Mit Blick auf die Probleme der geringen Leistungsaufnahme und des schwierigen Ladens in ländlichen Gebieten schlägt diese Arbeit die Strategie des Aufbaus integrierter optischer Speicher- und Ladestationen in ländlichen Gebieten vor und stellt die konkreten Anwendungsmethoden der Strategie vor.
Die Ergebnisse zeigen, dass der Bau von integrierten optischen Speicher- und Ladestationen in Städten die Effizienz des Stromverbrauchs deutlich verbessern und die Investitions- und Betriebskosten senken kann.
Die Bedeutung des Aufbaus integrierter optischer Speicher- und Ladestationen
Mit der steigenden Anzahl von Elektrofahrzeugen wächst auch der Bedarf an Ladekapazität. Wird dieser nicht adäquat gesteuert, führt dies zu erheblicher Energieverschwendung beim Ladevorgang und belastet unser Stromnetz stark. Der Bau von integrierten Ladestationen mit optischer Speicherung und Ladefunktion kann diese Probleme effektiv lösen.
Die integrierte Ladestation ist ein neuer Ladestationstyp, der Photovoltaik-Stromerzeugung und Energiespeichertechnologie in der Ladestation nutzt, um eine gute Lösung für das Laden von Elektrofahrzeugen zu bieten.
In diesem Modus kann der erzeugte Photovoltaikstrom direkt über das Stromnetz zur Ladestation übertragen werden und dort durch Laden der Batterie Strom für Elektrofahrzeuge bereitstellen. Energiespeichertechnologie bezeichnet den Einsatz von im Stromnetz verteilten Energiespeichern, die bei Bedarf Strom ins Netz einspeisen. Im Vergleich zu herkömmlichen Ladestationen kann die integrierte optische Speicher- und Ladestation die Betriebseffizienz des Stromnetzes deutlich verbessern.
Die integrierte Ladestation mit optischer Speicherung und Ladefunktion kann die Stromkosten und die Betriebskosten während des Ladevorgangs von Elektrofahrzeugen effektiv senken.
Bei diesem Modell werden PV- und Energiespeichersysteme so lange in Betrieb bleiben, bis das Stromnetz leer ist, und die während des Ladevorgangs von Elektrofahrzeugen erzeugte Ladung wird von integrierten Ladestationen gedeckt.
Für Anwender spart dieses Modell nicht nur Kosten, sondern reduziert auch effektiv Energieverschwendung. Im praktischen Betrieb erzielt die optische Speicher- und Ladestation durch optimierte Konfiguration und Zeitplanung maximale wirtschaftliche und soziale Vorteile.
Daher kann man sagen, dass die integrierte Ladestation für optische Speicherung und Ladung eine neue Art von Ladestation mit guten Entwicklungsperspektiven darstellt.
Analyse der aktuellen Situation beim Bau von Stromnetzen in ländlichen Gebieten
Stromnetzbau in Stadtgebieten
Derzeit befindet sich das Stromnetz in den ländlichen Gebieten unseres Landes noch im Stadium der traditionellen Netzstruktur, die hauptsächlich auf Freileitungen basiert. Die Automatisierung des Verteilungsnetzes, die Digitalisierung und der Einsatz anderer moderner Technologien sind unzureichend, und die meisten Städte und Dörfer sind noch immer ohne Strom. Es gibt fünf Probleme beim Aufbau des Stromnetzes in den ländlichen Gebieten unseres Landes.
1) Der niedrige Automatisierungsgrad der Verteilungsnetze in einigen Dörfern und Städten, das unvollkommene Automatisierungssystem der Verteilungsnetze und das Fehlen einer Echtzeitüberwachung und Frühwarnung des Verteilungsnetzbetriebs beeinträchtigen den normalen Betrieb des Automatisierungssystems der Verteilungsnetze in Dörfern und Städten ernsthaft.
2) In einigen ländlichen Gebieten ist der Versorgungsradius der Verteilungsleitung größer, was dazu führt, dass die Verteilungsleitung den Versorgungsradius nicht effektiv verkürzen kann.
