โซลูชัน BESS ที่ปรับขนาดได้สำหรับสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ากำลังสูง

คำตอบด่วน

ความสามารถในการขยายขนาดเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมที่สำคัญที่สุดของสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ากำลังสูง: สถานีชาร์จสี่หัวในปัจจุบันต้องสามารถรองรับการชาร์จสิบหกหัวในระดับเมกะวัตต์ในอนาคตได้โดยไม่ต้องทำการปรับปรุงใหม่ทั้งหมด โซลูชัน BESS แบบโมดูลาร์ตอบโจทย์นี้ด้วยรูปแบบสามแบบที่สามารถเติบโตไปพร้อมกันได้ — หน่วยตู้ (120–300 kWh), เครื่องชาร์จ BESS ในตัว (200–625 kWh พร้อมระบบชาร์จในตัว) และระบบแบบตู้คอนเทนเนอร์ (1–2 MWh+) — ทั้งหมดนี้ได้รับการจัดการโดย EMS เดียวที่จัดการการจัดเก็บ เครื่องชาร์จ และการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าเป็นทรัพยากรเดียว เนื่องจากความจุของแบตเตอรี่และโมดูลพลังงานจะถูกเพิ่มทีละน้อยในขณะที่สถานียังคงดำเนินการอยู่ ผู้ประกอบการจึงสามารถวางแผนการใช้จ่ายเงินทุนตามการเติบโตของปริมาณการใช้งาน รักษาการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าให้มีขนาดเล็ก และรองรับการเปลี่ยนแปลงจาก 120 kW เป็น 960 kW และต่อไปจนถึงการชาร์จระดับเมกะวัตต์ MCS หลักการทั่วไปคือ: กำหนดขนาดการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าให้เหมาะสมกับปริมาณการใช้งานในปัจจุบัน และกำหนดขนาดสถาปัตยกรรม BESS ให้เหมาะสมกับปริมาณการใช้งานในอนาคต

ประเด็นสำคัญ

• รูปแบบโมดูลาร์ — แบบตู้ แบบรวม และแบบตู้คอนเทนเนอร์ — ช่วยให้ฮับสามารถเพิ่มกำลังการผลิตเป็นหน่วย kW และ kWh ได้โดยไม่ต้องหยุดการทำงาน
• การติดตั้งระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) แบบเป็นขั้นตอน ช่วยให้การใช้จ่ายเงินทุนสอดคล้องกับการเติบโตของปริมาณการใช้งาน และหลีกเลี่ยงการสร้างเกินความจำเป็นในวันแรก
• ระบบจัดการพลังงานร่วม (Shared EMS) เป็นหัวใจสำคัญของความสามารถในการขยายขนาด: มีระนาบควบคุมเดียวสำหรับการจัดเก็บ การชาร์จ และบริการโครงข่ายไฟฟ้าในทุกระดับ
• ฮับกำลังสูง (480 กิโลวัตต์ – 2 เมกะวัตต์) จำเป็นต้องใช้โมดูลกำลังไฟฟ้าแบบระบายความร้อนด้วยของเหลวและระบบจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ เพื่อรักษาระดับกำลังไฟฟ้าตามที่กำหนด
• สถานีชาร์จที่มีข้อจำกัดด้านโครงข่ายไฟฟ้าใช้ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) เพื่อเพิ่มกำลังการชาร์จโดยไม่ต้องรอการอัปเกรดหม้อแปลงไฟฟ้า

