Con el rápido aumento en la popularidad de los NEV, la demanda de carga comunitaria por parte de los usuarios de EV ha aumentado. El método de carga desordenado tradicional no solo arriesga sobrecargar la red eléctrica durante las horas pico, sino que también interrumpe el suministro eléctrico residencial. Por lo tanto, ha surgido el concepto de carga ordenada, revolucionando la gestión de la red y mejorando la eficiencia, inteligencia y organización de la carga de NEV.

La carga ordenada se refiere a la práctica de guiar y controlar la carga de vehículos eléctricos a través de medios económicos o tecnológicos. Su objetivo es satisfacer las demandas de carga de vehículos eléctricos mientras se "recortan los picos y se llenan los valles" de la curva de carga de la red eléctrica. Al hacerlo, reduce la necesidad de capacidad adicional de generación de energía, asegurando un desarrollo armonioso entre la industria de vehículos eléctricos y la red eléctrica.

Por lo tanto, la carga ordenada es un enfoque de carga inteligente que optimiza la programación de las estaciones de carga, teniendo en cuenta factores como la carga de la red, la demanda de carga y los precios de la electricidad.

En términos de aplicación, las estaciones de carga públicas, los parques industriales, las autopistas y otros escenarios típicamente requieren carga rápida y de alta potencia debido a la naturaleza sensible al tiempo del uso. En contraste, las áreas residenciales y los estacionamientos de lugares de trabajo ofrecen más flexibilidad en el tiempo de carga. Estos últimos escenarios son ideales para implementar una carga ordenada, ya que los usuarios generalmente tienen requisitos de carga menos urgentes.

Optimización de Carga de Red: La carga ordenada puede optimizar la carga de la red eléctrica, realizar el afeitado de picos de carga y el llenado de valles, no solo reducir efectivamente la presión de suministro eléctrico durante las horas pico de la red eléctrica y disminuir la fluctuación de la carga de la red eléctrica, sino también satisfacer las necesidades normales de producción y vida de los usuarios, lograr la transición suave de la carga eléctrica y mejorar la estabilidad y seguridad del sistema eléctrico.

Gestión Eficiente de la Energía: En comparación con la potencia de salida fija de las estaciones de carga tradicionales, la potencia de salida de las estaciones de carga ordenadas se puede ajustar de manera flexible dentro de un cierto rango. Esta adaptabilidad permite una utilización de energía más eficiente, atendiendo a diversas necesidades de carga.

Transformación de hardware

Módulo de activación del vehículo: asegurando que todos los vehículos de carga estén equipados con módulos de activación, lo cual es un requisito previo para una carga ordenada.

Interfaz de comunicación y protocolo: Las estaciones de carga deben estar equipadas con interfaces de comunicación y protocolos capaces de transmitir información de control. Es posible que el hardware necesite ser modificado para soportar un intercambio de datos más eficiente.

Enrutadores de energía: Los enrutadores de energía permiten funciones de gestión de carga y capacidades de interrupción remota, facilitando la comunicación entre plataformas locales y basadas en la nube.

Carga óptima en el área de la estación: Bajo un modelo de precio de electricidad de uso fijo, las pilas de carga son controladas de forma remota a través de medidores de electricidad para minimizar los costos económicos.

Carga inteligente para la optimización de estaciones: Al ajustar los precios de operación, se incentiva a los usuarios a elegir períodos de carga fuera de pico, asegurando un proceso de carga estable.

Carga inteligente para la optimización de la red: Este enfoque requiere algoritmos de optimización sofisticados para equilibrar la estabilidad de la red, el consumo de nuevas energías y la viabilidad económica del sistema eléctrico.

Construcción de la Plataforma

Plataforma de servicio inteligente: Establecer plataformas de servicio inteligente para estaciones de carga proporciona soporte de extremo a extremo, desde la planificación y gestión hasta las operaciones diarias, mejorando así la calidad y eficiencia general de los servicios de carga.