3) Die Struktur des Verteilungsnetzes in einigen ländlichen Gebieten weist gravierende Alterungserscheinungen auf, und bei einigen Verteilungsleitungen gibt es sogar Probleme wie zu kleine Leiterquerschnitte, zu kleine Drahtdurchmesser und veraltete Geräte.
4) In einigen ländlichen Gebieten gibt es Probleme mit der Konfiguration der Blindleistungskompensation, wie z. B. unzureichende Gerätekapazität und Blindleistungskompensationskapazität.
5) Den Stromversorgungsunternehmen in einigen Dörfern und Städten mangelt es an einem wissenschaftlichen und vernünftigen Managementmechanismus, an Planungs- und Gestaltungsideen sowie an einer Analyse und Prognose des Stromverbrauchs auf Verbraucherseite.
Die Energiestruktur des Stadtgebiets
Die Energiestruktur in ländlichen Gebieten ist durch hohe Umweltverschmutzung, hohen Energieverbrauch und geringe Effizienz gekennzeichnet.
Mit der rasanten Entwicklung der chinesischen Wirtschaft und der damit einhergehenden Verbesserung des Lebensstandards der Bevölkerung steigt auch der Energiebedarf, was zu einem hohen Verbrauch fossiler Energieträger und damit zu einer zunehmenden Umweltverschmutzung führt.
In den letzten Jahren wurde die Energiestruktur in ländlichen Gebieten optimiert und modernisiert, und der Nutzungsgrad und die Menge an sauberer Energie haben deutlich zugenommen.
1) Die Belastbarkeit ländlicher Gebiete ist gering, und die Bewohner ländlicher Gebiete haben einen niedrigen Stromverbrauch und verwenden hauptsächlich elektrische Geräte mit geringem Stromverbrauch.
2) Die Anzahl der Elektrofahrzeuge (EVs) in ländlichen Gebieten nimmt zu. EVs werden hauptsächlich mit elektrischer Energie betrieben und nutzen das Stromnetz zur Bereitstellung von Hilfsenergie. Die Zunahme der EV-Anzahl führt zwangsläufig zu einem Anstieg der Stromlast.
3) Die Stromversorgung in ländlichen Gebieten ist unzureichend strukturiert. Aufgrund des geringen Stromverbrauchs, der einseitigen Stromversorgung und des Mangels an wissenschaftlich fundierter und durchdachter Planung und Konzeption kann der Strombedarf in ländlichen Gebieten nur schwer gedeckt werden.
4) Es gibt erhebliche Überlastungen im ländlichen Raum, in dem teilweise Probleme mit niedriger Spannung und veralteten Leitungen bestehen, was den sicheren und stabilen Betrieb des Stromnetzes ernsthaft beeinträchtigt.
Stromqualität des Verteilungsnetzes im Stadtgebiet
Die Stromqualität ist ein wichtiger Faktor für die Lebensqualität der Landbevölkerung und gleichzeitig eine der Hauptaufgaben von Energieversorgungsunternehmen. Aktuell ist die Stromqualität im Verteilungsnetz ländlicher Gebiete hauptsächlich durch drei Aspekte beeinträchtigt.
1) Die Spannungsabweichung im ländlichen Stromnetz ist groß, und bei einigen Nutzern tritt eine negative Spannungsabweichung auf.
2) Der Grad der Unsymmetrie der dreiphasigen Spannung im Verteilungsnetz liegt in einigen Dörfern und Städten außerhalb des Bereichs der nationalen Norm.
3) Es gibt gravierende dreiphasige Ungleichgewichte im Verteilungsnetz in ländlichen Gebieten, die zu Problemen mit der Stromqualität auf Verbraucherseite führen.
Fallstudie zum Bau einer integrierten optischen Speicher- und Ladestation
Um die wirtschaftliche Entwicklung ländlicher Gebiete besser zu fördern, treibt der Staat den Bau von Ladestationen für neue Energien energisch voran. Derzeit bestehen in unserem Land jedoch noch einige Probleme beim Bau solcher Ladestationen, beispielsweise die schwierige Standortwahl, die geringe Auslastung der Ladeeinrichtungen und die niedrige Ladeeffizienz.