ปัญหาเรื่องการขยายขนาดในการชาร์จพลังงานสูง

ความต้องการใช้สถานีชาร์จสาธารณะไม่ได้เติบโตแบบเส้นตรง แต่จะเพิ่มขึ้นเป็นขั้นๆ สถานีชาร์จบนทางหลวงที่เปิดให้บริการด้วยเครื่องชาร์จ 120 กิโลวัตต์สี่เครื่อง อาจมีการใช้งานเพิ่มขึ้นเป็นสามเท่าภายใน 24 เดือน เนื่องจากยานพาหนะในบริเวณใกล้เคียงเปลี่ยนมาใช้ระบบไฟฟ้า ทำให้ต้องขยายเป็นสิบสองหรือสิบหกพอร์ต การตอบสนองแบบเดิมคือการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าขนาดใหญ่ขึ้นและเพิ่มจำนวนเครื่องชาร์จ แต่ก็ต้องเผชิญกับความเป็นจริงสองประการ คือ การอัพเกรดหม้อแปลงไฟฟ้ามีค่าใช้จ่าย 50,000–200,000 ดอลลาร์สหรัฐ และใช้เวลาดำเนินการ 12–18 เดือน อีกทั้งการเจรจาข้อตกลงการเชื่อมต่อกับบริษัทสาธารณูปโภคก็ยุ่งยาก ผู้ประกอบการที่สร้างเพื่อรองรับปริมาณการจราจรในปัจจุบันจะจำกัดการเติบโตของตนเอง ในขณะที่ผู้ประกอบการที่สร้างเพื่อรองรับปริมาณการจราจรในอนาคตจะเสียเงินทุนไปกับกำลังการผลิตที่ไม่ได้ใช้งาน

ระบบ BESS แยกพลังงานสำหรับการชาร์จออกจากพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้า ศูนย์กลางสามารถติดตั้งเครื่องชาร์จกำลังสูงได้ทันที ใช้งานเครื่องชาร์จเหล่านั้นจากพลังงานที่ปล่อยออกมาจากแบตเตอรี่ในช่วงเวลาที่มีการใช้งานสูงสุด และดึงพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้าในปริมาณที่จำกัดและคงที่ เมื่อปริมาณการใช้งานเพิ่มขึ้น ผู้ให้บริการจะเพิ่มตู้แบตเตอรี่หรือตู้คอนเทนเนอร์และโมดูลพลังงาน ไม่ใช่หม้อแปลงไฟฟ้า นี่คือโมเดลการขยายขนาดที่ศูนย์กลางระดับเมกะวัตต์ในยุโรปและอเมริกาเหนือกำลังมุ่งไปสู่ ​​และนี่คือเหตุผลที่ผลิตภัณฑ์ของ MIDA ครอบคลุมทั้งตู้ สถานีแบบบูรณาการ และตู้คอนเทนเนอร์ที่สร้างขึ้นโดยใช้โมดูลพลังงานทั่วไป

สามรูปแบบ แต่เรื่องราวแห่งความสามารถในการปรับขนาดนั้นเหมือนกัน

โซลูชัน BESS สำหรับฮับกำลังสูงมีให้เลือกสามรูปแบบที่เข้ากันได้ การเลือกใช้ไม่ใช่การตัดสินใจแบบใดแบบหนึ่ง เพราะฮับที่มีความเสถียรสามารถใช้งานได้ทั้งสามแบบ:

แนวคิดหลักคือ: ทุกรูปแบบใช้ภาษา EMS เดียวกันและใช้ส่วนประกอบพื้นฐานเดียวกัน ได้แก่ การแปลง AC-DC แบบสองทิศทาง แร็คแบตเตอรี่ระบายความร้อนด้วยของเหลว และโมดูลพลังงาน DC แบบโมดูลาร์ ผู้ใช้งานสามารถเริ่มต้นด้วยเครื่องชาร์จ BESS แบบบูรณาการสองเครื่อง เพิ่มตู้ชาร์จ BESS เมื่อได้รับสัญญาสำหรับกลุ่มยานพาหนะ และเพิ่มตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 2 MWh เมื่อศูนย์กลางมีขนาดถึงเมกะวัตต์ โดยใช้แพลตฟอร์มควบคุมเดียวและทักษะการบำรุงรักษาชุดเดียวสำหรับทุกระบบ

