Оператор (TSO)-оор удирдагддаг. Орон нутгийн бие даасан хариу үйлдэл болох FCR-ээс ялгаатай нь aFRR нь CPO-ийн үүлэн платформоос 2-4 секунд тутамд "SetPoint" хүлээн авч, мянга мянган цэнэглэх цэгүүдэд хуваарилахыг шаарддаг. Энд тулгарч буй бэрхшээл бол хоцрогдол юм; торгууль ногдуулахаас зайлсхийхийн тулд TSO-оос Cloud, Edge, EV хүртэлх хоёр талын аяллын хугацааг хамгийн бага байлгах ёстой.

5.3 Орлогыг давхардуулах стратеги

CPO-ийн ашигт ажиллагааны гол түлхүүр нь "Орлогын давхарга" буюу нэг цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерейг ашиглан олон ажлыг нэгэн зэрэг гүйцэтгэх чадвар юм. Алгоритм нь бага эрчим хүчний үнийг (арбитраж) оновчтой болгож, FCR-д зориулж боломжтой эрчим хүчний хүчин чадлын 20%-ийг нөөцөлж болно. Энэ нь дохиог тэдгээрийн захын утгад үндэслэн эрэмбэлэх боломжтой олон зорилготой оновчлолын хүрээг шаарддаг.

Бүлэг 6: Оргил үе-хөндийн тэнцвэржилт ба эрэлтийн хариу арга хэмжээ (DR) стратегиуд

Оргил үе-хөндийн тэнцвэржүүлэлт гэдэг нь ачааллыг өндөр эрэлттэй үеэс бага эрэлттэй үе рүү шилжүүлэх үйл явц юм. CPO-ийн хувьд энэ нь сүлжээний эрүүл мэнд болон эрэлтийн төлбөрийг бууруулахад чухал ач холбогдолтой юм.

6.1 “Нугасны муруй” ба цахилгаан тээврийн хэрэгслийн шийдэл

Нарны эрчим хүчний нэвчилт өндөртэй бүс нутгуудад (Калифорни эсвэл Өмнөд Австрали гэх мэт) цэвэр ачааллын муруй нь нугас хэлбэртэй байдаг: нарны эрчим хүчний оргил үе тохиолдох үед өдрийн цагаар бага, нар жаргаж, хүмүүс гэртээ харих үед орой огцом огцом нэмэгддэг. Цахилгаан машинууд бол "нугасны эсрэг" юм. Өдрийн цагаар цэнэглэх (ажлын байран дээр цэнэглэх)-ийг урамшуулж, шөнийн цэнэглэлтийг өглөө эрт хүртэл хойшлуулснаар ухаалаг алгоритмууд энэ муруйг тэгшлэх боломжтой.

6.2 Эрэлтийн хариу үйлдэл (DR) үйл явдлын логик

Хэрэгслээс DR үйл явдал идэвхжих үед ухаалаг цэнэглэх платформ нь "Виртуал цахилгаан станц" (VPP) болж ажиллах ёстой. Логик нь дараах алхмуудыг дагана:

1. Мэдэгдэл:DR дохиог хүлээн авах (OpenADR эсвэл өөрчлөн тохируулсан API-аар дамжуулан).
2. Үнэлгээ:Одоогийн “уян хатан байдлын буфер”-ийг тооцоолно уу - хэрэглэгчдийн эрчим хүчний хэрэгцээг (SoC-ээс гарах үед) алдалгүйгээр хэр их эрчим хүч алдаж болохыг.
3. Гүйцэтгэл:Командыг хурдасгасан цэнэглэгч рүү илгээнэ үү. Хамгийн удаан зогсох хугацаатай, хамгийн өндөр SoC-тэй тээврийн хэрэгсэлд давуу эрх олгоно.
4. Баталгаажуулалт:DR хөнгөлөлтийг авахын тулд хөнгөлөлтийг бодит цаг хугацаанд бүртгэнэ үү.

6.3 Зан үйлийн эдийн засаг ба хэрэглэгчийн урамшуулал

Технологи дангаараа хангалтгүй; хэрэглэгчийн оролцоо чухал юм. CPO-ууд сүлжээний дохиог дамжуулахын тулд "Драйверуудад зориулсан динамик үнэ"-г ашигладаг. Хэрэв жолооч "Эко горим"-ыг (алгоритмыг бүрэн хянах боломжийг олгох) сонговол тэд бага төлбөр төлнө. Хэрэв тэд "Өргөтгөх горим"-ыг (шууд бүрэн хүч) сонговол тэд CPO-ийн оргил үеийн эрэлтийн төлбөрийг нөхөх хэмжээний шимтгэл төлдөг.

Бүлэг 7: Сэргээгдэх эрчим хүчний урьдчилсан тооцоог нэгтгэх

Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн жинхэнэ амлалт бол "Нарлаг гэрэлд жолоодох" юм. Гэсэн хэдий ч сэргээгдэх эрчим хүч нь тасалдалтай байдаг. Урьдчилсан мэдээг цэнэглэх алгоритмд нэгтгэх нь үндсэн ухаалаг цэнэглэлтийг дэвшилтэт эрчим хүчний менежментээс ялгаж салгадаг зүйл юм.

7.1 Нарны цацраг болон салхины хурдны загварууд

Сэргээгдэх эрчим хүчний хувьд алгоритм нь үйлдвэрлэлийг урьдчилан таамаглах ёстой.

• Тогтвортой байдлын загварууд:Дараагийн цаг өмнөх цагтай адил байх болно гэж бодъё. Цэлмэг өдрүүдэд тохиромжтой, цаг агаарын хувьд бүтэлгүйтдэг.
• Цаг агаарын тоон таамаглал (ЦЦТ):Үүл болон салхийг урьдчилан таамаглахын тулд дэлхийн загваруудыг (GFS эсвэл ECMWF гэх мэт) ашиглах.
• Хиймэл дагуулын зураглал болон тэнгэрийн камерууд:Хэт богино хугацааны урьдчилсан мэдээний хувьд (0-30 минут) орон нутгийн камерууд үүлний хөдөлгөөнийг хянаж, "нарны налуу зам"-ыг урьдчилан таамаглах боломжтой.