Apoyo de Políticas y Madurez Tecnológica

Apoyo de políticas: Los gobiernos a nivel nacional y local deben continuar emitiendo políticas que promuevan la carga inteligente y ordenada, así como la interacción vehículo-red (V2G).

Tecnología madura: Con los avances de la tecnología, como la mejora de la tecnología de baterías y la tecnología de carga de vehículos eléctricos, la carga ordenada será más eficiente y económica.

Factores que afectan la carga inteligente y ordenada

Las características de carga de la red eléctrica varían según la región: Por ejemplo, en Shanghái, China, el verano presenta un aumento significativo en la demanda máxima de energía, lo que ejerce presión sobre el suministro eléctrico. Por lo tanto, hay una gran demanda de flexibilidad en la interacción vehículo-red.

Políticas de precios de electricidad: Las políticas de precios de electricidad en varios lugares tienen un impacto importante en la implementación de una carga inteligente y ordenada. La tarifa de electricidad por horas de uso en Shanghái, con sus sustanciales diferencias de precios entre picos y valles, fomenta efectivamente la participación de los propietarios de vehículos eléctricos en actividades de equilibrado de la red.

Diseño de la infraestructura de carga: El diseño de la infraestructura de carga debe coordinarse con la planificación de la red eléctrica. En el "Décimo Plan de Desarrollo Quinquenal para Instalaciones de Carga (Reemplazo) en Shanghái", Shanghái ha definido el objetivo de construcción y el diseño de la infraestructura de carga, exigiendo que la infraestructura de carga de la ciudad debe satisfacer la demanda de 1.25 millones de vehículos eléctricos de nueva energía en 2025.

Nivel inteligente de las instalaciones de carga: La carga inteligente y ordenada requiere que las instalaciones de carga tengan un alto nivel de inteligencia y realicen una interacción en tiempo real con la red eléctrica. Shanghái promueve la interconexión de la infraestructura de vehículos eléctricos y mejora el nivel inteligente y la capacidad de control colaborativo de las instalaciones de carga.

Comportamiento y Demandas del Usuario Los usuarios en diferentes regiones tienen diferentes comportamientos y demandas de carga. La carga inteligente y ordenada necesita considerar los hábitos y demandas de carga de los usuarios. El período de carga de los propietarios de vehículos eléctricos en Shanghái tiende a estar concentrado. Si se superpone al período de carga máxima de la red eléctrica, tendrá un impacto en la operación segura de la red eléctrica.

Apoyo político y mecanismo de incentivos: El apoyo político y los mecanismos de incentivos son muy importantes para la promoción de la carga inteligente y ordenada. A través de documentos políticos, Shanghái ha implementado la política de precios de electricidad por horas de uso y ha llevado a cabo continuamente la respuesta a la demanda de energía, lo que ha proporcionado condiciones para la interacción entre vehículos y redes.

Normas y especificaciones técnicas: Las normas y especificaciones técnicas unificadas son la base para la implementación de una carga inteligente y ordenada. Por ejemplo, Shanghái, China, emitió los Requisitos Técnicos para la Carga Inteligente y la Respuesta Interactiva de Pilas de Carga Inteligente para vehículos eléctricos, que estipulan los escenarios aplicables, los requisitos generales, los requisitos de carga inteligente, los requisitos de respuesta interactiva y los requisitos de interacción de la plataforma para la carga inteligente y la respuesta interactiva de pilas de carga inteligente para vehículos eléctricos.

La seguridad y la fiabilidad La carga inteligente y ordenada necesita garantizar la seguridad y la fiabilidad del proceso de carga. En la práctica de la interacción vehículo-red en Shanghái, se ha verificado la capacidad de respuesta de diversas instalaciones de carga y reemplazo, como las públicas y las de residentes, y se pueden obtener beneficios considerables.