Zu diesem Zweck hat unser Land den Bau von Ladestationen für Elektrofahrzeuge beschleunigt. Um das Problem der Elektrofahrzeugladung in ländlichen Gebieten zu lösen, können dort integrierte Ladestationen mit optischer Datenspeicherung und Ladefunktion errichtet werden.
Die integrierte Ladestation besteht aus drei Komponenten: einer Photovoltaikanlage, einem Energiespeichersystem und der Ladestation selbst. Beim Bau muss zunächst die Photovoltaikanlage errichtet werden, anschließend übernimmt das Energiespeichersystem das Laden der Elektrofahrzeuge.
Darüber hinaus ist es notwendig, in der Ladestation sowohl Wechselstrom- als auch Gleichstrom-Ladeanschlüsse einzurichten, um das Laden von Elektrofahrzeugen zu vereinfachen.
Insgesamt ist das wirtschaftliche Entwicklungsniveau ländlicher Gebiete relativ niedrig, weshalb die Kosten für den Bau integrierter Ladestationen für optische Speicher und Ladegeräte vergleichsweise gering sind. Am Beispiel einer Gemeinde, deren wirtschaftliches Niveau im Landesvergleich mittel ist, lässt sich dies verdeutlichen: Der Bau einer solchen Ladestation kann dort einen guten wirtschaftlichen Nutzen bringen.
1) Die Stadt selbst verfügt über ausreichend Lichtressourcen und Landressourcen, die vollständig genutzt werden können, um die integrierte Ladestation für Lichtspeicherung und -ladung zu errichten.
Bei der Planung einer integrierten optischen Speicher- und Ladestation sollten zunächst die geeigneten Baumaterialien und die geeignete Bauform ausgewählt und anschließend die örtlichen geografischen Gegebenheiten und klimatischen Bedingungen in die Planung einbezogen werden.
Aufgrund des kalten Klimas, des ausreichenden Lichts und der vergleichsweise größeren Landressourcen bietet sich die Stadt beispielsweise für den Bau einer integrierten Speicher- und Ladestation mit Photovoltaik-Anlagen an.
2) Die Photovoltaikanlage dient hauptsächlich dem Laden von Elektrofahrzeugen, während das Energiespeichersystem die elektrische Energie speichert. Photovoltaikanlage und Energiespeichersystem sollten beim Bau sinnvoll miteinander kombiniert werden.
Darüber hinaus ist es notwendig, die Kapazität und Anzahl der Energiespeicherbatterien im Energiespeichersystem angemessen festzulegen. Die Batteriekapazität sollte dem Ladebedarf des Elektrofahrzeugs entsprechen. Im Allgemeinen kann die Batteriekapazität anhand der Nutzungssituation, des Einsatzortes und der Marktnachfrage des Elektrofahrzeugs bestimmt werden. Auf dieser Grundlage sollten Ladezeit und Ladeeffizienz des Elektrofahrzeugs optimal ausgelegt werden.
3) Bei der integrierten Ladestation für optische Speicher und Ladeeinrichtungen muss auch die Konfiguration der verschiedenen Komponenten der Ladestation sinnvoll sein.
Beim Bau der integrierten Ladestation sollte darauf geachtet werden, qualitativ hochwertige und leistungsstarke Geräte auszuwählen, um Geräteausfälle zu vermeiden, die den normalen Betrieb der Ladestation beeinträchtigen könnten.
Darüber hinaus kann die intelligente Verwaltung von optischen Speichern und Ladestationen durch eine Verbesserung des Intelligenzgrades der Ladestationen realisiert werden.