7.2 Стохастик оновчлолын асуудал

Урьдчилсан мэдээ хэзээ ч 100% үнэн зөв байдаггүй тул алгоритм нь тодорхойгүй байдлыг харгалзан үзэх ёстой. Ганц тодорхой замын оронд "Боломжоор хязгаарлагдсан оновчлол" нь сүлжээний хязгаарыг зөрчих магадлал (жишээлбэл, нарны эрчим хүчний огцом бууралтаас болж) нь босго хэмжээнээс (жишээлбэл, 1%) доогуур байхыг баталгаажуулдаг.

7.3 Ногоон цэнэглэлтийн оноо ба гэрчилгээ

Корпорацийн флотууд 3-р хүрээний ялгаралтад улам бүр анхаарлаа хандуулж байна. Ухаалаг алгоритмууд одоо сүлжээний "Нүүрстөрөгчийн эрчим" хамгийн бага байх үед цэнэглэлтийг онцгойлон эрэмбэлэх боломжтой болсон. Цахилгаан газрын зураг эсвэл WattTime зэрэг API-г нэгтгэснээр CPO нь үйлчлүүлэгчдэдээ "Сэргээгдэх эрчим хүчний цэнэглэлтийн гэрчилгээ" олгож, дээд зэргийн үйлчилгээний түвшинг бий болгож чадна.

Бүлэг 8: API экосистем: Бодит цагийн өгөгдлийн интеграци ба үүлэн технологиос зах хүртэлх харилцаа холбоо

Динамик сүлжээний үнийн алгоритм нь зөвхөн түүний хэрэглэж буй өгөгдөлтэй адил сайн байдаг. Энэ бүлэгт зах зээлийг металлтай холбоход шаардлагатай техникийн стекийг нарийвчлан авч үзэх болно.

8.1 Зах зээлийн өгөгдлийн API-ууд

Спот үнийг авахын тулд систем нь эрчим хүчний биржүүдтэй холбогддог.

• ENTSO-E Ил тод байдлын платформ:Европын эрчим хүчний мэдээллийн эх сурвалж. Энэ нь өдрийн өмнөх үнэ, төрлөөр нь бодит үйлдвэрлэл, хил дамнасан урсгалыг харуулдаг.
• RESTful хэрэгжилт:Ерөнхийдөө cron ажил нь маргаашийн өдрийн үнийг CET цагаар 13:00 цагт авдаг. Дараа нь алгоритм нь оновчтой цэнэглэх хуваарийг урьдчилан төлөвлөдөг.

8.2 Протоколын гүүр: OCPP болон OCPI

• OCPP (Нээлттэй Цэнэглэх Цэгийн Протокол):Цэнэглэгч болон удирдлагын систем (CSMS)-ийн хоорондох хэл. 2.0.1 хувилбар нь ухаалаг цэнэглэлтэд чухал ач холбогдолтой бөгөөд энэ нь "Үнэ ба өртөг" функциональ блокууд болон 25 хугацааны хуваарьтай "Ухаалаг цэнэглэлт" профайлуудыг дэмждэг.
• OCPI (Нээлттэй Цэнэглэх Цэгийн Интерфэйс):CPO болон eMSP-ийн хоорондох хэл. Энэ нь бодит цагийн үнийн дохиог солилцох боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр жолоочийн аппликейшн нь "одоогийн төлбөр авах үнэ"-ийг харуулах боломжтой.

8.3 Үүлэн дамжуулалтын хоцрогдлын менежмент

Давтамжийн зохицуулалт гэх мэт цаг хугацааны хувьд мэдрэмтгий үйлчилгээнүүдийн хувьд үүл хэт удаан байдаг.

• Ирмэгийн тооцоолол:Оновчлолын логикийг хэсэгчлэн "Сайтын хянагч" (аж үйлдвэрийн гарц)-д байршуулсан. Үүл нь өндөр түвшний зорилтуудыг (жишээ нь, "Зардлыг хамгийн бага байлгах") хангадаг бол орон нутгийн хянагч нь орон нутгийн тоолуурын заалтад үндэслэн миллисекунд тутамд миллисекундын тохируулгыг зохицуулдаг.
• MQTT болон HTTP:Орчин үеийн стекүүд нь бага ачаалалтай, тасралтгүй холболтын хувьд MQTT-г ашигладаг бөгөөд энэ нь сүлжээний онцгой байдлын үед "Stop" командыг шууд хүлээн авах боломжийг олгодог.

8.4 ISO 15118: Тээврийн хэрэгслээс цэнэглэгч хүртэлх холбоос

Эцсийн холбоос бол цахилгаан тээврийн хэрэгсэл болон цэнэглэгчийн хоорондох холбоо юм. ISO 15118 нь машинд "Эрчим хүчний багтаамж" болон "Зорилтот SoC"-оо цэнэглэгчтэй хуваалцах боломжийг олгодог. Үүнгүйгээр алгоритм нь "сохор" буюу машинд хэр их эрчим хүч хэрэгтэйг мэдэхгүй бөгөөд энэ нь оновчтой хуваарь гаргахад хүргэдэг. ISO 15118-ийн "Залгаад цэнэглэх" функц нь V2G дахь санхүүгийн гүйлгээний урьдчилсан нөхцөл болох аюулгүй баталгаажуулалтыг идэвхжүүлдэг.

9-р бүлэг: Тоног төхөөрөмжийн санал хүсэлтийн давталт ба хяналтын давталтууд

Өндөр түвшний логик нь үүлэн дээр эсвэл сайтын хянагч дээр байрладаг бол ухаалаг цэнэглэлтийн физик гүйцэтгэл нь цахилгаан электроникийн түвшинд явагддаг. Цэнэглэгч болон цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хоорондох эргэх холбооны гогцоог ойлгох нь нарийн эрчим хүчний модуляцийг хэрэгжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой.

