چرا تحلیل جریان بار برای طراحی سریع ایستگاه EV مهم است

انتقال جهانی به وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) برنامه ریزی سیستم برق را به مناطق ناشناخته شتاب می دهد. ایستگاه های شارژ سریع، قادر به تحویل 150 کیلووات به 350 کیلووات در هر اتصال، بارهای متمرکز و متناوب در شبکه های توزیع بدون مطالعات جریان بار دقیق، خدمات و توسعه دهندگان بی ثباتی ولتاژ خطر، اضافه بار ترانسفورماتور و خرابی های جریان پر هزینه فراهم می کند.

این مقاله بررسی می کند که چگونه مطالعات جریان بار هر مرحله از توسعه ایستگاه را هدایت می کند - از انتخاب سایت و تجهیزات اختصاص داده شده به اتصال شبکه و برنامه ریزی سازگاری.ما روش های دنیای واقعی، محدودیت های نظارتی و روند در حال ظهور که تجزیه و تحلیل جریان بار برای اکوسیستم EV ضروری است.

اصول جریان بار در EV

چه مطالعه ای در جریان بار انجام می دهد

یک مطالعه جریان بار برای ولتاژهای ثابت دولتی، جریانهای واقعی و واکنشی جریان قدرت و زیان سیستم در سراسر شبکه حل می کند.برای شارژ EV، تجزیه و تحلیل باید بارهای بسیار متغیر را که می توانند از صفر به اوج تقاضا در دقیقه افزایش یابند، مدل کند.

  • ] پروفایل های دارای حق امتیاز در هر اتوبوس برای اطمینان از انطباق با ANSI C84.1 دامنه A یا B استاندارد.
  • [در این میان] [از [به جز] [از روی] [[[۱]]] [[۱۰]]] [[۱]]] [[۱۰]]]] [۱]] [۱]] [۱]] [۱۰]] [۱] [۱]] [۱] [۱] [۱]] [۱] [۱] [۲]] [۲] [۲] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۲] [۳] [۳] [۱] [۱] [۲] [۳] [۲] [۳] [۲] [۲] [۲] [۱]]] [۱]]]]] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۲] [۲] [۲] [۳] [
  • عامل قدرت [FLT 1 ] و الزامات قدرت واکنشی، به ویژه برای شارژر با عامل قدرت غیر یکنواخت.
  • زیان های سیستم [FLT 1] برای ارزیابی بهره وری عملیاتی و هزینه.

چالش های منحصر به فرد بارهای سریع

برخلاف شارژرهای سطح مسکونی 2 (۷-۱۹ کیلووات)، شارژرهای سریع DC (DCFC) به عنوان بارهای بزرگ و غیر خطی عمل می کنند.یک برق الکتریکی می تواند هارمونیک را تزریق کند، در طول افزایش شیب، یک فلش کننده ولتاژ ایجاد کند و جریان قابل توجه واکنش را هنگام کار نزدیک به قدرت، ایجاد کند.

  • جلسات شارژ همزمان (عوامل تنوع بار برای شارژرهای با قدرت بالا پایین است).
  • اثرات باتری - شارژرها ممکن است قدرت ثابت را تا نزدیک به شارژ کامل جذب کنند، سپس کاهش می یابد.
  • ذخیره سازی انرژی در محل و نسل خورشیدی، که جریان های انرژی دو جهت را معرفی می کند.

ادغام مطالعات جریان بار در ایستگاه توسعه Workflow

مرحله 1: سایت Feasibility و Interconnection Screening

قبل از انجام یک مکان، توسعه دهندگان یک ارزیابی جریان بار اولیه را با استفاده از داده های فیدر ابزار انجام می دهند.این مطالعه ظرفیت موجود را در نقطه اتصال مشترک (PCC) مشخص می کند (PC) اگر ترانسفورماتور موجود یا شبکه ثانویه فاقد سر اتاق باشد، تجزیه و تحلیل هزینه های ارتقاء اتصال و زمان بندی را اندازه گیری می کند. بسیاری از خدمات ایالات متحده در حال حاضر نیاز به یک مطالعه تاثیر اتصال (F0: تجزیه و تحلیل های کوتاه مدت، و تحلیل) و تحلیل سرعت اتصال و هماهنگی اتصال اتصال و تنظیم می کند.

مرحله دوم: طراحی دقیق برق

با تأیید PCC، مهندسان یک نمودار تک خطی دقیق در نرم افزار سیستم برق (به عنوان مثال، ETAP، SKM، PSS / E) ایجاد می کنند: مدل جریان بار شامل:

  • تبدیل شدن به قدرت، تنظیمات ضربه و رتبه بندی
  • رهبری یک منطقه و طول
  • کاهش قدرت تبدیل شارژر و ویژگی های قدرت واکنشی
  • استراتژی های ارسال در محل یا انبار

شبیه سازی ها برای چندین سناریو اجرا می شوند: بدترین شارژ همزمان، پایه پایین و خطا، طراحی باید محدوده (FLT:0voltage کاهش (معمولا ≤5% در ترمینال شارژر تحت بار کامل) و نقل و نقل پیش از حد بیش از 100٪ از نام برای وظیفه مداوم است.