วิธีการกำหนดขนาด: ตั้งแต่เครื่องชาร์จสี่เครื่องถึงยี่สิบสี่เครื่อง

คำถามสำคัญที่ผู้ประกอบการทุกคนถามคือ “ควรใช้แบตเตอรี่ขนาดเท่าใด และเมื่อใด?” วิธีการคำนวณขนาดแบตเตอรี่ด้านล่างนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความแข็งแกร่งในการใช้งานในศูนย์ซ่อมบำรุงยานพาหนะ ศูนย์กลางทางหลวง และจุดหมายปลายทางต่างๆ:

1. สร้างแบบจำลองเส้นโค้งภาระโปรไฟล์การใช้งานที่คาดการณ์ไว้ 12 เดือน: จำนวนครั้งต่อวัน พลังงานเฉลี่ยต่อครั้ง และช่วงเวลาที่ผู้ใช้มาถึง ช่วงเวลาที่มีผู้ใช้มากที่สุด (โดยปกติคือ 16:00–20:00 น. หรือเที่ยงวันสำหรับกลุ่มยานพาหนะ) จะกำหนดช่วงเวลาการขนถ่าย 2.กำหนดขนาดการเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าให้เหมาะสมสำหรับวันนี้ทำสัญญาจ้างไฟฟ้าจากโครงข่ายเพียง 60–70% ของความต้องการชาร์จสูงสุดเท่านั้น แบตเตอรี่จะจ่ายส่วนที่เหลือในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุด 3.เลือกขนาดแบตเตอรี่ให้เหมาะสมกับช่วงการเจริญเติบโตการเพิ่มกำลังการผลิตแต่ละครั้ง (เช่น +200 kWh) ควรครอบคลุมการเติบโตของปริมาณการใช้ไฟฟ้าในอีก 18–24 เดือนข้างหน้า นี่คือจุดที่เหมาะสมที่สุดระหว่างประสิทธิภาพด้านเงินทุนและความถี่ในการประมูลใหม่ 4.เพิ่มกำลังไฟทีละโมดูลโมดูลกำลังไฟ (30–60 kW มาตรฐาน, 40–125 kW ระบายความร้อนด้วยของเหลว) ปรับขนาดเอาต์พุตของเครื่องชาร์จ เนื่องจากโมดูลสามารถถอดเปลี่ยนได้ขณะทำงานภายในตู้ MIDA การอัพเกรดกำลังไฟจึงไม่จำเป็นต้องใช้ตู้เครื่องชาร์จใหม่ 5.ประเมินผลใหม่ทุกไตรมาสข้อมูลการจราจรจะถูกนำมาใช้ในการวางแผนอย่างต่อเนื่อง โดยสามารถเพิ่มตู้คอนเทนเนอร์ได้ภายในรอบการจัดซื้อปกติเมื่ออัตราการใช้งานเกินเกณฑ์ที่กำหนด

ตารางด้านล่างแสดงความสัมพันธ์ระหว่างระดับฮับที่เป็นตัวแทนกับการกำหนดค่า BESS:

ขอบเขตเมกะวัตต์: 960 กิโลวัตต์ ถึง 2 เมกะวัตต์ชั่วโมง และมากกว่านั้น

การใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างเต็มประสิทธิภาพกำลังผลักดันให้สถานีชาร์จก้าวข้ามขีดจำกัด 1 เมกะวัตต์ ซึ่งสองปัจจัยหลักได้เปลี่ยนแปลงงานวิศวกรรมไป คือ ระดับกำลังไฟของเครื่องชาร์จในปัจจุบันสูงถึง 600 กิโลวัตต์ – 1.5 เมกะวัตต์ต่อปลั๊ก (MCS สำหรับรถบรรทุก) และการจัดการความร้อนกลายเป็นข้อจำกัดสำคัญ ที่ระดับกำลังไฟเหล่านี้ สายเคเบิลระบายความร้อนด้วยของเหลว 500 A+ และโมดูลพลังงานระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นสิ่งจำเป็น – การระบายความร้อนด้วยอากาศไม่สามารถระบายความร้อนได้มากขนาดนี้ โมดูลพลังงานระบายความร้อนด้วยของเหลวของ MIDA (40–125 กิโลวัตต์) และสถาปัตยกรรมแรงดันไฟฟ้ากว้าง 1,000 โวลต์ รองรับการกำหนดค่าระดับเมกะวัตต์ พร้อมด้วยสถานีชาร์จ BESS แบบครบวงจร เช่น หน่วย 960 กิโลวัตต์/2 เมกะวัตต์ชั่วโมง และระบบ 480 กิโลวัตต์/1 เมกะวัตต์ชั่วโมง ที่ออกแบบมาเพื่อการใช้งานนี้โดยเฉพาะ