9.1 PWM дохио болон үүргийн мөчлөг

Хувьсах гүйдлийн цэнэглэлтэд (2-р түвшин) цэнэглэгч нь тэжээлийг шууд хянадаггүй; харин Control Pilot (CP) шугам дээрх импульсийн өргөний модуляци (PWM) дохиогоор тээврийн хэрэгслийн суурин цэнэглэгч (OBC)-д "хязгаар"-ыг дамжуулдаг.

• 10%-90% гэсэн дүрэм:1кГц квадрат долгионы ажлын мөчлөг нь зөвшөөрөгдөх хамгийн их гүйдлийг тодорхойлдог. Жишээлбэл, 16% ажлын мөчлөг нь 10А-тай тохирч байгаа бол 50% ажлын мөчлөг нь 30А-тай тохирч байна.
• Хариу өгөх хугацаа:IEC 61851 стандартын дагуу тээврийн хэрэгсэл нь PWM дохионы өөрчлөлтөд 5 секундын дотор хариу үйлдэл үзүүлэх шаардлагатай байдаг (гэхдээ орчин үеийн олон цахилгаан тээврийн хэрэгсэл 1 секундээс бага хугацаанд хариу үйлдэл үзүүлдэг). Манай алгоритм нь сүлжээний хязгаараас хэтрэхээс зайлсхийхийн тулд энэхүү "налуу хурдны саатал"-ыг харгалзан үзэх ёстой.

9.2 DC хурдан цэнэглэлт болон тэжээлийн модулийн удирдлага

Тогтмол гүйдлийн цэнэглэлтэд “оюун ухаан” нь машинаас цэнэглэгч рүү шилждэг. Цэнэглэгчийн дотоод тэжээлийн модулиуд (AC-DC хувиргагч)-ийг модуляцлах ёстой.

• CAN автобусны харилцаа холбоо:Машин нь цэнэглэгч рүү 10-50 миллисекунд тутамд "Одоогийн хүсэлт" багцуудыг илгээдэг. Ухаалаг цэнэглэх алгоритм нь хүчийг багасгахын тулд эдгээр хүсэлтийг таслан зогсоох эсвэл өөрчлөх ёстой.
• Одоогийн долгион ба үр ашиг:Үр ашиг нь тогтмол биш. Ихэнх цахилгаан модулиуд нь ачааллын 70-90%-д оргилдоо хүрдэг "үр ашгийн муруй"-тай байдаг. 350 кВт-ын цэнэглэгчийг 50 кВт хүртэл бууруулах нь хөрвүүлэлтийн алдагдлыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлж болзошгүй. "Алдагдлыг мэдэгч" алгоритм нь модулиудыг хамгийн тохиромжтой цэг дээр ажиллуулах эсвэл илүүдэл модулиудыг бүрэн унтраахыг хичээх болно.

9.3 Пропорциональ-интеграл-дериватив (PID) хэрэгжилт

Талбайн хэмжээнд тогтвортой эрчим хүчний хязгаарыг хадгалахын тулд бид PID хянагч ашигладаг.

• Пропорциональ (P):Тохируулсан цэг болон бодит ачааллын хоорондох одоогийн зөрүүнд хариу үйлдэл үзүүлдэг.
• Интеграл (I):Байнгын алдааг засдаг (жишээлбэл, нэг машин хурдны тохируулгад хариу өгөхгүй бол).
• Үүсмэл (D):Ирээдүйн хэт халалтыг урьдчилан таамагладаг (жишээлбэл, хэд хэдэн машин зүгээр л залгагдсан бол).

Энэ гогцоо нь машинууд станц руу орж, гарах үед ч трансформаторын нийт ачаалал төгс тэгш хэвээр байхыг баталгаажуулдаг.

Бүлэг 10: Төлбөрийн цэгийн оператор (CPO)-ийн орлогын загварууд ба эдийн засгийн шинжилгээ

Технологийн шилдэг байдал нь санхүүгийн тогтвортой байдалд шилжих ёстой. CPO-ийн бизнесийн загвар нь "цахилгаан эрчим хүчний ашиг тус" загвараас нарийн төвөгтэй "эрчим хүчний үйлчилгээ" загвар руу шилжиж байна.

10.1 Хөрөнгийн зардал (CAPEX) ба Үйл ажиллагааны зардал (OPEX)

• Капекс оновчлол:Цахилгаан сүлжээний шинэчлэлтээс зайлсхийхийн тулд ухаалаг цэнэглэлт ашигласнаар CPO нь дэд станцын зардлаас талбай тус бүрт 50,000-200,000 ам.доллар хэмнэх боломжтой. Энэхүү "зайлсхийсэн зардал" нь дотоод өгөөжийн түвшинд (IRR) шууд түлхэц болдог.
• Үйл ажиллагааны алдагдал буурах:Эрчим хүчний арбитраж болон эрэлтийн төлбөрийн менежмент нь сарын хэрэглээний төлбөрийг 15-30% бууруулж чадна.

10.2 Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цэнэглэлтийн LCOE

Цэнэглэх станцын Эрчим хүчний түвшний зардал (LCOE) нь тоног төхөөрөмжийн өртөг, суурилуулалт, засвар үйлчилгээ, цахилгааныг агуулдаг. Ухаалаг цэнэглэлт нь "цахилгаан" бүрэлдэхүүн хэсгийг бууруулдаг. V2G хувилбарт туслах үйлчилгээний орлого бусад бүх зардлаас давсан тохиолдолд LCOE нь сөрөг болж болно.

10.3 Динамик ашгийн оновчлол

CPO-ууд ихэвчлэн "давхар шахалт"-тай тулгардаг: бөөний үнэ болон тогтмол жижиглэнгийн үнэ. Ухаалаг алгоритм нь "Динамик ашгийн менежмент"-ийг хэрэгжүүлдэг.

