Neden Load Flow Analysis EV Hızlı Yük İstasyonu Tasarımı için Kritik
Elektrikli araçlara (EV) küresel geçiş, elektriksiz bölgeye yönelik güç sistemi planlaması hızlandırıyor. Hızlı şarj istasyonları, bağlantı başına 150 kW ila 350 kW teslim, konsantre, dağıtım ağlarına geçici yükler getiriyor. Kapsamlı yük akış çalışmaları, hizmetler ve geliştiriciler risk gerilimi, dönüştürücü aşırı yükleme analizi güvenli, verimli ve ölçeklenebilir temel sağlar.
Bu makale, her istasyon geliştirme aşamasına nasıl yol açıyor – site seçimi ve ekipman bağlantı kurma ve kontingency planlamaya büyük ölçüde yön veriyor. Gerçek dünya metodolojilerini, düzenleyici kısıtlamalarları ve EV ekosistem için vazgeçilmez olan trendleri keşfedeceğiz.
EV Şarj Contexts'te Yük Akışının Temelleri
Bir Yük Akışı Çalışması Ne Anlamalı
Sabit devlet gerilimleri, mevcutlar, gerçek ve reaktif güç akışları ve bir ağdaki sistem kayıpları için bir yük akışı çalışması, analizin dakikalar içinde sıfırdan yüksek talepe kadar tahmin edebileceğiniz yüksek değişken yüklere sahip olması gerekir. Anahtar çıktılar şunları içerir:
- [FONT=0]Voltage profilleri[[Dönetici: 1 ) her otobüste, ANSI C84.1 A veya B standartlarına uygun olmasını sağlamak için.
- [FONT:0)Branch yükleme (bilinç, dönüştürücüler, değiştiriciler, değiştiriciler) termal aşırı yüklemeyi önlemek için.
- [FONT=0)Power faktörü[[Dönetici:0) ve reaktif güç gereksinimleri, özellikle de dış olmayan güç faktörü ile şarj edilebilirler için.
- [FONT:0) Sistem kayıpları operasyonel verimliliği ve maliyeti değerlendirmek için.
Hızlı yükleri Benzersiz Meydanlar
Konut Seviye 2 şarj cihazının aksine (7-19 kW), DC hızlı şarj cihazı (DC) büyük, doğrusal olmayan yükler olarak hareket eder. Şarj gücü elektronikleri harmoniklere enjekte edebilir, gerilim flicker'i rampalar oluşturabilir ve yakın bir güçle çalışırken önemli bir reaktif akım çizebilir: Geleneksel bir yük akışı modeli hesabı için dikkate alınmalıdır:
- Simultane şarj seansları (çeşitli faktörler yüksek güç şarj şarj cihazları için düşük).
- Battery state-of-charge effects – şarj cihazı tam şarja kadar sürekli güç çizebilir, sonra musluker.
- Tesis içi enerji depolama ve güneş nesli, bu da iki yönlü güç akışlarını tanıtmaktadır.
Yük Akışı Çalışmaları İstasyon Geliştirme Çalışma Akışı
Adım 1: Site Feaability ve Utility Interconnection Ekranlama
Bir yere taahhüt etmeden önce, geliştiriciler, faydalı yemleyici verileri kullanarak ön bir yük akış değerlendirmesini yapar. Çalışma, ortak darbe (PCC) noktasında mevcut kapasiteyi tanımlar (PCC) Mevcut dönüştürücü veya ikincil ağ eksikliği varsa, IEEE 1547 ve yerel tarife kuralları doğrulamaktadır.
Adım 2: Detaylı Elektrik Tasarımı
Uygun bir PCC ile, mühendisler güç sistemi yazılımlarında ayrıntılı tek satır diyagramı inşa ettiler (örneğin, ETAP, SKM, PSS/E). Yük akışı modeli içerir:
- Transformer engellenme, musluk ayarları ve derecelendirme
- Davranış ve Uzun
- Şarj gücü dönüşüm kayıpları ve reaktif güç özellikleri
- Tesis İçi nesil veya depolama stratejileri
Simülasyonlar birden fazla senaryo için çalışır: en kötü durumda eş zamanlı şarj, off-peak tabanline ve hata kontingency.The design must meet.FLT:0Condüksiyon drop) (tipik olarak% ≤5% at şarj terminali) ve [[Döner yüklemesi) sürekli görev için isim etiketinin% 100'ünü aşmamalıdır.