สำหรับผู้ประกอบการศูนย์กลาง การเปลี่ยนผ่านสู่ระดับเมกะวัตต์ช่วยเสริมหลักการเรื่องความสามารถในการปรับขนาด: ตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 2 MWh ไม่ใช่ตู้ขนาดใหญ่ขึ้น แต่เป็นสินทรัพย์ด้านพลังงานประเภทใหม่ที่จ่ายไฟให้กับบัส DC ของศูนย์กลางทั้งหมด ระบบ EMS จะทำการเก็งกำไรระหว่างตู้คอนเทนเนอร์ ตู้ และยานพาหนะที่เชื่อมต่อ เพื่อให้มั่นใจว่าต้นทุนส่วนเพิ่มของการเพิ่มปลั๊กขนาด 600 kW อีกหนึ่งตัวนั้น คือ โมดูลพลังงานและสายเคเบิล ไม่ใช่สถานีไฟฟ้าย่อย

ข้อจำกัดของโครงข่ายไฟฟ้า: เมื่อ BESS เป็นทางเลือกเดียวในการขยายระบบ

ศูนย์กลางที่มีมูลค่าสูงหลายแห่ง เช่น เขตเมืองที่มีประชากรหนาแน่น นิคมอุตสาหกรรม และพื้นที่บริการริมทางหลวง มักตั้งอยู่บนสายส่งไฟฟ้าที่อิ่มตัวแล้ว ซึ่งบริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้าไม่สามารถรับประกันกำลังการผลิตเพิ่มเติมได้ในอีกหลายปีข้างหน้า ในสถานที่เหล่านี้ ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ไม่ใช่เพียงแค่การเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ แต่เป็นเทคโนโลยีที่ช่วยให้เกิดการใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพ สถานที่ดังกล่าวสามารถดึงพลังงานตามสัญญาได้อย่างต่อเนื่อง กักเก็บพลังงานในช่วงที่มีการใช้งานน้อย (รวมถึงช่วงกลางคืน) และจ่ายพลังงานสำหรับการชาร์จได้สูงกว่าระดับการเชื่อมต่อเป็นเวลานาน ผู้ประกอบการจึงสามารถสร้างไมโครกริดส่วนตัวบนโครงข่ายไฟฟ้าที่มีขีดจำกัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โหมดการทำงานนี้เปลี่ยนโปรไฟล์ความเสี่ยงให้เป็นประโยชน์ต่อผู้ดำเนินการมากขึ้น กล่าวคือ ไม่ต้องรอการเชื่อมต่อ ไม่มีปัญหาค่าใช้จ่ายด้านพลังงานเกินกำหนด และรับประกันปริมาณการใช้ไฟฟ้าสำหรับลูกค้าแม้ในช่วงเวลาที่มีการใช้ไฟฟ้าสูงสุดของระบบ อย่างไรก็ตาม การออกแบบต้องรวมถึงระบบป้องกันการทำงานแยกส่วนที่แข็งแกร่งและอินเวอร์เตอร์ที่สอดคล้องกับข้อกำหนดของระบบไฟฟ้า เพื่อให้ฮับตัดการเชื่อมต่ออย่างราบรื่นในช่วงเหตุการณ์ฉุกเฉินของระบบสาธารณูปโภคและเชื่อมต่อใหม่โดยอัตโนมัติ ซึ่งการปฏิบัติตามข้อกำหนดนี้ได้รับการรับรองในระดับภูมิภาค (CE, UL, ข้อกำหนดระบบไฟฟ้าในท้องถิ่น)