• Томъёо:$Жижиглэнгийн үнэ\_Үнэ = Спот\_Үнэ + Сүлжээ\_Төлбөр + Менежмент\_Мөнгөн тэмдэгт + Уян хатан байдал\_Хямдрал$

Тохируулга хийснээрУян хатан байдал_ХямдралБодит цаг хугацаанд CPO нь жолоочийн зан төлөвийг сүлжээнд хамгийн ашигтай цаг үе рүү чиглүүлж чадна.

10.4 Цэвэр өнөөгийн үнэ цэнийн (NPV) мэдрэмжийн шинжилгээ

10 жилийн хугацаатай байршуулалтыг төлөвлөхдөө CPO-ууд өөр өөр хувилбаруудыг загварчлах ёстой:

• А хувилбар (Ухаалаг цэнэглэлт байхгүй):Эрэлтийн өндөр оргил төлбөр нь 7 жилийн хугацаанд эргэн төлөлтийн хугацааг бий болгодог.
• Хувилбар B (V1G):Оновчтой цэнэглэлт нь зардлыг бууруулж, төлбөрийн хугацааг 5 жил хүртэл богиносгодог.
• C хувилбар (V2X + Туслах үйлчилгээ):Цахилгаан сүлжээний үйлчилгээнээс олох өндөр орлого нь 3 жилийн хугацаанд үр ашгаа нөхөхөд хүргэдэг боловч хоёр чиглэлтэй тоног төхөөрөмжид анхны хөрөнгө оруулалтыг өндөр шаарддаг.

Бүлэг 11: Микро сүлжээнд ачаалал хуваалцах оновчлол

Цэнэглэх станц нь ховор тохиолдолд тусгаарлагдсан хөрөнгө байх; энэ нь барилга байгууламж, нарны хавтан, батерей хадгалах байгууламж (BESS) зэрэг орон нутгийн бичил сүлжээний нэг хэсэг юм.

11.1 Статик ба Динамик Ачааллын Удирдлага (DLM)

• Статик:Цэнэглэгч бүрт тогтмол дээд хэмжээг (жишээ нь, 7кВт) өгдөг. Үр ашиггүй, учир нь олон цэнэглэгч ажиллахгүй байхад зарим нь өлсгөлөн байх болно.
• Динамик:Талбайн хянагч нь “Үндсэн таслуур”-ыг хянаж, түгээдэгболомжтойидэвхтэй цэнэглэгч ашиглах хүчин чадал.
• Эрэмбэлэгдсэн DLM:Бүх машин адилхан биш. Өглөөний 9:00 цагт хугацаатай хүргэлтийн фургон нь 8 цаг зогсох зорчигчийн машинаас илүү их хүчин чадалтай байдаг.

11.2 Фазын тэнцвэржүүлэлт ба тэнцвэргүй ачаалал

Ихэнх цахилгаан хөдөлгүүрүүд нэг фазын эсвэл гурван фазын байдаг. Хэрэв гурван нэг фазын цахилгаан хөдөлгүүр бүгд А фазын холболтод залгагдсан бол энэ нь "фазын тэнцвэргүй байдал" үүсгэж, трансформаторын дулаан болон тоног төхөөрөмжийн эвдрэлд хүргэж болзошгүй юм. Ухаалаг талбайн хянагч нь фазыг динамикаар сольж (хэрэв тоног төхөөрөмж дэмждэг бол) эсвэл 3 фазын ачааллыг тэнцвэртэй байлгахын тулд тодорхой цэнэглэгчийг хааж болно.

11.3 Нийт гармоник гажуудал (THD) ба чадлын чанар

Цэнэглэгчийг өндөр давтамжтайгаар солих нь сүлжээнд "шуугиан" оруулж болзошгүй. Цэнэглэгчийн нягтрал нэмэгдэхийн хэрээр THD нь асуудал болж байна. Ухаалаг алгоритмууд нь гармоникийг цуцлахын тулд олон цахилгаан модулийн солих давтамжийг "холбож", өндөр цахилгаан чанарыг хангаж, ашиглалтын торгуулиас зайлсхийх боломжтой.

Бүлэг 12: Жолоочийн зан төлөвийг урьдчилан таамаглах машин сургалт

Ухаалаг цэнэглэлтийн хамгийн том үл мэдэгдэх зүйл бол хүний ​​хүчин зүйл юм. Машин хэзээ хөдлөх вэ? Үнэхээр хэр их эрчим хүч шаардлагатай вэ?

12.1 Ирэх болон хөдлөх цагийг урьдчилан таамаглах

RFID карт эсвэл аппликейшны нэвтрэлтээс авсан түүхэн өгөгдлийг ашиглан бид хэрэглэгч бүрийн хувьд "Магадлалын нягтралын функц" (PDF) үүсгэж болно.

• Онцлог шинж чанарууд:Өдрийн цаг, долоо хоногийн өдөр, цаг агаар, ирэх үеийн түүхэн SoC.
• Алгоритм:Санамсаргүй ой буюу LSTM (Урт богино хугацааны санах ой) сүлжээг "Оршин суух хугацаа"-г урьдчилан таамаглахад ашигладаг.

Хэрэв алгоритм машин 10 цаг зогсоно гэдгийг 95% итгэлтэйгээр мэдэж байвал хамгийн хямд үнийн цонх хүртэл цэнэглэлтийг түрэмгий байдлаар хойшлуулж чадна.

12.2 SoC өгөгдөлгүйгээр эрчим хүчний хэрэгцээг тооцоолох

Олон хуучин цахилгаан машинууд цэнэглэгч кабелиар дамжуулан SoC-ээ хуваалцдаггүй (J1772/Type 2 стандартын хязгаарлалт). Ухаалаг алгоритмууд нь SoC-г тооцоолохын тулд "Ачааллын муруйн шинжилгээ"-г ашигладаг. Батерей дүүрэх үед гүйдэл хэрхэн буурч байгааг ажигласнаар ("CV фаз") алгоритм нь одоогийн SoC-г тооцоолж, хуваарийг нь тохируулж чадна.

