В данной статье, с целью решения проблем низкой нагрузки на энергосистему и трудностей с зарядкой в сельской местности, предлагается стратегия создания интегрированных оптических станций хранения и зарядки в сельских районах, а также описываются конкретные методы применения этой стратегии.
Результаты показывают, что строительство в городах станций комплексной зарядки с оптическими накопителями энергии может значительно повысить эффективность потребления электроэнергии, а также снизить инвестиционные и эксплуатационные затраты.
Важность создания интегрированных станций для хранения оптических данных и зарядки.
По мере роста числа электромобилей растет и спрос на зарядку. Неправильное управление этим процессом приведет к значительным потерям электроэнергии в процессе зарядки электромобилей, что создаст серьезную нагрузку на энергосистему. Создание интегрированных зарядных станций с оптическим накопителем и зарядным устройством может эффективно решить указанные проблемы.
Интегрированная зарядная станция — это новый тип зарядной станции, в которой технология фотоэлектрической генерации и хранения энергии применяется для обеспечения эффективного решения задачи зарядки электромобилей.
В этом режиме фотоэлектрическая энергия может напрямую передаваться на зарядную станцию через сеть, а затем, заряжая аккумулятор, обеспечивать электроэнергией электромобили; технология хранения энергии предполагает использование распределенного в сети оборудования для хранения энергии, которое по мере необходимости подает электроэнергию в сеть. По сравнению с традиционными зарядными станциями, интегрированная зарядная станция с оптическим накопителем и зарядным устройством может эффективно повысить эффективность работы энергосистемы.
Интегрированная зарядная станция, объединяющая оптическое хранение и зарядку, позволяет эффективно снизить стоимость электроэнергии и эксплуатационные расходы в процессе зарядки электромобилей.
В рамках этой модели фотоэлектрические системы и системы хранения энергии будут продолжать работать до тех пор, пока в сети не закончится электроэнергия, а заряд, генерируемый в процессе зарядки электромобилей, будет покрываться за счет интегрированных зарядных станций.
Для пользователей эта модель позволяет не только экономить средства, но и эффективно сокращать потери энергии. В процессе эксплуатации станция оптического хранения и зарядки может обеспечить максимальную экономическую и социальную выгоду за счет оптимизации конфигурации и управления расписанием.
Таким образом, можно сказать, что зарядная станция, объединяющая оптическое хранение данных и зарядку, представляет собой новый тип зарядных станций с хорошими перспективами развития.
Анализ текущей ситуации в строительстве электросетей в сельской местности.
Строительство электросетей в поселковых районах
В настоящее время сельская электросеть нашей страны все еще находится на стадии традиционной структуры, в основном за счет воздушных линий электропередачи, автоматизации распределительных сетей, цифровизации и применения других современных технологий, и большинство городов и деревень по-прежнему остаются без электричества. Существует пять проблем в строительстве электросетей в сельской местности нашей страны.
1). Низкий уровень автоматизации распределительной сети в некоторых деревнях и поселках, несовершенство системы автоматизации распределительной сети, а также отсутствие мониторинга в реальном времени и системы раннего предупреждения о работе распределительной сети серьезно влияют на нормальную работу системы автоматизации распределительной сети в деревнях и поселках.
2). В некоторых сельских районах радиус действия распределительной линии больше, что делает невозможным эффективное сокращение этого радиуса.
3). В некоторых сельских районах наблюдается серьезное старение структуры распределительной сети, а некоторые линии электропередачи даже имеют такие проблемы, как малое сечение проводников, малый диаметр проводов и старение оборудования.
4). В некоторых сельских районах существуют проблемы с настройкой компенсации реактивной мощности, такие как недостаточная мощность оборудования и мощность системы компенсации реактивной мощности.
5). В некоторых деревнях и городах предприятиям электроснабжения не хватает научно обоснованного механизма управления, идей планирования и проектирования, а также анализа и прогнозирования потребления электроэнергии со стороны потребителей.