ข้อควรพิจารณาในการดำเนินงานในระดับขนาดใหญ่

การขยายฮาร์ดแวร์โดยไม่ขยายการดำเนินงาน คือสาเหตุที่ทำให้ผลกำไรของศูนย์กลางลดลง สี่เสาหลักด้านการดำเนินงานจะช่วยให้ศูนย์กลางที่กำลังเติบโตมีสุขภาพดี:

1. หนึ่งหน่วยบริการการแพทย์ฉุกเฉิน หนึ่งความจริงแพลตฟอร์มการจัดการพลังงานแบบครบวงจรจะรวบรวมข้อมูลสถานะการชาร์จของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS), โหลดของเครื่องชาร์จ, ความต้องการที่วัดได้ และสัญญาณจากโครงข่ายไฟฟ้า การควบคุมที่กระจัดกระจายระหว่างผู้จำหน่ายหลายรายเป็นโหมดความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดของศูนย์กลางขนาดใหญ่ 2.OCPP 2.0.1 และโปรโตคอลแบบเปิดเครื่องชาร์จและอุปกรณ์จัดเก็บต้องเปิดเผยอินเทอร์เฟซควบคุมและข้อมูลทางไกลที่ EMS ต้องการ ความสามารถในการชาร์จอัจฉริยะและการจัดการอุปกรณ์ของ OCPP 2.0.1 เป็นพื้นฐานที่ใช้งานได้จริงสำหรับการประสานงานสินทรัพย์หลายรายการ 3.ระบบจัดการความร้อนที่เป็นเลิศระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับทั้งโครงแบตเตอรี่และโมดูลกำลังสูงจะต้องได้รับการออกแบบให้เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้าง ไม่ใช่ติดตั้งเพิ่มเติมภายหลัง ที่ระดับกำลังการผลิต 960 กิโลวัตต์ การลดกำลังการผลิตเนื่องจากความร้อนเพียง 10% ก็อาจส่งผลให้สูญเสียรายได้หลักแสนดอลลาร์ต่อปี 4.ลดจำนวนพนักงานเพื่อเพิ่มรายได้ในระดับศูนย์กลาง การที่เครื่องชาร์จเสียเพียงเครื่องเดียวอาจส่งผลกระทบต่อประสบการณ์ของลูกค้า แต่การที่ระบบจัดการพลังงาน (EMS) เสียทั้งหมดอาจหมายถึงการหยุดชะงักของรายได้ ดังนั้นจึงควรติดตั้งตัวควบคุมสำรอง แบ่งบัส DC ไปยังตู้คอนเทนเนอร์ และเก็บโมดูลพลังงานสำรองไว้ในสถานที่ – โมดูลที่สามารถเปลี่ยนได้ทันทีจะช่วยให้การซ่อมแซมในกรณีที่เกิดความเสียหายยาวนาน 3 วัน เสร็จสิ้นภายใน 15 นาที

คำถามที่พบบ่อย

1. ระบบ BESS ช่วยให้สถานีชาร์จสามารถขยายขนาดได้อย่างไร?ระบบ BESS แยกพลังงานสำหรับการชาร์จออกจากพลังงานที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ผู้ใช้งานสามารถเพิ่มเครื่องชาร์จและความจุของแบตเตอรี่ทีละน้อยในขณะที่ดึงข้อมูลจากโครงข่ายไฟฟ้าที่มีขีดจำกัด ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงการอัปเกรดหม้อแปลงไฟฟ้าและความล่าช้าในการเชื่อมต่อที่มักเป็นอุปสรรคต่อการขยายระบบ