12.3 Тоглоомжуулах болон “нэхэх”

Алгоритм нь аппликейшнаар дамжуулан жолоочтой харилцан үйлчилж болно. “Хэрэв та төлбөрөө 2 цагаар хойшлуулахыг зөвшөөрвөл 3 доллар хэмнэж, 50 ногоон оноо цуглуулна.” Энэхүү зан үйлийн өгөгдлийг жолоочийн зан байдал үнийн хариуд хэр их өөрчлөгддөг болох “Эрэлтийн уян хатан чанар”-ыг боловсронгуй болгохын тулд машин механизмын загварт буцааж оруулдаг.

Бүлэг 13: Ухаалаг цэнэглэгч сүлжээн дэх кибер аюулгүй байдал

Цэнэглэгч нь сүлжээнд нэгдсэн хөрөнгө болохын хэрээр кибер халдлагын бай болдог. "Цэнэглэгчийн ботнет"-ийг ашиглан мянга мянган төхөөрөмжийг нэгэн зэрэг гэнэт асааж цахилгаан тасалдаг.

13.1 Аюулгүй харилцаа холбоо: TLS болон PKI

OCPP холболт бүрийг TLS 1.2 эсвэл 1.3 ашиглан шифрлэсэн байх ёстой. Нийтийн түлхүүрийн дэд бүтэц (PKI) нь CSMS нь хортой үйлдэл хийгч биш харин жинхэнэ цэнэглэгчтэй ярьж байгаагаа мэдэж байхыг баталгаажуулдаг.

13.2 ISO 15118-2 болон V2G аюулгүй байдал

V2G нь өндөр түвшний итгэлцлийг шаарддаг. Машин нь эрчим хүчний хүсэлтдээ "гарын үсэг зурах" ёстой. Энэ нь хэрэглэгч хэн нэгний данснаас мөнгө авахын тулд өөрийн хувийн мэдээллийг хуурамчаар үйлдэхийг оролдох "Эрчим хүчний хулгай"-наас урьдчилан сэргийлдэг.

13.3 Дунд нь байгаа хүн (MitM) хамгаалалт

Сайтын хянагчдыг физик хөндлөнгийн оролцооноос хамгаалах чадвартай байх ёстой. Хэрэв халдагч орон нутгийн Modbus эсвэл CAN автобусанд нэвтрэх эрх авбал аюулгүй байдлын хязгаарыг давж гарч болзошгүй. "Аномали илрүүлэх" алгоритмууд нь өгөгдлийн урсгалыг ер бусын хэв маягаар хянадаг - тухайлбал цэнэглэгч нь техник хангамжийн үнэлгээнээсээ илүү их эрчим хүч шаардаж байгаа - мөн яаралтай унтраалт үүсгэдэг.

Бүлэг 14: Зохицуулалтын хүрээ ба дэлхийн стандартчилал

Ухаалаг цэнэглэгчийг нэвтрүүлэх хурд нь технологиос гадна бодлогоор тодорхойлогддог.

14.1 Европын Холбооны Өөр Түлшний Дэд Бүтцийн Зохицуулалт (AFIR)

AFIR нь бүх шинэ нийтийн цэнэглэгч төхөөрөмж нь ad-hoc төлбөр болон улам бүр ухаалаг цэнэглэх чадварыг дэмжих ёстой гэж заасан. Барилгуудад зориулсан "Ухаалаг бэлэн байдлын үзүүлэлт" (SRI) нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийн нэгдсэн менежментийг мөн шаардаж байна.

14.2 АНУ-ын NEVI болон 40101(d) хэсэг

АНУ-ын Үндэсний Цахилгаан Тээврийн Хэрэгслийн Дэд Бүтэц (NEVI) хөтөлбөр нь хурдан цэнэглэлтэд зориулж тэрбум тэрбум долларын санхүүжилт олгодог боловч V2G-д 97% ажиллах хугацаа болон "ирээдүйд тэсвэртэй" байдлыг шаарддаг.

14.3 IEC 63110 болон IEEE 2030.5-ын үүрэг

Эдгээр шинээр гарч ирж буй стандартууд нь цахилгаан тээврийн хэрэгсэл болон бусад тархсан эрчим хүчний нөөцийн менежментийг нэгтгэх зорилготой юм. Ялангуяа IEEE 2030.5 нь Калифорнид цахилгаан тээврийн хэрэгслийг уламжлалт цахилгаан станцтай адил дамжуулах боломжийг олгодог цахилгаан тээврийн хэрэгслийг цахилгаан дамжуулах төхөөрөмжөөс цахилгаан дамжуулах төхөөрөмж рүү дамжуулах хамгийн тохиромжтой протокол юм.

Бүлэг 15: Олон цэнэглэгч оновчлолын шугаман програмчлалын гүнзгий дүн шинжилгээ

Ухаалаг цэнэглэлтийн "оюун ухаан"-ыг үнэхээр ойлгохын тулд бид математикийг авч үзэх ёстой. 100 кВт-ын трансформаторын хязгаартай газарт 10 цэнэглэгчийг удирддаг CPO-г авч үзье.

15.1 Математикийн загвар

Бид хугацааг $T$ интервалаар (жишээ нь, 15 минут) ялгаварлан гадуурхдаг. $i$ цэнэглэгч болон $t$ хугацаа бүрийн хувьд бид $P_{i,t}$ (Чадал) шийдвэрийн хувьсагчийг тодорхойлдог.