Энергетическая структура территории поселка
Для энергетической структуры сельских районов характерны высокий уровень загрязнения, высокое энергопотребление и низкая эффективность.
В условиях стремительного развития экономики Китая уровень жизни населения продолжает расти, а спрос на энергию увеличивается, что приводит к значительному потреблению ископаемого топлива и, как следствие, к росту загрязнения окружающей среды.
В последние годы энергетическая структура в сельских районах была оптимизирована и модернизирована, а уровень использования и количество чистой энергии заметно возросли.
1). Нагрузочная способность сельских районов невелика, и жители сельской местности потребляют мало электроэнергии и в основном используют маломощные электроприборы.
2). Количество электромобилей (ЭМ) в сельской местности растет. ЭМ в основном работают на электроэнергии и используют электроэнергетическую систему для обеспечения вспомогательной энергии. Увеличение количества ЭМ неизбежно приведет к увеличению электрической нагрузки.
3). Структура электроснабжения в сельской местности нерациональна. Из-за низкого потребления электроэнергии, единой структуры электроснабжения и отсутствия научно обоснованного планирования и проектирования, удовлетворить спрос на электроэнергию в сельской местности сложно.
4). В сельской местности наблюдается серьезная перегрузка, в некоторых районах которой имеются проблемы низкого напряжения и изношенных линий электропередачи, что серьезно влияет на безопасную и стабильную работу энергосистемы.
Качество электроэнергии в распределительной сети в поселковой зоне
Качество электроэнергии является одним из важных факторов, влияющих на качество жизни сельских жителей, и одной из главных проблем, которые должны решать электроэнергетические предприятия. В настоящее время качество электроэнергии в распределительных сетях сельской местности сталкивается в основном со следующими тремя аспектами проблемы.
1). Отклонение напряжения в сельской электросети велико, и у некоторых потребителей наблюдается отрицательное отклонение напряжения.
2). Степень дисбаланса трехфазного напряжения в распределительной сети в некоторых деревнях и городах выходит за пределы допустимых значений, установленных национальным стандартом.
3). В распределительных сетях сельских районов наблюдаются серьезные явления трехфазного дисбаланса, что приводит к проблемам с качеством электроэнергии на стороне потребителя.
Пример проекта по созданию интегрированной станции для хранения оптических данных и зарядки.
В целях более эффективного содействия экономическому развитию сельских районов государство активно продвигает строительство новых станций зарядки электромобилей. В настоящее время в нашей стране все еще существуют некоторые проблемы в строительстве таких станций, например, трудности с размещением зарядных станций, низкая загрузка зарядных устройств, низкая эффективность зарядки.
С этой целью наша страна начала ускорять строительство зарядных станций для электромобилей. Для решения проблемы зарядки электромобилей в сельской местности можно построить интегрированную зарядную станцию, включающую оптические накопители и зарядные устройства.
Интегрированная зарядная станция состоит из трех частей: фотоэлектрической системы выработки электроэнергии, системы накопления энергии и зарядной станции. В процессе строительства необходимо сначала построить фотоэлектрическую систему выработки электроэнергии, а затем использовать систему накопления энергии для управления зарядкой электромобилей.
Кроме того, для удобства зарядки электромобилей на зарядной станции необходимо установить как зарядные устройства переменного, так и постоянного тока.
В целом, уровень экономического развития сельских районов относительно низок, поэтому стоимость строительства интегрированных зарядных станций для оптических накопителей и зарядных устройств сравнительно невелика. В качестве примера можно привести поселок, экономический уровень которого находится на среднем уровне по стране, и строительство интегрированной зарядной станции для оптических накопителей и зарядных устройств может принести значительную экономическую выгоду.
1). Сам город обладает достаточными энергетическими и земельными ресурсами, которые можно в полной мере использовать для строительства интегрированной зарядной станции, включающей в себя систему хранения и зарядки электроэнергии.
При проектировании интегрированной станции хранения оптического сигнала и зарядки следует сначала выбрать подходящие строительные материалы и конструктивную форму, а затем, с учетом местных географических и климатических условий, приступить к проектированию.
