왜 로드 흐름 분석은 EV Fast-Charging Station Design에 대한 중요한가?

전기 자동차 (EVs)에 대한 글로벌 전환은 출력되지 않은 영토로 계획하는 전력 시스템 가속화입니다. 커넥터 당 150 kW에서 350 kW를 제공 할 수있는 빠른 충전 스테이션은 분산 네트워크에 집중하고 간헐적 인 부하를 부과합니다. 엄격한 부하 흐름 연구, 유틸리티 및 개발자 위험 전압 불안정성, 변압기 하중 초과 및 비용이 많이 드는 인프라 실패. 로드 흐름 분석은 안전하고 효율적인, 확장 가능한 빠른 충전 배포를위한 양적 기반을 제공합니다.

이 문서는 사이트 선택 및 장비가 그리드 상호 연결 및 연속성 계획에 따라 역 개발의 모든 단계에 어떻게로드 흐름 연구 가이드를 테스트합니다. 우리는 EV 생태계에 대한로드 흐름 분석 불가결을 만드는 실제 방법론, 규제 제약 및 신흥 동향을 탐구 할 것입니다.

EV 충전 Contexts의 부하 유량의 기본

어떤 로드 플로우 연구 Computes

부하 흐름 연구는 안정된 상태 전압, 현재, 실제 및 민감하는 힘 교류를 위해 해결하고, 네트워크의 맞은편에 체계 손실. EV 위탁을 위해, 분석은 분에 있는 0에서 최고봉 수요에 경사할 수 있는 높게 변하기 쉬운 짐에 있어야 합니다. 중요한 산출은 다음을 포함합니다:

  • 전압 프로파일 각 버스에서 ANSI C84.1 범위 A 또는 B 표준을 준수합니다.
  • Branch 로딩 (케이블, 변압기, 스위그어) 열 하중을 방지하기 위해.
  • Power Factor 과 비-무능 동력 인자를 가진 충전기를 위해 민감하는 전력 요구 사항.
  • 시스템 손실 운영 효율과 비용을 평가하기 위해.

빠른 충전 부하의 독특한 도전

주거 수준 2 충전기 (7-19 kW)와 달리 DC 빠른 충전기 (DCFC)는 큰 비선형 부하로 행동합니다. 충전기 전력 전자는 고조파를 주사할 수 있으며, 램프 중 전압 깜박임을 만들고 정격 출력을 작동 할 때 상당한 민감 전류를 그릴 수 있습니다. 기존의 부하 유량 모델은 다음과 같습니다.

  • 동시 충전 세션 (로드 다양성 요소는 높 힘 충전기에 대한 낮은).
  • 배터리 상태 충전 효과 - 충전기는 충전, 그 후 테이퍼 때까지 일정한 전력을 그릴 수 있습니다.
  • 현장 에너지 저장 및 태양 발생, 양방향 전력 흐름을 도입.

역 개발 Workflow에 Load Flow Studies 통합

단계 1: 사이트 Feasibility 및 유틸리티 상호 연결 검열

이 웹 사이트는 귀하가 웹 사이트를 탐색하는 동안 귀하의 경험을 향상시키기 위해 쿠키를 사용합니다. 이 쿠키들 중에서 필요에 따라 분류 된 쿠키는 웹 사이트의 기본적인 기능을 수행하는 데 필수적이므로 브라우저에 저장됩니다. 또한이 웹 사이트의 사용 방식을 분석하고 이해하는 데 도움이되는 제 3 자 쿠키를 사용합니다. 이 쿠키는 귀하의 동의하에 만 브라우저에 저장됩니다. 이러한 쿠키 중 일부를 선택 해제하면 검색 환경에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 쿠키 중 일부를 선택 해제하면 검색 환경에 영향을 미칠 수 있습니다.