Зорилго:Нийт зардлыг хамгийн бага хэмжээнд байлгах. $$\min \sum_{t=1}^T \sum_{i=1}^{10} (Price_t \cdot P_{i,t} \cdot \Delta t)$$

Хязгаарлалтууд:

1. Трансформаторын хязгаар:Бүх цэнэглэгчийн чадлын нийлбэр нь тухайн талбайн хязгаараас $L$-аас хэтрэхгүй байж болно.

$$\sum_{i=1}^{10} P_{i,t} \le L \quad \forall t$$

1. Тээврийн хэрэгслийн шаардлага:$i$ машин бүр хөдлөх цагаасаа $D_i$ өмнө шаардлагатай $E_i$ энергийг авах ёстой.

$$\sum_{t=A_i}^{D_i} P_{i,t} \cdot \Delta t \ge E_i$$

1. Тоног төхөөрөмжийн хязгаарлалтууд:Цэнэглэгч бүр хамгийн бага болон хамгийн их хүчин чадалтай.

$$P_{min} \le P_{i,t} \le P_{max}$$

15.2 Симплекс аргаар бодох

Энэ бол сонгодог Шугаман Програмчлалын (LP) бодлого юм. "Симплекс арга" нь оновчтойг олохын тулд боломжтой мужийн оройгоор дайран өнгөрдөг. Гэсэн хэдий ч бид "V2G"-г нэмэхэд ($P_{i,t}$-г сөрөг байхыг зөвшөөрвөл) хайлтын орон зай хоёр дахин нэмэгддэг. Хэрэв бид "Хоёртын хязгаарлалт"-ыг нэмэхэд (жишээ нь, машин 15 минутын дотор цэнэглэж, цэнэггүй болж чадахгүй), энэ нь Холимог Бүхэл Тоон Шугаман Програмчлалын (MILP) бодлого болж хувирдаг бөгөөд энэ нь NP-д хэцүү боловч Салбар ба Хязгаарлалтын алгоритмыг ашигладаг жижиг сайтуудад шийдэгдэх боломжтой.

15.3 Батерей цэнэглэх үед шугаман бус байдлыг зохицуулах

Бодит байдал дээр $P$ чадал тогтмол биш байна. SoC 80%-иас хэтэрсэн үед батерей нь Тогтмол Хүчдэл (CV) үе шатанд орж, хамгийн их чадал $P_{max}$ шугаман буурдаг. Нарийн төвөгтэй алгоритм нь энэхүү "конус хэлбэрийн хязгаарлалт"-ыг агуулдаг: $$P_{i,t} \le f(SoC_{i,t})$$ Энэ нь SoC-г алхам тутамд шинэчилдэг Рекурсив Оновчлолын аргыг шаарддаг.

Бүлэг 16: Арилжааны автопарк дахь V2X: Цахилгаан автобус болон ачааны машины тохиолдол

Суудлын автомашин чухал боловч V2X-ийн бодит нөлөө нь хүнд даацын тээврийн хэрэгслээс (HDV) үүдэлтэй. Цахилгаан автобус нь 400-600кВт.ц батерейтай бөгөөд энэ нь автомашинаас арав дахин том юм.

16.1 Агуулахын цэнэглэх парадокс

Автобусны депоуд ихэвчлэн 20:00 цагт нэгэн зэрэг 50-100 автобус ирдэг. Үүнээс үүдэн ачаалал маш их нэмэгддэг. Гэсэн хэдий ч автобуснууд хатуу хуваарийн дагуу явдаг. Бид тэдний өглөө хэзээ хөдлөхийг яг таг мэддэг. Энэхүү "өндөр урьдчилан таамаглах чадвар" нь тэднийг ухаалаг цэнэглэлтэд төгс нэр дэвшигч болгодог.

Хотуудад сүлжээг тогтворжуулах 16.2 V2G

100 цахилгаан автобусны парк нь 50 МВт.ц багтаамжтай. Зуны халууны үеэр нийтийн тээврийн агентлаг оройн цагаар хоёр цагийн турш цахилгаан эрчим хүчийг сүлжээнд буцааж "зарж" чаддаг бөгөөд энэ нь автобусны тасалбарын борлуулалтаас олох орлогоос илүү их орлого олох боломжийг олгодог. Энэхүү "Автобуснаас сүлжээнд" загварыг одоогоор Лондон, Шэньжэнь хотод туршиж байна.

16.3 Мегаваттын цэнэглэлтийн (MCS) логистик

Цахилгаан ачааны машинуудад 3.75МВт хүчин чадалтай Мегаваттын цэнэглэх систем (MCS) шаардлагатай. Нэг ачааны машиныг ийм хурдаар цэнэглэх нь жижиг тосгоныг цахилгаанаар хангахтай тэнцүү юм. Ачааны машины зогсоолын хувьд динамик ачааллыг хуваалцах нь цаашид "заавал биш" байхаа больсон; энэ нь сүлжээний эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэх амь насны аюулгүй байдлын шаардлага юм. Алгоритмууд нь зөвхөн орон нутгийн сүлжээтэй төдийгүй бүс нутгийн TSO-той уялдаа холбоотой байх ёстой.

Бүлэг 17: Хатуу төлөвт батерей ба хурдан цэнэглэлтийн ирээдүй

2030 оныг харахад хатуу төлөвт батерей (SSB) руу шилжих нь бидний алгоритмуудын параметрүүдийг дахин тодорхойлох болно.

17.1 Өндөр C-хурд ба дулааны тогтвортой байдал

SSB нь дулааны алдагдалд орох эрсдэлгүйгээр хамаагүй өндөр цэнэглэх хурдыг (10С хүртэл) тэсвэрлэх чадвартай. Энэ нь "саад тотгор" нь батерейгаас сүлжээнд бүрэн шилждэг гэсэн үг юм. Манай алгоритмууд OCPP-ийн одоогийн санал болгож байгаагаас илүү хурдан холбооны протокол (100мс-ээс доош) шаардахын тулд бүр ч хурц оргилуудыг удирдах шаардлагатай болно.

17.2 Урт хугацааны мөчлөгийн ашиглалтын хугацаа болон V2G

Өнөө үед V2G-ийн гол дарангуйлагчдын нэг бол батерейны элэгдэл юм. SSB нь 5,000-10,000 цикл амлаж байна. Энэ нь бидний оновчлолын тэгшитгэлээс "Эвдрэлийн зардал"-ыг үр дүнтэйгээр арилгаж, V2G-г холбогдсон тээврийн хэрэгсэл бүрийн анхдагч ажиллах горим болгож байна.

