ההשפעה של רכב חשמלי צ'ארלס עומס על תכנון רשת הפצה

האתגר הצומח של EV Charging

כלי רכב חשמליים עברו ממוצר נישה לבחירה תחבורה הזרם המרכזי, עם מכירות גלובליות על 10 מיליון יחידות ב-2022 וצמיחה מצטבר כל שנה.אימוץ מהיר זה מביא דרישה מתאימה לתשתיות טעינה שהוא אמין, נגיש, ומסוגל לענות על הצרכים של נהגים ללא מכריע רשת החשמל.הפצה - חלק של מערכת החשמל המספק חשמל מ substations יקר לבתים ועסקים - עכשיו להכיל עומסים חדשים, משתנה מאוד, על ידי פונקציות תקשורתיות, עם מגבלות חיוניות, עם מגבלות תפעוליות, עם מגבלות תפעוליות, ומערכת חשמל, עם פונקציות תקשורתית, עם פונקציות.

הסכומים גבוהים.טעינה EV עלולה לדחוף את הטרנספורמציות ההפצה, ההזנות, ונכסים אחרים מעבר ליכולת הדירוג שלהם, המוביל לכישלון בציוד, מתח, מתחים, ותכניות ההפצה של הלקוחות.עבור צופה פני קדימה המשלבות פרופילים EV, בקרה חכמה טעינה והשקעות תשתית אסטרטגיות יכול להפחית את הסיכונים האלה תוך כדי לאפשר לרשת לשרת פלטפורמה עבור ניידות מסולנית.

מימון של תוכנית הפצה

תכנון רשת הפצה הוא תהליך של תכנון, ניתוח, שדרוג תשתיות בעלות נמוכה ובינונית המחברת משקעים למשתמשי קצה.מתכננים להעריך תבניות עומס קיימות, תחזית הביקוש לעתיד, להעריך דרישות רגולטוריות, לקבוע היכן קווים חדשים, ממירים וציוד הגנה נדרשים מבחינה היסטורית, עומס היה צפוי יחסית - על ידי גידול באוכלוסייה, פעילות כלכלית, חיזוי, ואימוץ כיום, תוכניות מסחר, להופיע פתאום שכונות מסחריות, כי יש צורך במסדרונות מהירים, כי פתאום, כי יש צורך בתחנות אבטחה, כי יש צורך בתחנות אבטחה, או מסדרונות מסחריים, כי יש צורך, כי יש צורך, כי יש להניח, כי יש להניח, כי יש להניח, כי יש להניח, כי יש להניח, כי יש לטעון כי יש צורך במסדרונות מהירים, כי יש צורך במסדרונות מהירים, כי הם לעתים קרובות, כי יש צורך, כי יש צורך במסדרונות מסחר, כי יש צורך באופן היסטורי, כי יש צורך, כי יש צורך, כי יש צורך בתחנות בטיחות, כי יש צורך באופן היסטורי, כי יש צורך במסדרונות מהירים, כי יש צורך במסדרונות מהירים, כי יש צורך, כי יש צורך, כי יש צורך, כי יש צורך, כי יש צורך, כי יש צורך, כי יש צורך, כי יש צורך במסדרונות מסחר, כי יש צורך, כי

מערכת הפצה טיפוסית כוללת להאכיל ראשוניים (לעתים קרובות ב-4-35 kV), ממירי ההפצה שמרחיקים את המתח לרמות משניות (120/240 V או 480 V בארה"ב), וקווים משניים ללקוחות בודדים.תכנון מבטיח שכל מרכיב יכול לשאת את העומס הצפוי שלו עם שולי בטיחות נאותים, תוך שמירה על מתח בתוך גבולות מקובלים (בדרך כלל ±5% מההפסדים הלא-מין) וממזער את התוספתן של המטענים המהירים.

תכונות ייחודיות של EV Charging

בניגוד לרוב עומסי המגורים או המסחריים הקונבנציונליים, טעינה EV היא שיקול דעת, רגישה לזמן, ומשתנה מאוד. הביקוש לחשמל מאירועים הטעינה תלוי בהתנהגות הנהג – כאשר הם מתקבצים, כמה זמן הם נשארים, וכמה אנרגיה דרושה הסוללה שלהם.