Grid Entegrasyon ve Gerilme Yönetmeliği
Baskı
Uzun ortalık, tezgahları şarj etmek için hizmet dönüştürücüden gelen çalışır, düşük gerilimin sınırların aşıldığı tam yerleri ortaya çıkarır. Solutions şunları içerir:
- Şefleri veya paralel yemleyicileri yukarı
- Frekans düzenleyicilerini yükleyin veya transformatörlerin artırılması
- Yerel kapasitör bankaları güç faktörü geliştirmek ve reaktif mevcut azaltmak için ekleyebilmek
- Aktif gerilim desteği ile şarj şarj şarj şarjları (örneğin, reaktif gücü absorbe edebilecek veya enjekte edebilecek dönüştürücüler)
Ultrasonik ve Substation Üzerine Etkisi
Hızlı şarj aleti, bir dağıtım beslemesini termal limitine itebilir. Yük akışı çalışmaları saatli yük profilleri (OpenDSS veya benzer araçlar) yardımcı hizmetler planı için:
- Transformer yükseltmeleri veya bitişik yemleyicilere transfer yükleme
- Üst ağ stres sırasında şarj edilen cevap programları talep etmek
- Arka talep için arka plandaki batarya depolama
AİLRAT:0)NREL çalışması[[Dönetici:0) Yüksek güç şarj koridorlarının yüksek performanslı şarj koridorlarının yük optimizasyonu olmadan, 10+ 350 kW şarj cihazının akışlarının akış optimizasyonları olmadan, yüklemeleri için iki yıl içinde besleme noktalarına neden olabilir. Proaktif analiz% 40 azaltılabilir.
Gerçek Dünya Vaka Çalışması: Karayolları Koridor Hızlı-Charging Network
Project Scope
Bir konsorsiyum 300 mil Interstate koridoru boyunca 12 hızlı şarj siteleri planladı, her biri 350 kW'daki 8 tezgahtan yoksundu. Yerel dağıtım şirketi (LDC) aynı anda 2.8 MVA'ya kadar devam edecekti.[Dönetici).
Load Finds
Çalışma, yaz öğleden sonraları sırasında karışık bir ticari işletmeye hizmet eden en büyük şarj şarj şarj cihazının% 85'inde yüklendiğini ortaya koydu; EV şarjı da bunu% 130'a kadar itti.
Mühendislik Çözümleri
Yük akış simülasyonları temelinde, mühendisler tavsiye etti:
- [FONT:0) 4.16 kV hizmet dönüştürücüler), iki en yüksek talep edilen sitede doğrudan yeni bir alt istasyon otobüsünden besleniyor.
- [0]On-site 500 kWh batarya tamponları [Dönetici:0) 3. siteye, zirveyi tıraş etmek, dönüştürücü yüklemeyi% 95 azalt.
- [FONT:0]Voltage düzenleme ekipmanları (adım-söpücü düzenleyiciler) 12.47 kV feeder'de uzun süren işlerin bilgelere neden olduğu.
- [FONT:0)Power faktör düzeltmesi[[Döneticileri her istasyonda PF >0.95'i korumak için kapasitörler kullanarak, reaktif mevcut minimum.
Son tasarım, tüm şarj seanslarında ±5% arasında şarj edilebilir gereksinimlerle karşılandı. Çalışma ayrıca mevcut müşterileri kesmeden inşaata bir fasing planı sağladı.
(Ayrıca bakınız:0)NREL'in yüksek güç şarj koridoru araştırmasını [Döneticileri için DYT:1).