17.3 Хиймэл оюун ухаанаар удирддаг "Өөрийгөө эдгээх" сүлжээнүүд

Өндөр хурдны ухаалаг цэнэглэлтээр холбогдсон сая сая SSB-үүдтэй болсноор сүлжээ нь "Өөрийгөө эдгээх" төлөвт шилжих боломжтой. Хэрэв дамжуулах шугам эвдэрвэл хамгийн ойрын мянган цахилгаан тээврийн хэрэгсэл засвар хийх хүртэл орон нутгийн иргэдийг цахилгаанаар хангахын тулд бичил сүлжээг шууд үүсгэж чадна.

Бүлэг 18: Дэлхийн хэмжээний кейс судалгаа: Удирдагчдын сургамж

18.1 Норвеги: Дэлхийн цахилгаан тээврийн хэрэгслийн лаборатори

Шинэ автомашины борлуулалтын 90 гаруй хувь нь цахилгаан эрчим хүчээр ажилладаг тул Норвеги улс цахилгаан эрчим хүчний бүх сорилттой эрт тулгарч байна. Ослогийн сургамж бол "Зөвхөн үнийн дохио хангалтгүй" гэсэн сургамж юм. Хүн бүр өглөөний 2 цагт ижил хямд үнийн дохионд хариу үйлдэл үзүүлэхэд энэ нь шинэ "хиймэл оргил" үүсгэдэг. Норвегийн CPO-ууд одоо үнийн уналтын хариу үйлдлийг жигд болгохын тулд "Шаталсан Эхлэл" алгоритмуудыг ашигладаг.

18.2 Калифорни: VPP хил хязгаар

Калифорнийн “Онцгой байдлын ачааллыг бууруулах хөтөлбөр” (ELRP) нь сүлжээний онцгой байдлын үед цэнэглэлтийг багасгахын тулд CPO болон байшингийн эздэд цалин өгдөг. Теслагийн Виртуал Цахилгаан Станц (VPP) нь мянга мянган жижиг батерейг нэгтгэснээр тэд том хийн оргил станцтай ижил үйлчилгээ үзүүлж чадна гэдгийг харуулсан боловч өртгийн багахан хэсгийг зарцуулж, ялгаруулалт тэг болно.

18.3 Хятад: Дэд бүтцийг өргөжүүлэх нь

Хятад улс дэлхийн хамгийн том цэнэглэх сүлжээтэй. Энд гол анхаарал нь нарны эрчим хүч, хадгалах болон солих станцуудыг нэгтгэсэн "Нэгдсэн эрчим хүчний станцууд"-д чиглэж байна. Батерей солих (BaaS) нь алгоритмд өвөрмөц эргэлтийг авчирдаг: оператор нь солигдсон батерейгаа удаан (ашиглалтын хугацааг уртасгах) эсвэл хурдан (өндөр эрэлтийг хангахын тулд) цэнэглэх эсэхээ шийдэх ёстой.

Дүгнэлт: Автономит эрчим хүчний сүлжээ

"Тэнэг" цэнэглэлтээс "бие даасан сүлжээнд нэгтгэсэн хөдөлгөөнт байдал" руу шилжих аялал амжилттай явагдаж байна. Бидний хэлэлцсэн MPC, RL, MILP алгоритмууд нь 21-р зууны шинэ "хөдөлгүүрүүд" юм.

CPO-ийн хувьд стратеги нь тодорхой байна:

1. Өгөгдлийн дэд бүтцэд хөрөнгө оруулах:Та хэмжиж чадахгүй зүйлээ оновчтой болгож чадахгүй. ISO 15118 болон OCPP 2.0.1 нь хэлэлцээр хийх боломжгүй.
2. Олон Зорилтот Оновчлолыг Тэвчээртэй Байгаарай:Зардал хэмнэх нь эхлэх цэг боловч V2X болон Туслах үйлчилгээнээс олох орлого бол ирээдүй юм.
3. Хэрэглэгчийн туршлагыг нэн тэргүүнд тавих:Ухаалаг цэнэглэлт нь үл үзэгдэх байх ёстой. Жолооч хэрэгтэй эрчим хүчээ үргэлж, хэрэгтэй үед нь, боломжийн үнээр авах ёстой.

Цахилгаан сүлжээ улам бүр нүүрстөрөгчгүйжиж, төвлөрсөн бус болохын хэрээр цахилгаан тээврийн хэрэгсэл жинхэнэ утгаараа танигдах болно: дугуйтай хүчирхэг, хөдөлгөөнт, ухаалаг батерей. Өнөөдрийн алгоритмуудыг эзэмшсэн CPO-ууд маргаашийн эрчим хүчний аварга компаниуд болно. Динамик үнэ, сэргээгдэх эрчим хүчний урьдчилсан мэдээ, дэвшилтэт техник хангамжийн хяналтыг ашигласнаар бид зөвхөн машинуудыг цэнэглээд зогсохгүй, илүү уян хатан, тогтвортой гарагийг бүтээж байна.

CPO-уудын техникийн тайлбар толь

• Арбитрын ажиллагаа:Эрчим хүчийг бага хэмжээгээр худалдаж аваад өндөр үнээр зарах (эсвэл өндөр үнээр худалдаж авахаас зайлсхийх).
• C-Хувь хэмжээ:Батерейг хүчин чадалтай нь харьцуулан цэнэглэх эсвэл цэнэггүй болгох хурд.
• LCOE:Эрчим хүчний түвшний өртөг - хөрөнгийн ашиглалтын хугацааны туршид эрчим хүчний өртгийн цогц хэмжүүр.
• SoC:Цэнэглэх төлөв - батерейд байгаа энергийн хувь.
• V2X:Тээврийн хэрэгслээс бүх зүйл рүү - хоёр чиглэлт энерги дамжуулалтыг илэрхийлдэг ерөнхий нэр томъёо.
• OCPP:Нээлттэй Цэнэглэх Цэгийн Протокол нь цэнэглэгчээс үүлэн холбооны стандарт юм.
• ISO 15118:Тээврийн хэрэгсэл хоорондын сүлжээний холбооны олон улсын стандарт.