דרישות הקטנת רמות וכוח

ציוד צ'ינג מסווג לשלושה רמות: רמה 1 (120 V, 1.2-1.8 קילוואט), רמה 2 (240 V, 3.3.2 קילוואט), ו- DC טעינה מהירה (208-480 V, 50-350 קילוואט) בעוד שרמה 1 ניתן לטפל על ידי מעגלים קיימים בבתים רבים, רמה 2 טעינה לעתים קרובות דורש 40-60 דונם מהיר אחד של DC יכול למשוך כוח כמו תריסר בתים, כלומר, כלומר, למשל, 000, 000 מטען מקומי, יכול להיות מותקן, 000, 000, 000, יכול להיות מסוגל להפעיל את הפקדים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 מטען מהיר, 000, 000, 000 מטען מהיר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 מטען מהיר, 000 מטען מהיר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 מטען מהיר, 000, 000 במהירות יכול לעתים קרובות דורש לעתים קרובות דורש לעתים קרובות דורש לעתים קרובות דורש לעתים קרובות דורש לעתים קרובות דורש לעתים קרובות דורש לעתים קרובות דורש לעתים קרובות דורש צורך קבוע של מטען DC אחד של מטען DC אחד מהר, 000 מטען מהיר, 000 מטען DC אחד של ציוד במהירות, 000, 000 מטען מהיר

פרופילים ומטבעות עם שיאים קיימים

טעינה של מגורים נוטה להגיע לשיא בערב כאשר נהגים חוזרים מהעבודה, ממטבע עם הפסגה הקיימת למגורים תאורה, בישול, HVAC. היערכות זו יכולה להכפיל או משולש את העומס על המשתנים בשכונה במהלך ערב הקיץ החמים ביותר. מסחרי ומקומות טעינה מתרחשת בדרך כלל במהלך היום, חפיפה עם עומסים מסחריים ותעשייתיים.

השפעות טכניות על רשתות הפצה

שילוב של טעינה EV מציג כמה מתחים טכניים הדורשים מודלים זהירים והפחתה. להלן הם ההשפעות המשמעותיות ביותר.

Transformer and Feeder Overloading

מהפךי ההפצה נועדו לטפל עומס מקסימלי מסוים, לעתים קרובות מסומן על ידי דירוג kVA. הוספת מספר EVs מאחורי מהפך יחיד, במיוחד באזורי מגורים צפופים, יכול לדחוף טעינה מעל 100% במשך שעות בכל פעם. overloading גורמים מהתחממות יתר כי מאיץ ההידרדרות insulation ולהפחית את תוחלת החיים של EVer. במקרים קיצוניים, זה יכול להוביל לכשלים קטסטרופליים על ידי המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (NR) אשר עשוי לשנות שכונות מוקדמות יותר או להפחית את החייבות.

תקנות ותיקון שלב איזון

מטען EV שואב זרם משמעותי, גורם לירידה בלחץ מתח לאורך להאכילים כפריים ארוכים, או באזורים עם מתח נמוך כבר, זה יכול לדחוף את המתח בטווח המקובל, גרימת אורות ל flicker או ציוד כדי תקלה.בנוסף, אחד-phase רמה 2 מטען מחובר לשלב אחד של מערכת תלת-phase יכול ליצור חוסר איזון שלב, עוד איכות משפילה כולל מתקנים חכמים, אשר יכול לספק החזרים אפשרי.

איכות כוח והרמוניה

מטען מודרני EV משתמשים באלקטרוניקה כוח כדי להמיר AC ל- DC עבור טעינה סוללות. אלה ממירים יכולים להזריק זרמים הרמוניים לרשת אם לא מסונן כראוי. עיוות הרמוני מוחלט (THD) יכול להפריע בציוד רגיש, להגדיל את ההפסדים בהופכים, ולגרום לנסיעת קצבה של מכשירים הגנה.רוב ציוד הטעינה נמכר היום עם IEEE 519 או IEC 61000, אבל ggation של מספר מטענים עדיין עשוי לדרוש מקרים פעילים.

הגנה ושחיתות נוכחית

הוספת דור מבוזר (כגון השמש) או עומסים גדולים (כגון מטען EV) משנה את זרם הפגמים הזמין ויכול לשנות את התיאום של מכשירים הגנה - גבולות, סוגרים וממסרים.אם תקלה מתרחשת במורד הזרם של תחנת טעינה, התרומה הנוכחית של התוספת הנוכחית של ציוד מבוסס-הרכב של התחנה עשויה להיות מוגבלת, למנוע הפעלה נאותה של הגנה על פני הזרם.

אסטרטגיות תכנון עבור רשת הפצה יעילה

Utilities פיתחה חבילה של אסטרטגיות - כמה טכני, כמה תפעולי, וכמה כלכלי - כדי לנהל את ההשפעה של טעינה EV על רשתות הפצה. גישות אלה יעילות ביותר בעת החל מוקדם, לפני התקנת תחנות טעינה, וכאשר בשילוב עם תחזית עומס חזק וניתוח נתונים.