Например, в городе, благодаря холодному климату, достаточному освещению и относительно большим земельным ресурсам, можно использовать фотоэлектрические панели для создания интегрированной системы хранения и зарядки.
2). Фотоэлектрическая система в основном отвечает за зарядку электромобилей, а система хранения энергии — за хранение электроэнергии. Фотоэлектрическую систему и систему хранения энергии следует разумно комбинировать при строительстве.
Кроме того, необходимо разумно установить емкость и количество аккумуляторных батарей и накопителей энергии в системе хранения энергии. Емкость батарей должна устанавливаться в соответствии с потребностью электромобиля в зарядке. В целом, емкость батарей может определяться в зависимости от условий эксплуатации, местоположения и рыночного спроса на электромобили. На этой основе следует разумно спроектировать время и эффективность зарядки электромобиля.
3). Зарядная станция, объединяющая оптическое хранение данных и зарядку, также требует разумной конфигурации различного оборудования.
При строительстве интегрированной зарядной станции следует стремиться к выбору качественного оборудования со стабильной производительностью, чтобы избежать поломок и проблем, влияющих на нормальную работу зарядной станции.
Кроме того, интеллектуальное управление оптическими накопителями и зарядными устройствами, интегрированными в зарядную станцию, может быть реализовано за счет повышения уровня интеллектуальности зарядной станции.
4). После завершения строительства интегрированной зарядной станции необходимо провести приемку и пробную эксплуатацию станции:
① Для приемки он должен соответствовать национальным и отраслевым стандартам;
② Соответствует ли его строительство требованиям местной политики и требованиям пользователей к приемке;
③ Необходимо принять устройство в рабочем состоянии. Пробная эксплуатация включает в себя следующие два аспекта: ① Необходимо проверить соответствие зарядной станции стандартам зарядки и соответствующим нормам; ② Необходимо проверить соответствие зарядной станции правилам безопасности и соответствующим стандартам.
Конфигурация зарядной станции с интегрированной системой хранения и зарядки оптических устройств.
Время зарядки электромобиля в основном зависит от мощности и времени зарядки самого электромобиля, то есть от времени зарядки аккумулятора и количества заряженной электроэнергии.
Следовательно, необходимо оценивать время зарядки в зависимости от мощности электромобиля. В настоящее время в нашей стране нет единого стандарта для зарядных станций, и время зарядки зарядных станций разных марок значительно различается, поэтому мы можем использовать некоторые методы для оценки времени зарядки зарядных станций. Зарядные станции классифицируются по времени зарядки: 4 часа, 12 часов и 16 часов соответственно.
Согласно описанному выше методу, можно оценить время зарядки зарядной станции и получить время зарядки зарядной станции при различных конфигурациях мощности. При распределении мощности зарядных станций следует также в полной мере учитывать особенности сельских жителей и потребности в зарядке электромобилей.
Для электромобилей с разным напряжением требуется разная мощность, поэтому конфигурация оборудования зарядной станции определяется потребностями.
В обычных условиях сельские жители имеют напряжение 220 В и 110 В, поэтому при строительстве зарядных станций необходимо обеспечить наличие зарядных устройств соответствующего напряжения.
В качестве примера рассмотрим провинцию Аньхой. В обычных условиях напряжение в сельских жилых районах составляет 10 кВ и 35 кВ. С увеличением мощности электромобилей и сокращением времени зарядки среднее время зарядки будет постепенно уменьшаться.
Проект интегрированной станции оптического хранения и зарядки
Анализ экономических выгод
Интегрированная зарядная станция с четырьмя вариантами мощности: 120 кВт, 250 кВт, 400 кВт и 600 кВт. Установлено, что внутренняя норма доходности составляет 10,24%, а срок окупаемости — 3,65 года при мощности 120 кВт.
Ввиду небольшого количества электромобилей и низкого спроса на зарядку в нашей стране, мы можем выбрать проект малой мощности для строительства интегрированной зарядной станции, чтобы удовлетворить текущие потребности сельских районов в зарядке электромобилей.