Бүлэг 19: Эдийн засгийн нөлөөллийг дуурайлган хийх нь: 50 зангилаатай цэнэглэх төвийн тохиолдлын судалгаа

Хэлэлцсэн алгоритмуудын онолын ашиг тусыг баталгаажуулахын тулд бид арилжааны парк болон орон сууцны хэрэглэгчдийн нягтрал өндөртэй хотын бүсэд байрлах 50 зангилаатай цэнэглэх төвийн симуляци хийсэн. Симуляци нь Германы EPEX спот зах зээл болон Калифорнийн CAISO өдрийн өмнөх зах зээлийн бодит спот үнийн өгөгдлийг ашиглан бүтэн жилийн турш (8,760 цаг) үргэлжилсэн. Төв нь 350 нийтийн цэнэглэгч, 120 ажлын байрны нэгж, 30 депо холбогчийг нэгтгэсэн бөгөөд 2 МВт.ц суурин батерей, 1.2 МВт.ц нарны зогсоол, эрэлтийн төлбөрийн тарифаар хязгаарлагдсан 5 МВт-ын сүлжээний холболтоор хангагдсан. 40 цахилгаан автобусны паркийг V2X чадвартай цэнэглэгч дээр загварчилсан бөгөөд зангилаа бүр өмнөх бүлгүүдэд дурдсан ачаалал хуваалцах болон арбитрын логикийг ажиллуулсан.

Симуляцийн тохиргоо ба таамаглалууд

• Үнийн дохионууд:2025 оны бодит спот үнэ нь загварыг хөдөлгөсөн бөгөөд үнэ нь хэлбэлзэх босгоос доош унах үед батерейг цэнэглэж, үнэ давах үед цэнэггүй болгодог арбитражийн алгоритмтай байв.
• Нарны профайл:Орон нутгийн цацрагийн мэдээлэл нь машины зогсоолын загварыг тэжээдэг бөгөөд нарны эрчим хүчний өөрийн хэрэглээг сүлжээний импортоос өмнө нэн тэргүүнд тавьдаг.
• Хүсэлтийн төлбөр:Сард 18 ам.доллар/кВт-ын ердийн арилжааны тарифыг мөрдсөн бөгөөд энэ нь талбайн трансформаторын дагуу нэгэн зэрэг 15 минутын оргил ачааллыг торгосон.
• Жолоочийн зан байдал:Ирэх хугацаа нь хэмжсэн ачааллын муруйг дагасан бөгөөд жолооч нарын тодорхой хувь нь ±2 цагийн хуваарийн уян хатан байдлыг зөвшөөрдөг ухаалаг цэнэглэх горимыг сонгосон.
• Бат бөх чанарын туршилт:Симуляцийг үнийн хэлбэлзэл ±30%, тоног төхөөрөмжийн санамсаргүй тасалдал бүхий Монте Карлогийн 200 хувилбараар дахин ажиллуулсан; оргил үеийн сахлын ашиг тус хэзээ ч 29%-иас доош буугаагүй нь стратегийн уян хатан байдлыг баталж байна.

Үр дүн: Загвар юуг илчилсэн бэ

• Оргил үеийн эрэлт 38%-иар буурсан"Ирэх үеийн төлбөр" гэсэн гэнэн суурьтай харьцуулахад жилийн эрэлтийн төлбөрийг ойролцоогоор 210,000 ам.доллараар бууруулсан.
• Арбитраж дээр нарны эрчим хүчний өөрийн хэрэглээ нэмэгдсэн нь 64,000 доллар болжээжилийн орлогод батерейг өртгийн төвөөс ашгийн төв болгон хувиргах.
• Цэнэглэгчийн ашиглалт 12%-иар өссөнУчир нь үнийн өөрчлөлтөд хариу үйлдэл үзүүлдэг хуваарь нь хуралдааныг оргил ачааллын бус цаг руу шилжүүлснээр хамгийн ачаалалтай цагуудад дараалалд зогсохыг багасгасан.
• V2X орлого:40 автобустай автопарк нь давтамжийн зохицуулалтын үйлчилгээгээр дамжуулан жилд 31,000 ам.долларын нэмэлт хувь нэмэр оруулсан бөгөөд батерейны элэгдэл нь жилд ердөө 2.1%-ийн багтаамжийн алдагдалтай байсан нь паркийн хүлээлтэд нийцэж байна.
• Системийн нөхөн төлбөр:Техник хангамж, суурилуулалт, батерейг оруулаад ухаалаг удирдлагын шинэчлэлт нь 4.6 жилийн хугацаанд үр дүнгээ өгч, арван жилийн хугацаанд 21%-ийн дотоод өгөөжтэй болсон.

Симуляциас гарсан гол дүгнэлтүүд

Тоонууд нь онолын амласан зүйлийг баталж байна:Цэнэглэгч төвд хийх хамгийн ухаалаг хөрөнгө оруулалт бол илүү төмөр биш - энэ нь илүү сайн хяналтын програм хангамж юм.Ачаалал хуваалцах, батерейны буфержуулалт, үнийн мэдэгдлийн хуваарь нь ижил физик техник хангамжийг илүү сайн бизнесийн кейс болгон хувиргадаг. 50 зангилаатай загвар нь мөн хоёр практик урьдчилсан нөхцөлийг илчилсэн: цэнэглэгч бүрээс найдвартай OCPP/ISO 15118 телеметр, үнэ эсвэл ачааллын үйл явдлаас хэдхэн секундын дотор хэдэн зуун зангилааг дахин илгээх чадвартай үүлэн платформ.

Төгсгөлийн бодол: Симуляциас байршуулалт хүртэл

A simulation is only as good as the hardware that executes it. The algorithms in this paper run daily on MIDA Power’s commercial chargers, which ship with integrated load-sharing controllers, V2X-capable power stages, and OCPP 2.0.1 cloud connectivity. Whether you are planning a two-charger retail site or a 50-node urban hub, our engineers will model your local tariff structure, solar profile, and fleet data to quantify your savings before you spend a dollar. Contact MIDA Power at sales@midapower.com for a free feasibility study, simulation report template, and full product specifications.