ادغام ایستگاه های شارژ EV با سیستم های خورشیدی

ادغام ایستگاه های شارژ EV با سیستم های خورشیدی

راهنمای معماری فنی: ادغام سیستم‌های خورشیدی تجاری با زیرساخت‌های شارژ EV

راهنمای فنی برای EPC ها در مورد ادغام خورشیدی با شارژ EV. تعادل بار پویا، الگوریتم های EMS و ROI را برای شبکه های شارژ تجاری بیاموزید.

ادغام زیرساخت شارژ وسایل نقلیه الکتریکی (EV) در شبکه‌های فتوولتائیک خورشیدی (PV) تجاری و صنعتی (C&I)، چالش‌های جفت{0} شبکه را به همراه دارد. پروفیل های شارژ EV مدیریت نشده، تقاضاهای پیک موضعی را ایجاد می کند که خطر بارگذاری بیش از حد ترانسفورماتورهای خدمات ساختمان، بی ثبات کردن اتصالات شبکه و تحمیل هزینه های تقاضای قابل توجهی را ایجاد می کند. علاوه بر این، عدم هماهنگی رویدادهای شارژ با منحنی‌های تولید{3}زمان واقعی PV منجر به از دست رفتن فرصت‌ها برای استفاده از تولید کربن صفر در محل می‌شود و هزینه همسطح انرژی (LCOE) را برای صاحبان دارایی افزایش می‌دهد.

حل این تنگناهای عملیاتی ساختاری مستلزم انتقال از شارژرهای مستقل پایه به یک توپولوژی هم{0}}هوشمند است. این مقاله فنی به مکانیسم‌های تعادل بار دینامیکی مازاد خورشیدی، جزئیات پروتکل‌های ارتباطی حاکم بر سیستم‌های خودکار مدیریت انرژی (EMS)، و تجزیه و تحلیل ساختارهای مالی مورد نیاز برای بهینه‌سازی بازگشت سرمایه (ROI) برای استقرار شارژ عمومی و ناوگان می‌پردازد.

مکانیسم های اصلی: کنترل شارژ هوشمند با اولویت PV و معماری سخت افزار

یک سیستم هماهنگ شارژ EV خورشیدی از تخصیص بیش از شبکه-ازطریق سه مکانیسم همزمان جلوگیری می‌کند: جمع‌آوری داده‌های دوطرفه،-وضعیت-ردیابی سلامت، و کاهش گرانول برق. در قلب این استقرار، روال کنترل شارژ هوشمند با اولویت PV است که از طریق یک کنترل کننده متمرکز که از طریق گذرگاه Modbus TCP یا CAN با اینورترهای خورشیدی، سیستم های ذخیره انرژی باتری (BESS) و تجهیزات تامین برق (EVSE) ارتباط برقرار می کند، اجرا می شود.

هنگامی که یک EV یک جلسه شارژ را آغاز می کند، سیستم از یک منطق اجرای دقیق پیروی می کند:

1. بلع داده ها:کنتور هوشمند در تابلوی توزیع اصلی کل مصرف ساختمان و محدودیت های واردات/صادرات شبکه را در فواصل 100 میلی ثانیه اندازه گیری می کند.

2. محاسبه مازاد:این سیستم مازاد خورشیدی موجود ($P_{surplus}$) را با استفاده از فرمول تعیین می کند:

P_مازاد = P_PV - P_{ساختمان}

جایی که پ_PVخروجی AC اینورتر فعلی است و P_{ساختمان}بار تسهیلات پایه است.

3. تخصیص پویا:اگر پ_مازاداز حداقل آستانه عملیاتی EVSE (معمولاً 6 آمپر در هر فاز، یا 4.1 کیلو وات برای یک سیستم سه فاز) فراتر می رود.سیستم مدیریت هوشمند انرژی (EMS)به ایستگاه شارژ دستور می دهد تا خروجی خود را با منحنی دقیق تولید خورشیدی اضافی مطابقت دهد. این امر صادرات شبکه را به حداقل می‌رساند و از قیمت‌گذاری هم‌زمان اوج خدمات جلوگیری می‌کند.

اگر تقاضای ساختمان افزایش یابد یا تابش خورشیدی کاهش یابد،موازنه بار دینامیکی مازاد خورشیدیچرخه وظیفه ایستگاه شارژ را از طریق سیگنال های مدولاسیون عرض پالس (PWM) که از طریق خط آزمایشی کنترل نوع 2 ارسال می شود، کاهش می دهد. این افت قبل از رسیدن مدار شکن اصلی به آستانه تریپ حرارتی رخ می دهد.