단계 2: 상세한 전기 디자인

viable PCC로 확인된 엔지니어는 힘 체계 소프트웨어 (예를들면, ETAP, SKM, PSS/E)에 있는 상세한 단선 도표를 건설합니다. 짐 교류 모형은 통합합니다:

  • 변압기 임피던스, 탭 설정 및 등급
  • 지휘자 ampacity와 길이
  • 충전기 전력 변환 손실 및 민감하는 힘 특성
  • 현장 발생 또는 보관용 디스펜서 전략

시뮬레이션은 여러 시나리오에 대해 실행 : 최악의 케이스 동시 충전, 오프 - 피크 기본, 및 오류 연속성. 디자인은 [[FLT : 0]] 전압 드롭 제한[[FLT : 1] (전 부하의 충전기 터미널에서 일반적으로 ≤5%) 및 [[FLT : 2]]] 트랜스포머로드 [[FLT : 3]]] 연속 의무의 100 %를 초과하지 않아야합니다.

그리드 통합 및 전압 규정

전압 하락 완화

긴 이차는 서비스 변압기에서 위탁 찰판에 일반적인 원인은 undervoltage입니다. 짐 교류 분석은 전압 하락이 한계를 초과하는 정확한 위치를 계시합니다. 해결책은 다음을 포함합니다:

  • 지휘자를 상쇄하거나 평행시키는 지류
  • 전압 조절기 설치 또는 변압기를 밀어
  • 전력 계수를 개선하고 민감 전류를 감소시키기 위해 지역 축전기 은행을 추가
  • 액티브 전압 지원이있는 충전기 (예 :, 흡수하거나 인젝티브 전원을 주입 할 수있는 인버터)

지류와 변전소 선적에 충격

빠른 충전기 클러스터는 열 한계에 유통 피더를 밀어 줄 수 있습니다. 적시 부하 프로파일 (OpenDSS 또는 유사한 도구 사용)과로드 흐름 연구는 유틸리티 계획을 도와줍니다.

  • 변압기 업그레이드 또는 인접한 지류로 이동
  • 피크 그리드 스트레스 중 커테일 충전을 요구하는 응답 프로그램
  • 피크 수요를 형성하기 위해 뒤에 미터 배터리 저장

NREL 연구]의 고출력 충전 복도의 부하 흐름 최적화 없이, 10+ 350 kW 충전기의 클러스터는 2 년 이내에 지류 하중을 일으킬 수 있습니다. Proactive 분석은 40%로 업그레이드 비용을 절감했습니다.

Real-World Case Study: 고속도로 복도 빠른 충전 네트워크

프로젝트 범위

컨소시엄은 300 마일 인터state 복도와 함께 12 빠른 충전 사이트를 계획했습니다. 350 kW에서 8 개의 스트럭터가 각각 있습니다. 로컬 유통 회사 (LDC)는 시스템 충격 연구를 요구했습니다. 세 사이트에서 기존 12.47 kV 피더는 1.2 MVA를 초과하는 용량을 초과했습니다. 각 역은 2.8 MVA로 동시에 끌어올릴 것입니다.

적재 흐름 찾기

연구는 첨단 가동 도중 가장 먼 충전기에 불투명한 전압 sags (6-8%)를 계시했습니다. 게다가, 혼합 상업 주거 지역을 봉사하는 1개의 변압기는 여름 오후 도중 85%에 이미 적재되었습니다; EV 위탁을 추가하는 것은 130%에 그것을 밀어 것입니다.

기술연구소

로드 플로우 시뮬레이션에 기반, 엔지니어 권장:

  • Dedicated 4.16 kV 서비스 변압기] 두 개의 가장 높은 주문 사이트에서, 새로운 변전소 버스에서 직접 먹이는.
  • 현장 500kWh 배터리 버퍼 세 번째 사이트에서 피크를 형성하고 변압기로드를 95 %로 줄입니다.
  • 전압 조절 장비 (스텝 전압 조절기) 12.47 kV 지류에 긴 뛰기 가사 발생.
  • 전원 인자 보정 각 역의 커패시터를 사용하여 PF >0.95를 유지하고, 민감하는 전류를 최소화합니다.

최종 설계는 모든 충전 세션에서 ±5% 내의 유틸리티 요구 사항 및 유지 전압을 충족합니다. 이 연구는 또한 기존 고객을 중단하지 않고 시퀀스 건설에 phasing 계획을 제공했습니다.

(]NREL의 고출력 충전 복도 연구 관련 발견에 대한.)

재생 가능 발생 및 저장

많은 현대 충전소에는 현장 태양 광전지 및 배터리 저장이 포함됩니다. 부하 흐름 분석은 양방향 전력 흐름과 더 복잡합니다. 엔지니어는 모델이 있어야합니다.