Análisis económico: La economía es el factor clave para la promoción a gran escala de la carga inteligente y ordenada. El análisis económico de la interacción vehículo-red en Shanghái muestra que todo tipo de infraestructura de carga y reemplazo, como la pública y la de residentes, tiene la capacidad de responder y puede obtener beneficios considerables.

Diferencias entre la carga ordenada y la carga desordenada

La principal diferencia entre la carga ordenada y la carga desordenada radica en si el comportamiento de carga de los vehículos eléctricos (EVs) es gestionado y regulado para lograr un uso de energía más razonable y eficiente. Las siguientes son las diferencias específicas entre ellos:

Gestión de carga

Carga ordenada: a través de medios técnicos y medidas económicas, guiar y controlar los vehículos eléctricos (EV) para que se carguen en el momento más adecuado. Esto generalmente implica el uso de un sistema de control de carga inteligente para optimizar el tiempo de carga y la potencia de acuerdo con la carga de la red y la fluctuación del precio de la electricidad.

Carga desordenada: El tiempo de carga de los vehículos eléctricos (EV) está completamente determinado por los propios propietarios, y no existe una estrategia de gestión unificada, lo que puede llevar al desperdicio de recursos energéticos o a la inestabilidad de la red eléctrica durante la carga máxima.

Influencia de la red eléctrica

Carga ordenada: Puede ayudar a reducir el pico de carga de la red eléctrica, disminuir la presión del sistema eléctrico y mejorar la estabilidad y fiabilidad de la red eléctrica al organizar la carga durante el período de baja demanda de energía.

Carga desordenada: Puede empeorar la demanda en horas pico, aumentando la carga sobre la red y potencialmente elevando los costos de generación de energía y la inversión en infraestructura.

Beneficios Económicos

Carga ordenada: Al cargar durante el período de bajo precio de electricidad, los usuarios pueden ahorrar en el costo de carga. Además, también puede mejorar la tasa de utilización del equipo de la red eléctrica, lo que ayudará a reducir el costo general de suministro de electricidad a largo plazo.

Carga desordenada: Los usuarios pueden incurrir en facturas de electricidad más altas al cargar durante las horas pico, cuando los precios suelen estar elevados.

Aplicación de Tecnología

Carga ordenada: Depende de la avanzada tecnología IoT y la estrategia de red inteligente, como el ajuste automático de las estaciones de carga, la reserva y el ajuste de los planes de carga de los usuarios, etc.

Carga desordenada: No requiere intervención técnica especializada, ya que las decisiones de carga son puramente impulsadas por el usuario.

Estado de la investigación sobre la carga ordenada

Investigación en China

En China, con el rápido desarrollo de los vehículos eléctricos (EVs), la investigación relacionada también se está profundizando. Los esfuerzos actuales se centran en:

Gestión de Carga Basada en Precios: Utilizando incentivos de precios de electricidad para fomentar la carga durante períodos de baja carga de la red, suavizando así la curva de carga.

Servicios centrados en el usuario: Priorizando las necesidades de carga del usuario, como las preferencias de tiempo y potencia. Esto incluye la expansión de la red de estaciones de carga rápida y lenta y la provisión de soluciones de carga personalizadas a través de sistemas de gestión inteligente.

Planificación de Infraestructura: Considerando la tendencia de desarrollo futuro de los vehículos eléctricos (EVs), planificar racionalmente la distribución y capacidad de las instalaciones de carga. Por ejemplo, de acuerdo con el número de EVs en la región, la demanda de carga y otros factores, se lleva a cabo la distribución y planificación de las estaciones de carga para mejorar la tasa de utilización de las estaciones de carga. Sin embargo, persisten desafíos, como estándares técnicos inconsistentes, baja participación de los usuarios y una gestión colaborativa compleja entre múltiples partes interesadas.