4) Nach der Errichtung der integrierten Ladestation ist es notwendig, die Station abzunehmen und den Probebetrieb durchzuführen:
① Es sollte den nationalen Normen und den branchenspezifischen Akzeptanzstandards entsprechen;
② Ob die Konstruktion den lokalen Richtlinien und den Anforderungen der Nutzer für die Abnahme entspricht;
③ Die Ladestation sollte für den ordnungsgemäßen Betrieb abgenommen werden. Der Probebetrieb umfasst im Wesentlichen zwei Aspekte: ① Prüfung, ob die Ladestation den Ladestandards und zugehörigen Normen entspricht; ② Prüfung, ob die Ladestation den Sicherheitsbestimmungen und zugehörigen Normen entspricht.
Konfiguration der integrierten Ladesäulenkapazität für optische Speicher und Ladeeinrichtungen
Die Ladezeit eines Elektrofahrzeugs wird hauptsächlich durch die Leistung und die Ladezeit des Elektrofahrzeugs beeinflusst, d. h. durch die Ladezeit der Batterie und die Ladezeit der elektrischen Ladung.
Daher ist es notwendig, die Ladezeit anhand der Leistung des Elektrofahrzeugs abzuschätzen. Derzeit gibt es in unserem Land keinen einheitlichen Standard für Ladesäulen, und die Ladezeiten verschiedener Hersteller variieren stark. Daher können wir verschiedene Methoden zur Abschätzung der Ladezeit anwenden. Die Ladesäulen wurden entsprechend ihrer Ladezeiten in 4 Stunden, 12 Stunden und 16 Stunden eingeteilt.
Mit der oben beschriebenen Methode lässt sich die Ladezeit der Ladesäule abschätzen und die Ladezeit für Ladesäulen mit unterschiedlichen Kapazitätskonfigurationen ermitteln. Bei der Kapazitätsplanung der Ladesäulen sollten zudem die Bedürfnisse der ländlichen Bevölkerung und der Ladebedarf von Elektrofahrzeugen umfassend berücksichtigt werden.
Die unterschiedlichen Spannungspegel von Elektrofahrzeugen erfordern unterschiedliche Leistung, daher muss die Konfiguration der Ladestationsausrüstung den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
Unter normalen Umständen sind ländliche Bewohner mit Spannungsniveaus von 220 V und 110 V ausgestattet, daher müssen beim Bau von Ladestationen die Ladesäulen mit den entsprechenden Spannungsniveaus ausgestattet werden.
Nehmen wir die Provinz Anhui als Beispiel: Unter normalen Umständen liegen die Spannungen in ländlichen Wohngebieten zwischen 10 kV und 35 kV. Mit der zunehmenden Leistung von Elektrofahrzeugen und der Verkürzung der Ladezeit wird sich die durchschnittliche Ladezeit allmählich verringern.
Integriertes Projekt für optische Speicher- und Ladestationen
Analyse des wirtschaftlichen Nutzens
Die integrierte Ladestation bietet vier Leistungsstufen: 120 kW, 250 kW, 400 kW und 600 kW. Bei einer Leistung von 120 kW beträgt der interne Zinsfuß 10,24 % und die Amortisationszeit 3,65 Jahre.
Aufgrund der geringen Anzahl von Elektrofahrzeugen und des niedrigen Ladebedarfs in unserem Land können wir uns für ein Projekt mit geringer Kapazität zum Bau einer integrierten Ladestation entscheiden, um den aktuellen Ladebedarf von Elektrofahrzeugen in ländlichen Gebieten zu decken.
Aufbau einer integrierten optischen Speicher- und Ladestation
Technische Schwierigkeiten und Lösungen
Für die Weiterentwicklung integrierter optischer Speicher- und Ladestationen in ländlichen Gebieten müssen folgende technische Schwierigkeiten gelöst werden.
1) Die Planung und der Bau eines nutzerseitigen Energiespeichersystems. Die Planung und der Bau des nutzerseitigen Energiespeichersystems sind der Schlüssel zum Bau der integrierten optischen Speicher- und Ladestation in ländlichen Gebieten.