2. มีขนาด BESS ใดบ้างที่ใช้ได้กับฮับกำลังสูง?ผลิตภัณฑ์ของ MIDA ครอบคลุมการใช้งานจริงตั้งแต่ตู้เก็บแบตเตอรี่ขนาด 120–300 kWh ไปจนถึงเครื่องชาร์จ BESS แบบบูรณาการขนาด 200–625 kWh และระบบแบบตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 800 kWh–2 MWh โดยผลิตภัณฑ์ของ MIDA ครอบคลุมทั้งสามรูปแบบนี้บนแพลตฟอร์มโมดูลพลังงานทั่วไป

3. ฉันสามารถขยายฮับ BESS โดยไม่หยุดการทำงานได้หรือไม่?ใช่แล้ว ตู้โมดูลาร์ ตู้คอนเทนเนอร์ และโมดูลจ่ายไฟแบบถอดเปลี่ยนได้ขณะทำงาน ช่วยให้สามารถเพิ่มกำลังการผลิตได้ในขณะที่ไซต์งานยังคงชาร์จอยู่ การขยายระบบเป็นเรื่องของการจัดซื้อ ไม่ใช่โครงการก่อสร้าง

4. ฉันต้องการขนาดการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าขนาดเท่าใดสำหรับฮับขนาด 480 kW ที่มีระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS)?โดยทั่วไปแล้ว ฮับขนาด 480 กิโลวัตต์ ที่มีระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ขนาด 625 กิโลวัตต์ชั่วโมงถึง 1 เมกะวัตต์ชั่วโมง จะทำงานบนโครงข่ายไฟฟ้าขนาด 250-400 กิโลโวลต์แอมป์ แบตเตอรี่จะจ่ายไฟสำหรับช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุด ในขณะที่โครงข่ายไฟฟ้าหลักจะรองรับความต้องการโดยเฉลี่ย

5. เหตุใดการระบายความร้อนด้วยของเหลวจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในระดับเมกะวัตต์?ที่กำลังไฟ 600 กิโลวัตต์ – 1.5 เมกะวัตต์ต่อปลั๊ก การระบายความร้อนด้วยอากาศไม่สามารถระบายความร้อนที่เกิดจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังและแผงแบตเตอรี่ได้ โมดูลและสายเคเบิลที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวช่วยรักษาประสิทธิภาพการทำงานและอายุการใช้งานในสภาวะแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับกำลังไฟฮับที่สูงกว่าประมาณ 480 กิโลวัตต์

6. ฉันจะเลือกอย่างไรระหว่างตู้เก็บของ สถานีแบบติดตั้งในตัว และตู้คอนเทนเนอร์?เลือกรูปแบบให้เหมาะสมกับขั้นตอนการเติบโต: เครื่องชาร์จ BESS แบบบูรณาการสำหรับการติดตั้งแบบเป็นกลุ่มในระยะต่างๆ ตู้สำหรับเพิ่มกำลังการผลิตทีละน้อยข้างๆ เครื่องชาร์จที่มีอยู่ และตู้คอนเทนเนอร์สำหรับสำรองพลังงานระดับศูนย์กลางและบริการโครงข่ายไฟฟ้าในระดับ 1 MWh ขึ้นไป

7. ระบบ EMS มีบทบาทอย่างไรในศูนย์กลางขนาดใหญ่?ระบบ EMS คือระนาบควบคุมที่ประสานงานการคายประจุแบตเตอรี่ โหลดของเครื่องชาร์จ ความต้องการที่วัดได้ และสัญญาณจากโครงข่ายไฟฟ้าในทุกอุปกรณ์ มันคือสิ่งที่ทำให้ศูนย์กลางที่มีหลายตู้คอนเทนเนอร์และหลายเครื่องชาร์จทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพและสร้างรายได้สูงสุด แทนที่จะเป็นเพียงการรวมกันของชิ้นส่วนต่างๆ