טעינה ומודל

חיזוי מדויק של אימוץ EV והתנהגות טעינה היא הבסיס של תכנון טוב.מתכננים להשתמש במערכות מידע גיאוגרפיות (GIS) כדי לעכב את רישום EV הצפוי עם הזנת נתונים קיימים והופכים נתונים.מודלים התנהגותיים - החל סקרי נסיעות, ניצול נתונים, וגורמים דמוגרפיים - החל מתי והיכן טעינה תתרחש כלי סימולציה כגון MonteFLT0: הערכת צי ובדיקת צי ו-Frear זה יכול לספק את הסימולציות אלה לפני כן, סביר להניח, כדי לשנות את הנתונים החל ממריצים.

תגובה חכמה וביקוש

הדרך היעילה ביותר לניהול עומס EV היא להעביר אותו משעות השיא.חיובים חכמים - אלה שיכולים לתקשר עם מערכת מרכזית - לאפשר שירותים להפחית את כוח הטעינה או להפסקה כאשר רשת ההפצה לחוצים, כגון במהלך גלי חום או כאשר מזין הוא עומס יתר על המידה על ידי מנהלי התקנים של שעות עבודה (כגון אלגוריתמים בתשלום) ו-AMFin יכול להימנע ממגבלות תשלום קבועות (תוספת מוגבלת) של אלגוריתמים) על ידי שעות עבודה של 6 שעות עבודה קצרות (תוספת שעות ביממה).

שדרוגים ו- Hosting Capacity Analysis

כמה מיקומים ידרושו באופן בלתי נמנע שדרוגים מסורתיים: הגדלת גודל הטרנספורמציה, מוליכים מחדש של להאכיל, או בניית תת-קבוצות חדשות.ניתוח יכולת אירוח (HCA) מעריך באופן שיטתי כמה עומס חדש - כולל טעינה EV - ניתן להוסיף לכל חלק של רשת ההפצה מבלי לגרום להפרות של מתח, תרמית, או הגנה.

שילוב של משאבי אנרגיה ממורמרים

טעינה של Pairing EV עם מערכת השמש photovoltaic (PV) ו אחסון סוללות יכול להפחית את העומס הנקי שנראה על ידי הרשת. a צי מחסני עם מערך סולארי של 500 קילוואט ו-300 קילוואטה יכול לטעון EVs במהלך היום באמצעות כוח סולארי, ולאחר מכן להשתמש הסוללה כדי לספק עומסים מקומיים במהלך שיאי הערב.

רכב אל-גריד (V2G) Capabilities

טעינה עקיפה - שיהיל-to-grid (V2G) - מאפשרת EV לפטור את הסוללה בחזרה לרשת, להפוך את הרכב למשאב אנרגיה מבוזר. במהלך פיזור, צי של V2G-capable EVs יכול לייצא כוח כדי להקל על הלחץ.למרות V2G עדיין מוקדם פריסה המסחרית שלה, כמה פרויקטים טייס הראו כי זה יכול לשנות את יכולות התפעוליות של ISO.

שיקולים כלכליים ומדיניות

ניהול עומס טעינה EV אינו רק אתגר טכני; הוא דורש אותות כלכליים מתאימים ורגולציה תומכת. Utilities חייב לשחזר את העלות של שדרוגי רשת תוך שמירה על חשמל במחיר סביר עבור כל הלקוחות. EV נהגים זקוקים אותות מחירים ברורים המעודדים טעינה מפוספסת. קובעי מדיניות יכולים להאיץ שילוב אינטליגנטי באמצעות קודים בנייה, טעינה תמריצים של תחנות, ורפורמת תועלת.

עלויות Allocation and Tariff Design

המכסים המסורתיים למגורים הם שטוחים או חסימה של שיעורי חסימה שאינם משקפים את העלות של זמן מנוחה של אספקה.זמן השימוש (TOU) שיעורי תשלום, אשר גובים מחירים גבוהים יותר בשעות השיא (למשל, 4-9 PM) ומחירים נמוכים בלילה, לספק תמריץ חזק עבור גובה אחסון נמוך של 15 דקות) תשלום תשלום נמוך יותר עבור תשלום נמוך יותר של תשלום כרטיס נמוך יותר עבור תשלום נמוך יותר של תשלום כרטיס תשלום נמוך יותר.