Строительство интегрированной станции для хранения и зарядки оптических данных.
Технические трудности и решения
Для дальнейшего развития интегрированных систем оптического хранения данных и зарядных станций в сельской местности необходимо решить следующие технические проблемы.
1). Проектирование и строительство системы хранения энергии на стороне пользователя. Проектирование и строительство системы хранения энергии на стороне пользователя является ключевым моментом для создания интегрированной оптической станции хранения и зарядки в сельской местности.
2). Скоординированное управление системой фотоэлектрической генерации электроэнергии и системой зарядки. При строительстве интегрированной зарядной станции в сельской местности необходимо в полной мере учитывать координацию и управление между системой фотоэлектрической генерации электроэнергии и системой зарядки. Координационное управление между системой фотоэлектрической генерации электроэнергии и системой зарядки включает в себя два основных аспекта:
С одной стороны, это скоординированное управление между системой генерации фотоэлектрической энергии и системой хранения энергии, с другой стороны, это скоординированное управление между системой генерации фотоэлектрической энергии и системой зарядки.
Контроллеры заряда и разряда, регуляторы мощности и другие устройства могут использоваться для координации управления между фотоэлектрической системой выработки электроэнергии и системой хранения энергии.
Когда выходная мощность фотоэлектрической системы недостаточна, избыточная мощность может быть своевременно подпитана на зарядной станции контроллером заряда и разряда, а регулятор мощности может использоваться для снижения мощности фотоэлектрической системы, тем самым предотвращая перезарядку.
Кроме того, суперконденсатор может использоваться для реализации функции зарядки фотоэлектрического оборудования.
3). Стратегия управления зарядной станцией, подключенной к сети. В обычных условиях небольшие электросети в сельской местности приводят к нестабильности подключения к сети. Для обеспечения безопасности потребления электроэнергии в сельской местности большое количество распределенных источников питания в сети должно контролироваться и управляться контроллером, подключенным к сети.
Одновременно с этим, распределенный источник питания может быть подключен к электросети через преобразователь на стороне сети.
Кроме того, для обеспечения скоординированного управления распределенным электроснабжением необходимо использовать батареи, суперконденсаторы и другие устройства.
4). Проектирование системы управления распределением электроэнергии на зарядной станции. Как правило, когда емкость накопителя энергии на стороне пользователя недостаточна, избыточная мощность может быть добавлена на зарядную станцию через двунаправленный преобразователь, а когда емкость накопителя энергии на стороне пользователя достаточна, для зарядки и разрядки фотоэлектрического оборудования можно использовать суперконденсаторы.
5). Эксплуатация, техническое обслуживание и управление интегрированной зарядной станцией для оптических накопителей и зарядных устройств. В частности, это включает следующие семь аспектов: ① Разработка обоснованного плана работы; ② Повышение квалификации соответствующего персонала; ③ Регулярный осмотр и техническое обслуживание оборудования; ④ Создание и совершенствование системы управления эксплуатацией зарядной станции; ⑤ Регулярная организация и проведение различных обучающих мероприятий; ⑥ Создание и совершенствование механизма эксплуатации и технического обслуживания зарядной станции; ⑦ Своевременное реагирование на отказы оборудования и т. д.
В данной статье анализируются технологические и экономические аспекты проектов по производству электроэнергии с использованием фотоэлектрических систем и хранению энергии, и делается вывод о целесообразности строительства интегрированных зарядных станций в сельской местности.
Данная схема имеет значительные экономические и социальные преимущества и отвечает требованиям развития отрасли производства электроэнергии из возобновляемых источников в рамках цели «Двойного углеродного следа» в Китае. С непрерывным развитием технологий производства электроэнергии из возобновляемых источников, фотоэлектрические технологии будут получать все большее распространение, как и технологии хранения энергии.
Поэтому нашей стране следует активизировать исследования в области передовых новых технологий генерации энергии, таких как новые технологии хранения энергии и фотоэлектрические технологии, чтобы оказать большую поддержку развитию отрасли генерации энергии.