Yenilenebilir Nesil ve Depolama
Birçok modern şarj istasyonu, yerinde güneş fotovoltaik ve batarya depolama içerir. Yük akışı analizi, iki yönlü güç akışları ile daha karmaşık hale gelir. Mühendisler model olmalıdır:
- Güneş nesli değişkenliği (bulut geçiciler, mevsimsel eğim)
- Battery şarj / diskleme (örneğin, düşük şebeke talebi sırasında şarj ve top şarj olayları sırasında şarj)
- ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
Properload akışı simülasyonu, güneş enerjisinin istasyon yüküne geçtiğinde, ters güç akışı dağıtım ekipman derecelendirmelerini aşmaz. Ayrıca depolama sisteminin gerilim desteği sağlayabileceği ve dönüştürücü stresi azaltabileceğini de doğrulamaktadır.
Düzenleme ve Standartlar Uyum
Kuzey Amerika'daki hızlı şarj istasyonları birden fazla kod ve standartlara uymalıdır. Yük akışı çalışmaları doğrudan uyum sağlar:
- [[0)NEC Madde 625[[Dönetici:0][Dönetici: Fazla koruma ve ekipman derecelendirmeleri
- [FONT:0)IEEE 1547[[Dönlendirilmiş enerji kaynaklarının bağlantılandırılması)
- [FONT:0]ANSI C84.1[[DÜT:1)[Döneticileri kullanmak için gerilim aralıkları
- [FONT:0)Utness-spiyoniyon gereksinimleri) - genellikle uygulama paketinin bir parçası olarak bir güç akışı çalışmasına izin verilir.
Avrupa'da, ilgili standartlar şöyledir: 0)EN 50160), gerilim kalitesi ve çeşitli IEC 61851 serisi için EV şarj için eşit derecede önemlidir.
Future Trends: Dynamic Load Flow and Smart Şarj
Gerçek-Zamanlı Yük Şems için Akış
Dağıtım otomasyonundaki ilerlemeler, gerçek zamanlı olarak çalıştırmak için akış hesaplamalarına izin verir. Şarj istasyonları, şebeke koşullarına göre şarj oranları ayarlama için dinamik yük akış sonuçlarını kullanabilir. Örneğin, 10 şarj cihazı filosu, bir besleme aşırı yükleme sırasında% 30 oranında kolektif olarak azaltılabilir, gecikmeler ile en azalabilir.
Yüksek kaliteli Güç Elektronik Modeli
Sonraki nesil yük akış araçları, daha doğru ağ entegrasyonu çalışmaları sağlayan ayrıntılı silikon ışıma modelleri (SiC) ve galium nitride (GaN) inverterleri içerir.Bu modeller harmonik enjeksiyon ve geçici yanıt alır.
Olasılıksal Yük Akışı
EV şarj davranışı stochastic olduğundan, olasılıksal yük akış analizi, aynı anda şarj edilmiş bir şarj yerine, analiz olasılıksal gerilim ve yükleme dağıtımlarını üretmek için binlerce Monte Carlo simülasyonu çalıştırmaktadır. Utilities bunu gerçekçi kapasite gereksinimleri belirlemek ve aşırı yüklemeden kaçınmak için kullanır.
Daha derin bir şekilde olasılıksal yük akışı yöntemlerine atfedin, buETHFLT:0) EV şarjı ile dağıtım sistemlerinde belirsizlik modelleme üzerine kağıt ).
Sonuç: Temel olarak Scalable Altyapısı
Yük akışı analizi, şebeke stabilitesini düzenleyicilere kanıtlamak için şarj etmek ve daha hızlı dağıtım sağlamak için şarj etmek için sürekli bir mühendislik sürecidir.Sürekli hızlı şarj projesi için her başarılı EV hızlı şarj projesini destekleyen yük akışı işlemidir.
Geliştiriciler, hizmetler ve düzenleyiciler, yük akış metodolojilerini standartlaştırmaya, yemleyici verileri paylaşmalı ve analiz araçlarına yatırım yapmalıdır. Sonuç, güvenli, verimli ve elektrik araçların toplu olarak kabul edilmesi için hazır olan bir şarj altyapısı olacaktır.
[FONT=0) EV altyapısı için dağıtım sistemi planlaması hakkında ek okuma için, [[U.S. Enerji EV-Grid Interconnection Guide) için pratik öneriler sunar.