  • 태양 세대 가변성 (cloud transients, 계절 경사)
  • 배터리 충전 / 방전 스케줄링 (예 : 낮은 그리드 수요 및 피크 충전 이벤트 중 방전)
  • ]IEEE 1547-2018 당 탐지와 반대로 islanding 보호

Proper load flow 시뮬레이션은 태양 발생이 역 부하를 초과 할 때, 역전 전력 흐름은 유통 장비 등급을 초과하지 않습니다. 또한 저장 시스템이 전압 지원을 제공 할 수 있으며 변압기 응력을 줄일 수 있음을 검증합니다.

규제 및 표준 준수

북미의 빠른 충전 스테이션은 여러 코드 및 표준에 맞게해야합니다.로드 흐름 연구는 직접 준수를 지원 :

  • NEC 제 625 – 과전류 보호 및 장비 등급
  • IEEE 1547 (배전 에너지 자원의 연결)
  • ANSI C84.1 – 유틸화 장비의 전압 범위
  • 유틸 별 상호 연결 요구 – 의제는 신청 패키지의 일부로 전력 흐름 연구를 위임

유럽에서는, 대응 기준은 ]EN 50160 EV 충전에 대한 전압 품질과 다양한 IEC 61851 시리즈를 포함합니다. 로드 플로우 연구는 준수에 매우 필수적입니다.

미래 동향: 동적인 짐 교류 및 똑똑한 위탁

Grid-Aware 충전을 위한 실시간 로드 흐름

유통 자동화의 진보는 실시간 가까이에서 실행할 수 있는 로드 흐름 계산을 허용합니다. 충전 스테이션은 그리드 조건을 기반으로 충전 속도를 조정하기 위해 동적 로드 흐름 결과를 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 10 충전기의 함대는 전 단계에 최적화된 로드 배포로 인해 공급기 하중 초과 동안 30%의 전력을 공동으로 줄일 수 있습니다.

Power Electronics의 고휘도 모델링

차세대 로드 플로우 도구는 초빠른 충전기에서 사용되는 실리콘 카바이드 (SiC) 및 갤런 질화물 (GaN) 인버터의 상세한 모델을 통합하고 있습니다. 이 모델은 고조파 주입 및 일시적 응답을 캡처하고 더 정확한 그리드 통합 연구를 가능하게합니다.

Probabilistic 짐 교류

EV 충전 동작은 스토캐스틱이기 때문에, 확률적 인 하중 흐름 분석은 견인력을 얻고 있습니다. 최악의 경우 동시 충전을 섭취하는 대신 분석은 탄탄한 전압과 선적 분배를 생산하기 위해 수천 개의 Monte Carlo 시뮬레이션을 실행합니다. 유틸리티 사용은 현실적 인 용량 요구 사항을 설정하고 over-investment를 방지합니다.

더 깊은 다이빙을 위해 probabilistic 로드 플로우 방법, 이 ] EV 충전을 가진 분배 시스템에 있는 uncertainty 모델링에 IEEE 용지를 참조하십시오.

결론: Scalable Infrastructure에 대한 필수

로드 플로우 분석은 한 번의 체크 박스가 아닙니다. 모든 성공적인 EV 빠른 충전 프로젝트의 언더핀을 언더핀하는 연속 엔지니어링 프로세스입니다. 충전기 터미널에서 전압 품질을 보장하여 전력을 조절하는 그리드 안정성을 확보하여 이러한 연구는 비용이 많이 들며 빠른 배포를 가능하게합니다. 충전 전력 레벨 상승 및 네트워크가 denser를 성장함에 따라로드 플로우는 전력 시스템 계획의 백본을 유지하고 전기 이동성을 위해.

개발자, 유틸리티 및 규제 기관은 부하 흐름 방법론을 표준화하고, 공급 업체 데이터를 공유하고 분석 도구에 투자해야합니다. 결과는 안전하고 효율적이며 전기 차량의 질량 채택을 위해 준비되는 충전 인프라가 될 것입니다.

EV 인프라를 위한 배포 시스템 계획에 대한 추가적인 독서를 위해, U.S. Energy’s EV-Grid Interconnection Guide는 유틸리티 및 개발자를 위한 실질적인 권고를 제공합니다.]