इलेक्ट्रिक वाहन फास्ट चार्जिंग स्टेशनों के विकास में लोड फ्लो स्टडी लागू करना

ग्रिड एकीकरण और वोल्टेज विनियमन

वोल्टेज ड्रॉप शमन

सेवा ट्रांसफार्मर से लेकर चार्ज स्टालों तक लंबे माध्यमिक रन अंडरवोल्टेज का एक सामान्य कारण है। लोड फ्लो विश्लेषण सटीक स्थानों को प्रकट करता है जहां वोल्टेज सीमा से अधिक हो जाता है। समाधानों में शामिल हैं:

• कंडक्टर का आकार घटाने या समानांतर फीडर
• वोल्टेज नियामकों को स्थापित करना या ट्रांसफार्मर को बढ़ावा देना
• बिजली कारक को बेहतर बनाने और प्रतिक्रियाशील वर्तमान को कम करने के लिए स्थानीय संधारित्र बैंकों को जोड़ना
• सक्रिय वोल्टेज समर्थन (जैसे, इनवर्टर जो प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित या इंजेक्ट कर सकते हैं) के साथ चार्जर्स का पता लगाना

फीडर और सबस्टेशन लोडिंग पर प्रभाव

फास्ट चार्जर्स का एक समूह वितरण फीडर को अपनी थर्मल सीमा तक धक्का दे सकता है। घंटों के लोड प्रोफाइल (OpenDSS या इसी तरह के उपकरणों का उपयोग करके) के साथ लोड फ्लो अध्ययन उपयोगिताओं की योजना के लिए उपयोगी है:

• ट्रांसफॉर्मर अपग्रेड या लोड ट्रांसफर को आसन्न फीडरों में ट्रांसफर करता है
• डिमांड रिस्पांस प्रोग्राम जो कि पीक ग्रिड तनाव के दौरान चार्ज करने के लिए मजबूर होते हैं
• पीछे की मांग को बचाने के लिए मीटर बैटरी भंडारण

A NREL अध्ययन उच्च शक्ति चार्जिंग गलियारों के बारे में पाया गया कि लोड प्रवाह अनुकूलन के बिना, 10 + 350 किलोवाट चार्जर्स के क्लस्टर दो साल के भीतर फीडर ओवरलोड का कारण बन सकते हैं। सक्रिय विश्लेषण ने 40% तक अपग्रेड लागत को कम कर दिया।

रियल-वर्ल्ड केस स्टडी: हाईवे कॉरिडोर फास्ट-चार्जिंग नेटवर्क

परियोजना का क्षेत्र

एक संघ ने 300 मील अंतरराज्यीय गलियारे के साथ 12 फास्टचार्जिंग साइटों की योजना बनाई, प्रत्येक में 350 किलोवाट पर 8 स्टालों के साथ। स्थानीय वितरण कंपनी (LDC) को इंटरकनेक्टिंग देने से पहले एक सिस्टम प्रभाव अध्ययन की आवश्यकता थी। तीन साइटों पर, मौजूदा 12.47 केवी फीडर में 1.2 MVA से अधिक क्षमता की कमी थी; प्रत्येक स्टेशन एक साथ 2.8 MVA तक पहुंच जाएगा।

लोड फ्लो फाइंडिंग

अध्ययन ने चरम ऑपरेशन के दौरान सबसे दूर चार्जर्स में अस्वीकार्य वोल्टेज sags (6-8%) का पता लगाया। इसके अतिरिक्त, एक मिश्रित वाणिज्यिक क्षेत्र की सेवा करने वाले एक ट्रांसफार्मर को पहले से ही गर्मियों की दोपहर के दौरान 85% पर लोड किया गया था; EV चार्जिंग को जोड़ने से इसे 130% तक धकेल दिया जाएगा।

इंजीनियरिंग समाधान

लोड फ्लो सिमुलेशन के आधार पर, इंजीनियरों की सिफारिश की गई:

• ]]Ddicated 4.16 kV सेवा ट्रांसफार्मर दो सबसे ज्यादा मांग वाले साइटों पर सीधे एक नई सबस्टेशन बस से खिलाया।
• ]ऑन साइट 500 किलोवाट बैटरी बफर तीसरे स्थान पर चोटी को शेव करने के लिए, ट्रांसफार्मर को 95% तक लोड करने में मदद करता है।
• ]Voltage विनियमन उपकरण (स्टेप-वोल्टेज नियामकों) 12.47 किवो फीडर पर जहां लंबे समय तक चलने वाले ने साग का कारण बना दिया।
• ]पावर फैक्टर सुधार प्रत्येक स्टेशन पर संधारित्रों का उपयोग करके PF>0.95 बनाए रखने के लिए, प्रतिक्रियाशील चालू को कम करना।

अंतिम डिजाइन ने सभी चार्जिंग सत्रों में ± 5% के भीतर उपयोगिता आवश्यकताओं और रखरखाव वोल्टेज को पूरा किया। अध्ययन ने मौजूदा ग्राहकों को बाधित किए बिना निर्माण अनुक्रमण के लिए एक योजना भी प्रदान की।

(See भी ]NREL का उच्च शक्ति चार्जिंग कॉरिडोर अनुसंधान संबंधित निष्कर्षों के लिए।

नवीकरणीय ऊर्जा और भंडारण को शामिल करना

कई आधुनिक चार्जिंग स्टेशनों में ऑन-साइट सौर फोटोवोल्टिक्स और बैटरी स्टोरेज शामिल हैं। लोड फ्लो विश्लेषण द्विदिशात्मक शक्ति प्रवाह के साथ अधिक जटिल हो जाता है। इंजीनियर्स को मॉडल करना चाहिए:

• सौर पीढ़ी परिवर्तनशीलता (बंद क्षणिक, मौसमी झुकाव)
• बैटरी चार्ज / डिस्चार्ज शेड्यूलिंग (जैसे, कम ग्रिड की मांग के दौरान चार्ज करना और पीक चार्जिंग इवेंट के दौरान निर्वहन करना)
• द्वीपसमूह का पता लगाने और प्रतिद्वंद्विता संरक्षण IEEE 1547-2018 ]

उचित भार प्रवाह सिमुलेशन यह सुनिश्चित करता है कि जब सौर पीढ़ी स्टेशन लोड से अधिक हो जाती है, तो रिवर्स पावर प्रवाह वितरण उपकरण रेटिंग से अधिक नहीं होता है। यह भी मान्य है कि भंडारण प्रणाली वोल्टेज समर्थन प्रदान कर सकती है और ट्रांसफार्मर तनाव को कम कर सकती है।

नियामक और मानक अनुपालन

उत्तरी अमेरिका में फास्ट-चार्जिंग स्टेशन को कई कोड और मानकों का पालन करना होगा। लोड फ्लो अध्ययन सीधे अनुपालन का समर्थन करते हैं:

• ]NEC अनुच्छेद 625 - ओवरकरेंट प्रोटेक्शन और इक्विपमेंट रेटिंग
• IEEE 1547 (वितरण ऊर्जा संसाधनों का संयोजन)
• ANSI C84.1 – वोल्टेज के लिए उपयोग उपकरण
• Utility-विशिष्ट interconnection आवश्यकताओं - अक्सर आवेदन पैकेज के हिस्से के रूप में एक बिजली प्रवाह अध्ययन को जनादेश

यूरोप में, संबंधित मानकों में शामिल हैं EN 50160 वोल्टेज की गुणवत्ता के लिए और EV चार्ज के लिए विभिन्न IEC 61851 श्रृंखला। लोड प्रवाह अध्ययन अनुपालन के लिए समान रूप से आवश्यक हैं।