استانداردهای صنعت و تاثیر بازگشت سرمایه

تأسیسات تجاری به سخت افزاری نیاز دارند که مطابق با استانداردهای{0} صنعتی برقی و ارتباطی ساخته شده باشد تا در دسترس بودن بالا و صورتحساب دقیق در چندین اتصال ترمینال حفظ شود. جدول زیر ماتریس‌های عملکرد را که زیرساخت‌های شارژ مستقل استاندارد را با یک سیستم یکپارچه EMS{2}}ساخته شده در کارخانه ایستگاه‌های شارژ تخصصی مقایسه می‌کند، توضیح می‌دهد:

تحلیل بازگشت سرمایه و مدل های تجاری تجاری

یکپارچه‌سازی کنترل پویا EMS از اپراتورهای سایت C&I در برابر هزینه‌های با تقاضای بالا محافظت می‌کند که می‌تواند 30 تا 70 درصد قبض برق تجاری را تشکیل دهد. به عنوان مثال، یک ایستگاه شارژ سریع 100 کیلوواتی DC که بدون مدیریت بار دینامیکی مستقر شده است، می تواند اوج تقاضای تاسیسات را افزایش دهد و منجر به هزاران دلار جریمه ماهانه شود.

با اعمال فشارهای PV{0}}و بافر موضعی BESS، شبکه درپوش سیستم به زیر سطوح از قبل تنظیم شده می‌کشد. این ادغام دوره بازگشت سرمایه را از 7.2 سال مدیریت نشده به 4.1 سال کاهش می دهد. صاحبان سایت می توانند از طریق سه خط درآمد جداگانه از این زیرساخت کسب درآمد کنند:

شارژ پولی ساختاریافته:استفاده از پشتیبان‌های صورت‌حساب سازگار با OCPP-برای شارژ رانندگان بر اساس-منبع انرژی واقعی (به عنوان مثال، تعرفه‌های پایین‌تر برای ۱۰۰٪ انرژی خورشیدی، تعرفه‌های ممتاز برای شبکه-شارژ سریع را افزایش داد).

کاهش هزینه های عملیاتی ناوگان:به حداقل رساندن کل هزینه مالکیت (TCO) برای ناوگان لجستیکی با برنامه‌ریزی شارژ پنجره‌ها برای مطابقت با پیک‌های تولید خورشیدی محلی.

خدمات شبکه:تجمیع باتری‌های برق الکتریکی متصل به نیروگاه‌های مجازی (VPP) برای شرکت در برنامه‌های تنظیم فرکانس که چارچوب‌های محلی اجازه می‌دهد.

یکپارچه سازی و سازگاری سیستم

یک شبکه شارژ EV خورشیدی قابل اعتماد نیاز به تراز کامل بین آرایه های PV، پانل های توزیع و سخت افزار [ایستگاه شارژ] دارد. معماری سیستم باید ورودی های متغیر را به صورت بومی پردازش کند و تلورانس های ولتاژ دقیق را در تمام نقاط اتصال حفظ کند.

برای اطمینان از سازگاری با پلتفرم های بین المللی خودرو، کارخانه ایستگاه شارژ باید پشته های پروتکل ISO 15118 بومی را پیاده سازی کند. این قابلیت‌های "Plug & Charge"، ارتباطات رمزگذاری‌شده TLS ایمن و انتقال انرژی دو جهته{3}}به شبکه (V2G) را فعال می‌کند.

هنگام استقرار شارژرهای سریع DC (60 کیلووات تا 240 کیلووات) در کنار آرایه‌های خورشیدی، ایستگاه‌ها مستقیماً به گذرگاه توزیع AC تأسیسات یا یک اینورتر ریزشبکه چند پورت DC- وصل می‌شوند. پیکربندی جفت شده DC تلفات تبدیل AC-به-DC متعدد را حذف می‌کند و راندمان کل سیستم را در مقایسه با معماری‌های استاندارد 5% تا 8% افزایش می‌دهد.

کنترل کیفیت و انطباق جهانی

برای محافظت از-باتری‌های وسیله نقلیه با ارزش بالا و حفظ-قابلیت استقرار دارایی‌های بلندمدت، سخت‌افزار شارژ باید تأیید دقیق انطباق را انجام دهد:

تست مقاومت ولتاژ دی الکتریک:تایید می‌کند که لایه‌های عایق داخلی، نوک‌های ولتاژ بالا را بدون جریان‌های نشتی کنترل می‌کنند.