ادغام شبکه و مقررات ولتاژ

کاهش ولتاژ

اجراهای ثانویه طولانی از ترانسفورماتور خدمات برای توقف شارژ یک علت مشترک از زیر ولتاژ است. تجزیه و تحلیل جریان بار نشان می دهد مکان دقیق که در آن کاهش ولتاژ از محدودیت های زیر است:

  • بالا بردن هادی ها یا فیدر های موازی
  • نصب تنظیم کننده های ولتاژ یا افزایش ترانسفورماتور
  • اضافه کردن بانک های خازن محلی برای بهبود فاکتور قدرت و کاهش جریان های واکنشی
  • شارژرهای پرکات با پشتیبانی ولتاژ فعال (به عنوان مثال، اینورترهایی که می توانند قدرت واکنشی را جذب یا تزریق کنند)

تاثیر بر روی بارگذاری و سپس

یک خوشه شارژر سریع می تواند یک فیدر توزیع را به محدودیت حرارتی آن فشار دهد. مطالعات جریان بار با پروفایل های بارگذاری ساعتی (استفاده از OpenDSS یا ابزارهای مشابه) به برنامه خدمات کمک می کند:

  • ارتقاء تبدیل کننده یا انتقال بار به فیدر مجاور
  • برنامه های پاسخ تقاضا که شارژ را در طول استرس شبکه اوج کاهش می دهد
  • ذخیره سازی باتری پشت متر برای اصلاح تقاضای اوج

مطالعه ]NREL از راهروهای شارژ با قدرت بالا نشان داد که بدون بهینه سازی جریان بار، خوشه های 10 + 350 کیلووات شارژر می تواند بار اضافی فیدر را در عرض دو سال نصب ایجاد کند.

مطالعه موردی در دنیای واقعی: Road Corridor Fast-Charging Network

پروژه Range

یک کنسرسیوم برنامه ریزی 12 سایت سریع شارژ در امتداد یک راهرو 300 مایل بین دولتی، هر کدام با 8 غرفه در 350 کیلووات. شرکت توزیع محلی (LDC) نیاز به یک مطالعه تاثیر سیستم (FLT:0) [FLT 1 قبل از اعطای اتصال در سه سایت، 12.47 فیدر موجود فاقد ظرفیت بیش از 1.2VA؛ هر ایستگاه به طور همزمان MVA.

دانلود بازی Load Flow Finds

این مطالعه نشان داد که ساکسیرهای ولتاژ غیر قابل قبول (۶ تا ۲۸ درصد) در دورترین شارژرها در طول عملیات اوج، علاوه بر این، یک ترانسفورماتور که در حال حاضر در یک منطقه تجاری مختلط خدمت می کند، در ۸۵ درصد در طول بعد از ظهر تابستان بارگذاری شده است؛ اضافه کردن شارژ الکتریکی آن را به ۱۳۰ درصد افزایش می دهد.

راه حل های مهندسی

بر اساس شبیه سازی های جریان بار، مهندسان توصیه می کنند:

  • ترانسفورماتور خدمات 416 kW را در دو سایت با بالاترین تقاضا، تغذیه مستقیم از یک اتوبوس جدید زیر ایستگاه.
  • در محل 500 کیلووات ساعت بافر باتری در سایت سوم برای اصلاح اوج، کاهش بارگیری ترانسفورماتور به 95٪.
  • ] تجهیزات تنظیم مقررات (تنظیم کنندگان مرحله ای) در فیدر 12.47 ولت که در آن مدت طولانی اجرا می شود باعث سارگز.
  • اصلاح فاکتور قدرت با استفاده از خازن در هر ایستگاه برای حفظ PF>0.95، به حداقل رساندن جریان واکنشی.

طراحی نهایی با الزامات سودمند و ولتاژ حفظ شده در ±5٪ در تمام جلسات شارژ مطابقت دارد.این مطالعه همچنین یک برنامه هماهنگ برای توالی ساخت و ساز بدون وقفه مشتریان موجود ارائه داد.

(همچنین ببینید که تحقیقات پر قدرت و قدرت (FLT:1) برای یافته های مرتبط.

تولید و ذخیره سازی های تجدید پذیر

بسیاری از ایستگاه های شارژ مدرن شامل فتوولتائیک های خورشیدی در محل و ذخیره سازی باتری است. تجزیه و تحلیل جریان بار پیچیده تر با جریان های برق دو جهت است.

  • تنوع نسل خورشیدی (انتقال دهنده های ابری، شیب فصلی)
  • شارژ باتری / برنامه ریزی (به عنوان مثال، شارژ در طول تقاضای شبکه پایین و تخلیه در طول رویدادهای شارژ اوج)
  • و در هر صورت از هر گونه پوششی و ضد بارداری استفاده می شود.