भविष्य के रुझान: गतिशील लोड प्रवाह और स्मार्ट चार्जिंग

ग्रिड-एवेयर चार्जिंग के लिए रियल टाइम लोड फ्लो

वितरण स्वचालन में अग्रिम वास्तविक समय के पास चलने के लिए लोड प्रवाह गणना की अनुमति देते हैं। चार्जिंग स्टेशन ग्रिड स्थितियों के आधार पर चार्जिंग दरों को समायोजित करने के लिए गतिशील लोड प्रवाह परिणाम का उपयोग कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, 10 चार्जर का एक बेड़े सामूहिक रूप से फीडर ओवरलोड के दौरान 30% तक बिजली को कम कर सकता है, जिसमें चरण में अनुकूलित लोड वितरण द्वारा कम नुकसान हो सकता है।

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स की उच्च निष्ठा मॉडलिंग

अगली पीढ़ी के लोड फ्लो टूल में अल्ट्रा-फास्ट चार्जर में इस्तेमाल किए जाने वाले सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) और गैलियम नाइट्राइड (GaN) इनवर्टर के विस्तृत मॉडल शामिल हैं। ये मॉडल हार्मोनिक इंजेक्शन और क्षणिक प्रतिक्रिया को कैप्चर करते हैं, जिससे अधिक सटीक ग्रिड एकीकरण अध्ययन सक्षम हो जाता है।

Probabilistic लोड प्रवाह

चूंकि ईवी चार्जिंग व्यवहार स्टोकैस्टिक है, इसलिए प्रोबिलिस्टिक लोड फ्लो विश्लेषण कर्षण प्राप्त कर रहा है। सबसे खराब मामले को एक साथ चार्ज करने के बजाय, विश्लेषण हजारों मॉन्टे कार्लो सिमुलेशन को प्रोबिलिस्टिक वोल्टेज और लोडिंग वितरण का उत्पादन करने के लिए चलाता है। उपयोगिताओं का उपयोग यथार्थवादी क्षमता आवश्यकताओं को निर्धारित करने और ओवर-निवेश से बचने के लिए किया जाता है।

एक गहरी गोता के लिए, यह देखें ]E.E. चार्जिंग के साथ वितरण प्रणालियों में अनिश्चितता मॉडलिंग पर आईईईईईईई पेपर .

निष्कर्ष: Scalable इन्फ्रास्ट्रक्चर के लिए आवश्यक

लोड फ्लो विश्लेषण एक बार चेकबॉक्स नहीं है - यह एक सतत इंजीनियरिंग प्रक्रिया है जो हर सफल ईवी फास्टचार्जिंग प्रोजेक्ट को कम करती है। नियामकों के लिए ग्रिड स्थिरता को साबित करने के लिए चार्जर टर्मिनलों पर वोल्टेज की गुणवत्ता सुनिश्चित करने से, ये अध्ययन लागत की गलतियों को रोकते हैं और तेजी से तैनाती को सक्षम करते हैं। चूंकि चार्जिंग पावर स्तर चढ़ते हैं और नेटवर्क घने हो जाते हैं, लोड प्रवाह बिजली की गतिशीलता के लिए बिजली प्रणाली की योजना की रीढ़ बनी रहेगी।

डेवलपर्स, उपयोगिताओं और नियामकों को लोड प्रवाह पद्धतियों को मानकीकृत करने, फीडर डेटा साझा करने और विश्लेषण उपकरणों में निवेश करने के लिए सहयोग करना होगा। परिणाम एक चार्जिंग अवसंरचना होगी जो कि इलेक्ट्रिक वाहनों के बड़े पैमाने पर गोद लेने के लिए सुरक्षित, कुशल और तैयार है।

Ev इन्फ्रास्ट्रक्चर के लिए वितरण प्रणाली योजना पर अतिरिक्त रीडिंग, U.S. Department of Energy's EV-Grid Interconnection Guide उपयोगिताओं और डेवलपर्स के लिए व्यावहारिक सिफारिशें प्रदान करता है।