Progreso de la investigación en el extranjero

En la actualidad, los países extranjeros han obtenido algunas experiencias avanzadas y resultados de investigación en la estrategia de control de carga ordenada de las instalaciones de carga bajo restricciones de optimización multiobjetivo. Algunos países han logrado un control y optimización efectivos de la carga de vehículos eléctricos a través de la tecnología de redes inteligentes y un sistema avanzado de gestión de carga, utilizando análisis de big data y modelos de pronóstico para ajustar dinámicamente los parámetros de carga. Además, la investigación en curso se centra en desarrollar tecnologías de carga innovadoras, como la carga inalámbrica y rápida, para satisfacer las diversas necesidades de los usuarios.

Interacción Vehículo - a - Red y Carga Ordenada

En los últimos años, los gobiernos nacionales y locales han emitido numerosas políticas para mejorar las capacidades de interacción vehículo-red en la infraestructura de carga. Las empresas de la red eléctrica también están explorando activamente la práctica específica de interacción entre los vehículos de nueva energía (NEVs) y la red eléctrica.

La interacción entre la red del vehículo completo pasará por varias etapas, desde el modo de carga desordenado que no considera la influencia en la red eléctrica al principio, hasta la profunda integración de la red de transporte y la red eléctrica. Teniendo en cuenta factores como las políticas de apoyo, los hábitos de los usuarios, el estado técnico, la ecología industrial, entre otros, en al menos tres años, la carga ordenada (V1G) es el esquema más comercialmente viable, y el esquema de reconstrucción de estaciones también toma esto como objetivo de implementación.

Desde la perspectiva de garantizar la seguridad de la red eléctrica, el esquema propone el plan de construcción de estaciones de carga ordenadas, centrándose en la transformación del equipo de hardware, la regulación y la estrategia de operación, así como en la plataforma de información. Al integrar redes de distribución, pilas de carga, vehículos y baterías, estas estaciones están equipadas para llevar a cabo operaciones de carga ordenadas de manera efectiva.

Punto de Carga Ordenado

Definir la pila de carga ordenada, que es diferente de la potencia de salida fija de la pila de carga de CA tradicional de 7 kW. La potencia de salida de la pila de carga ordenada varía de 1.3 kW a 7 kW. Todo el proyecto toma el sistema de energía inteligente de la Red Estatal como la estación principal. Bajo la condición de que la red eléctrica no se modifique y no se afecte el consumo normal de electricidad de los residentes en la comunidad, se formula un plan de carga ordenada de acuerdo con el principio de "primer llegado, primer cargado, y carga reservada". La "inteligencia" de la pila de carga ordenada radica en que, una vez que la carga eléctrica de la comunidad es demasiado grande, la pila de carga ajustará la secuencia de tiempo de carga o reducirá automáticamente la potencia de salida de acuerdo con la estrategia de control de la estación principal, para dar prioridad a garantizar el consumo normal de electricidad de los residentes. Al mismo tiempo, la pila de carga también puede cargarse de forma independiente durante el período de bajo precio de electricidad de acuerdo con la estrategia de carga inteligente, lo que reduce el costo de carga y ahorra el tiempo de espera para el propietario.

Diferencias con los puntos de carga ordinarios: Los puntos de carga ordenados cuentan con un mecanismo de espera que asigna tiempo de carga para los vehículos eléctricos según las necesidades de los usuarios, reduce el tiempo de espera de los vehículos durante la carga y mejora la eficiencia de carga. Los puntos de carga ordinarios carecen de este mecanismo, y el posible problema de congestión debe ser resuelto por el propietario mismo.

Características amigables para el usuario: Las pilas de carga ordenadas proporcionan información en tiempo real, como el número de vehículos en espera y la disponibilidad de pilas, lo que permite a los usuarios planificar su carga de manera más efectiva.

Limitaciones de los Pilares de Carga Ordinarios: La ausencia de un sistema de colas en los pilares de carga ordinarios resulta en tiempos de espera más largos y horarios de carga impredecibles, lo que requiere que los usuarios confíen en su propio juicio o en asistencia externa.