شبیه سازی جریان بار مناسب تضمین می کند که هنگامی که نسل خورشیدی از بار ایستگاه تجاوز می کند، جریان قدرت معکوس از رتبه بندی تجهیزات توزیع تجاوز نمی کند، همچنین تایید می کند که سیستم ذخیره سازی می تواند پشتیبانی ولتاژ و کاهش استرس ترانسفورماتور را فراهم کند.

تنظیم مقررات و استانداردهای انطباق

ایستگاه های سریع شارژ در آمریکای شمالی باید به چندین کد و استانداردها پایبند باشند. مطالعات جریان بار به طور مستقیم از انطباق با:

  • [[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱]] [۱] [۱]] [۱] [۱] [۱] [۱]] [۱]] [۱] [۱] [۱]] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۲] [۲] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۱]] [۲] [۲] [۲] [۲]] [۲]]]] [۱]]]]] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]]] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۱] [۱] [۱] [۲] [۲] [۲] [۱] [۱
  • [[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱] [۱] [۳] [۳] [۱] [۳] [۱] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱] [۳] [۱] [۲] [۳] [۳] [۲] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۲] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۲] [۲] [۳] [۲] [۳] [۲] [۲] [۲] [۳] [۲] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۲] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۲] [۳] [۳] [۲] [۳] [۳] [۳]
  • [[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱]] [۱۰]] [۱] [۱]] [۱۰] [۱]]] - محدوده های ولتاژ برای استفاده تجهیزات
  • الزامات اتصال خاص [FLT 1] - اغلب یک مطالعه جریان قدرت را به عنوان بخشی از بسته نرم افزار انجام می دهد

در اروپا، استانداردهای مربوطه شامل 50160 برای کیفیت ولتاژ و سری های مختلف IEC 61851 برای شارژ الکتریکی است.

روند آینده: جریان بار پویا و شارژ هوشمند

جریان زمان واقعی برای شارژ کردن Grid-Aware

پیشرفت در اتوماسیون توزیع اجازه می دهد تا محاسبات جریان بار در نزدیکی زمان واقعی اجرا شود. ایستگاه های شارژ می توانند از نتایج جریان بار پویا برای تنظیم نرخ شارژ بر اساس شرایط شبکه استفاده کنند.به عنوان مثال، یک ناوگان از 10 شارژر ممکن است به طور جمعی قدرت را تا 30٪ در طول یک بار فیدر کاهش دهد، با تلفات به حداقل رسید توزیع بار بهینه شده در سراسر مراحل.

مدل سازی با قدرت الکترونیک

ابزارهای جریان بار نسل بعدی شامل مدل های دقیق از کاربید سیلیکون (SiC) و اینورتر های نیتید گالیم (GaN) مورد استفاده در شارژرهای فوق سریع هستند. این مدل ها تزریق هارمونیک و پاسخ گذرا را جذب می کنند که امکان می دهد مطالعات دقیق تر ادغام شبکه.

جریان سریع (Probabilistic Load Flow)

از آنجا که رفتار شارژ الکتریکی تصادفی است، تجزیه و تحلیل جریان جریان احتمالاتی به جای گرفتن بدترین شارژ همزمان، به دست آوردن کشش است، تجزیه و تحلیل هزاران شبیه سازی مونت کارلو را برای تولید ولتاژ احتمالی و توزیع های بارگیری استفاده از این برای تنظیم نیازهای ظرفیت واقعی و جلوگیری از سرمایه گذاری بیش از حد اجرا می کند.

برای یک شیرجه عمیق تر به روش های جریان احتمالاتی، این را ببینید IEEE] مقاله در مورد مدل سازی عدم اطمینان در سیستم های توزیع با شارژ الکتریکی .

نتیجه گیری: ضروری برای زیرساخت های مقیاس پذیر

تجزیه و تحلیل جریان بار یک چک باکس یک بار نیست - یک فرایند مهندسی مداوم است که هر پروژه موفق شارژ سریع الکتریکی را تقویت می کند.از اطمینان از کیفیت ولتاژ در پایانه های شارژر برای اثبات ثبات شبکه به رگولاتورها، این مطالعات جلوگیری از اشتباهات پرهزینه و فعال سازی سریع تر، به عنوان شارژ سطح قدرت و شبکه های متراکم، جریان ستون فقرات سیستم برق برای تحرک الکتریکی باقی خواهد ماند.

توسعه دهندگان، خدمات و تنظیم کنندگان باید برای استاندارد سازی روش های جریان بار، به اشتراک گذاری داده های فیدر و سرمایه گذاری در ابزارهای تجزیه و تحلیل همکاری کنند.نتیجه یک زیرساخت شارژ خواهد بود که امن، کارآمد و آماده برای استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی است.

برای مطالعه اضافی در برنامه ریزی سیستم توزیع برای زیرساخت های الکتریکی، وزارت انرژی راهنمای اتصال الکتریکی-Grid ارائه می دهد توصیه های عملی برای خدمات و توسعه دهندگان.[۱۰]