מסגרת תגמול וIncentives

המדיניות הפדרלית (באנגלית: State and Federal Policy) ממלאת תפקיד מרכזי ב- מחלקת האנרגיה של ארצות הברית (FLT:0Electric Vehicle Charging InfrastructureFLT:1) תוכנית מספקת מימון עבור פריסה וכלים בתכנון.מדינות רבות דורשות שירותים לקובץ (FLT:2transportation) תוכנית ניהול יעילה יותר של EVFLT 3, המתארת כיצד הן יתמכו בצמיחה תוך שמירה על אמינות.

הון וגישה

שדרוגי רשת הפצה, אם לא ממוקד בקפידה, יכול להועיל באופן לא פרופורציונלי לשכונות עשירות יותר שיש להן שיעורי אימוץ EV גבוהים יותר. Planners חייב להבטיח שקהילות בעלות הכנסה נמוכה ומתונות גם לקבל גישה לתשתיות טעינה וכי עלויות השדרוגים ברשת אינן חברותיות לא הוגן.

תחזית לעתיד ומגמות מתפתחות

בעוד אימוץ EV ממשיך לעלות – עם כמה פרויקטים המנציחים 50% מהמכירות של מכוניות חדשות עד 2030 במספר שווקים – תכנון רשת הפצה חייב להיות דינמי יותר ומבוסס על נתונים.

• (FLT:0) Advanced Planning Software:FLT:1 Tools המשלבים נתונים ברשת בזמן אמת, חיזוי עומס מבוסס בינה מלאכותית וסימולציה transient , יאפשרו למתכננים להעריך אלפי תרחישים באופן מיידי.
• (FLT:0) ממונה כסטנדרט:FLT:1 מנדטים חכמים ותוכניות ממונעות תועלת יכולים להפוך את ניהול האפשרות ברירת המחדל עבור כל התקנות החדשות, עם הוראות ביטול.זה יהפוך את צי EV למשאב שניתן לשלוט בו, אשר תומך באמינות הרשת.
• (FLT:0) גידול באנרגיה מתחדשת: FIRLT:1 (הצירוף של הדור הסולארי והטעינה המסחרית מציג הזדמנות לצמד עומס EV עם פלט מתחדשים.אם 80% מהטעינה בשעות העבודה ניתן לספק על ידי השמש, העומס הנקי על רשת ההפצה טיפות באופן משמעותי.
• (FLT:0) חשמלאי פללט: FLT:1 [רכבי צי בינוניים כבדים - ארמונות מכובדים, אוטובוסים בית הספר, משאיות אשפה - מייצגים עומס גדול וממוקד.
• (FLT:0) החידושים של רגולציה מבוססת ביצועים 1 (הפצה של יעילות לתוצאות (למשל, ירידה בעומס, ירידה בעלויות) ולא הוצאות הון עלולה להאיץ פתרונות יעילים.

רשת ההפצה של העתיד לא תהיה קונדויט פסיבי עבור אלקטרונים; היא תהיה פלטפורמה פעילה שמנהלת חילופי אנרגיה דו-כי-כי-כי-כיווניים בין כלי רכב, מבנים, ומערכת הכוח הגדולה.מתכננים אשר מחבקים את הנוף הזה בנתה רשתות שאינן רק מסוגלות לטעון עומס EV, אלא גם מחזקים אותו.

בניית קרן Robust עבור ניידות חשמלית

ההשפעה של כלי רכב חשמליים הטעינה על תכנון רשת הפצה היא עמוקה ורבת פנים.בעוד האתגרים הם אמיתיים - יתר על המידה מופעלים, בעיות מתח, בעיות איכות כוח, ואת הצורך השקעה משמעותית - הכלים והאסטרטגיות כדי לטפל בהם קיימים והם משתפרים במהירות. תכנון פרואקטיבי המשלב חיזוי מפורט, טכנולוגיה טעינה חכמה, שדרוגים תשתית אסטרטגית, וכן מכסים מעוצבים היטב יכול להפוך את המעבר מרשת למתח להזדמנות להפצתה מודרנית.

כלי עזר, רגולטורים, וטעינה בעלי עניין חייבים לשתף פעולה כדי ליצור מסגרת שמתאימה למיליוני EVs ללא קידוד או הון עצמי.על ידי אימוץ עקרונות התכנון המתוארים כאן - ועל ידי המשך להשקיע בנתונים, אוטומציה ונכסים גמישים ברשת - רשת ההפצה יכולה בבטחה וביעילות לתמוך בחשמל של תחבורה במשך עשרות שנים.