2) Die koordinierte Steuerung von Photovoltaik-Anlage und Ladesystem. Beim Bau integrierter Ladestationen in ländlichen Gebieten muss die Koordination und Steuerung zwischen Photovoltaik-Anlage und Ladesystem umfassend berücksichtigt werden. Die koordinierte Steuerung zwischen Photovoltaik-Anlage und Ladesystem umfasst im Wesentlichen zwei Aspekte:
Zum einen handelt es sich um die koordinierte Steuerung zwischen dem Photovoltaik-Stromerzeugungssystem und dem Energiespeichersystem, zum anderen um die koordinierte Steuerung zwischen dem Photovoltaik-Stromerzeugungssystem und dem Ladesystem.
Lade- und Entladeregler, Leistungsregler und andere Geräte können verwendet werden, um die Steuerung zwischen Photovoltaik-Stromerzeugungssystem und Energiespeichersystem zu koordinieren.
Wenn die Ausgangsleistung der Photovoltaikanlage nicht ausreicht, kann der Überschussstrom durch den Lade- und Entladeregler rechtzeitig an der Ladestation nachgeliefert werden. Der Leistungsregler kann verwendet werden, um die Photovoltaik-Erzeugungskapazität zu reduzieren und so ein Überladen zu vermeiden.
Darüber hinaus kann der Superkondensator zur Ladefunktion von Photovoltaik-Stromerzeugungsanlagen eingesetzt werden.
3) Netzgekoppelte Steuerungsstrategie für Ladestationen. Unter normalen Umständen führen kleine Stromnetze in ländlichen Gebieten zu Netzinstabilität. Um die Versorgungssicherheit in ländlichen Gebieten zu gewährleisten, müssen zahlreiche dezentrale Stromversorgungseinheiten im Stromnetz durch einen netzgekoppelten Regler gesteuert und verwaltet werden.
Gleichzeitig kann die dezentrale Stromversorgung über den netzseitigen Umrichter an das Stromnetz angeschlossen werden.
Darüber hinaus ist der Einsatz von Batterien, Superkondensatoren und anderen Geräten erforderlich, um eine koordinierte Steuerung der verteilten Stromversorgung zu erreichen.
4) Auslegung der Leistungsverteilungssteuerung der Ladestation. Im Allgemeinen kann bei unzureichender Speicherkapazität auf Nutzerseite überschüssige Leistung über einen bidirektionalen Wandler in die Ladestation eingespeist werden. Bei ausreichender Speicherkapazität auf Nutzerseite können Superkondensatoren zum Laden und Entladen der Photovoltaikanlage eingesetzt werden.
5) Betrieb, Wartung und Management von integrierten Ladestationen für optische Speicher und Ladung. Dies umfasst insbesondere die folgenden sieben Aspekte: ① Erstellung eines soliden Arbeitsplans; ② Intensivierung der Schulung des relevanten Personals; ③ Regelmäßige Inspektion und Wartung der Geräte; ④ Einrichtung und Verbesserung des Betriebsmanagementsystems der Ladestationen; ⑤ Regelmäßige Organisation und Durchführung verschiedener Schulungsmaßnahmen; ⑥ Einrichtung und Verbesserung des Betriebs- und Wartungsmechanismus der Ladestationen; ⑦ Rechtzeitige Behebung von Geräteausfällen usw.
In diesem Beitrag werden die Technologie und die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaik-Stromerzeugungs- und Energiespeicherprojekten analysiert. Es wird zu dem Schluss gekommen, dass der Bau einer integrierten Ladestation in ländlichen Gebieten realisierbar ist.
Das Programm bietet erhebliche wirtschaftliche und soziale Vorteile und erfüllt die Anforderungen der Entwicklung der Stromerzeugung aus neuen Energien im Rahmen des chinesischen „Doppelklimaziels“. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Technologien zur Erzeugung neuer Energien werden Photovoltaik- und Energiespeichertechnologien zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Daher sollte unser Land die Forschung an fortschrittlichen neuen Energieerzeugungstechnologien wie neuen Energiespeichertechnologien und Photovoltaik-Stromerzeugungstechnologien verstärken, um die Entwicklung der neuen Energieerzeugungsindustrie besser zu unterstützen.