بیش از-تأیید کاهش دما:آزمایش می کند که مدارهای کنترل داخلی به طور خودکار خروجی جریان را در صورتی که دمای داخلی از 65 درجه تجاوز کند کاهش می دهد و از آسیب سخت افزاری در طول عملیات بار{1} کامل مداوم جلوگیری می کند.

چارچوب های صدور گواهینامه بین المللی:دسته‌های تولیدی باید دارای گواهینامه‌های CE (IEC 61851-1، IEC 62196)، TÜV و UL باشند، که ایمنی را در شرایط خطا مانند اتصال کوتاه، خطاهای زمین، و نشتی جریان باقی‌مانده RCD AC بزرگ‌تر یا مساوی 30 میلی‌آمپر، DC بزرگ‌تر یا مساوی 6 میلی‌آمپر داشته باشند.

سوالات متداول

Q1: هنگامی که EVهای تک فاز به یک شبکه شارژ خورشیدی تجاری سه فاز وصل می‌شوند، سیستم چگونه عدم تعادل فاز را کنترل می‌کند؟

پاسخ: شارژ تک فازی در یک سیستم توزیع سه فاز می‌تواند باعث تغییر ولتاژ جریان خنثی و عدم تعادل فاز شود و به تجهیزات تاسیسات محلی آسیب برساند. EMS متمرکز به صورت پویا بارهای فاز را از طریق کنتورهای هوشمند خارجی نظارت می کند. اگر انحرافات عدم تعادل بیش از 15٪ باشد، سیستم از سوئیچ کن کنتاکتور ماتریس خودکار در پانل توزیع برای توزیع مجدد اتصالات تک فاز بعدی خودرو در کمترین- فازها استفاده می کند و پایداری شبکه را حفظ می کند.

Q2: آیا ایستگاه شارژ تحت شرایط محیطی شدید، مانند-محیط های صحرایی با دمای بالا یا مناطق ساحلی با رطوبت{2}بالا، می تواند ایمن کار کند؟

پاسخ: ایستگاه‌های شارژ صنعتی{0}از محفظه‌های ضد آب و هوا IP54 یا IP65 مجهز به سیستم‌های خنک‌کننده الکترونیکی دو حلقه- استفاده می‌کنند که ماژول‌های حساس قدرت را از هوای گرد و غبار یا مرطوب محیط جدا می‌کند. برای تاسیساتی که با دمای بالاتر از 45 درجه روبرو هستند، سیستم عامل داخلی یک الگوریتم کاهش حرارتی خطی را اعمال می کند، جریان شارژ را 2٪ در هر درجه کاهش می دهد تا اجزای داخلی را در آستانه عملیات ایمن نگه دارد و در عین حال از خاموش شدن کامل سیستم جلوگیری کند.

Q3: محدودیت‌های یکپارچه‌سازی نرم‌افزار هنگام اتصال یک ایستگاه شارژ کارخانه جدید به یک-سیستم اینورتر خورشیدی شخص ثالث موجود چیست؟

پاسخ: سازگاری به نمایه‌های استاندارد{0} باز ارتباطی اینورتر موجود بستگی دارد. اگر اینورتر موجود از پروتکل‌های Modbus SunSpec پشتیبانی کند، EMS ایستگاه شارژ می‌تواند مستقیماً رجیسترهای داده‌های تولید برق را از طریق پیوند RS485 یا اترنت بخواند. برای اینورترهای پروتکل بسته و قدیمی‌تر، تیم‌های نصب باید ترانسفورماتورهای جریان خارجی و مستقل (گیره‌های CT) و یک کنتور هوشمند را در خروجی اینورتر نصب کنند تا داده‌های دقیق مورد نیاز برای تعادل بار دینامیکی را به EMS ارائه کنند.

مشاوره فنی و CTA

استقرار یک زیرساخت یکپارچه شارژ EV خورشیدی مستلزم در نظر گرفتن دقیق محدودیت‌های شبکه محلی، پروفایل‌های تولید خورشیدی و الگوهای شارژ خودرو است. Xiamen Hemao Industry سیستم‌های شارژ کاملاً تأیید شده و منطبق با OCPP{1}} مهندسی شده برای کار در کنار شبکه‌های PV تجاری را ارائه می‌دهد.

با تیم مهندسی ما در hemaosolarpv.com برای طراحی سفارشی سیستم شارژ EV خورشیدی 5 مگاواتی+، گزارش‌های شبیه‌سازی شبکه محلی، و نقل قول دقیق BOM ظرف 48 ساعت تماس بگیرید.