Con las ventas de vehículos de nueva energía aumentando exponencialmente, la demanda de los propietarios de vehículos de nueva energía por la supercarga se ha disparado y ha llegado la era de la supercarga. Es urgente añadir equipos de supercarga a las estaciones de carga tradicionales. La construcción a gran escala de infraestructura de carga y la transformación de las estaciones de carga han impactado y gravado seriamente la red eléctrica existente. Al mismo tiempo, es difícil aumentar la capacidad de las estaciones de carga, el costo de inversión es alto y existen demasiadas incertidumbres.

Factores como el bajo factor de potencia y problemas frecuentes de calidad de energía como armónicos causados por estaciones de carga tradicionales durante su operación han hecho que la instalación de almacenamiento de energía en estaciones de carga sea la opción principal.

Una estación de carga con almacenamiento de energía es una infraestructura de carga inteligente que integra generación de energía fotovoltaica, sistema de almacenamiento de energía y pilas de carga para vehículos eléctricos. Su función principal es lograr la utilización eficiente de energía limpia y la estabilidad del suministro eléctrico a través del almacenamiento de energía y la configuración óptima.

En comparación con la estación de carga tradicional de un solo tipo, este tipo de estación tiene ventajas significativas como fuentes de energía múltiples complementarias, ahorro de energía y protección del medio ambiente, reducción de picos y llenado de valles. En el proceso de operación real, los beneficios económicos y sociales se pueden maximizar mediante la optimización de la configuración y la gestión de despacho.

Reducir los costos operativos. Actualmente, se adopta el método de cálculo de precios de electricidad por tiempo de uso en todo el país. Al configurar el almacenamiento de energía, la carga durante las horas de menor demanda y la descarga durante las horas pico puede reducir el consumo de electricidad pico y disminuir los costos de electricidad. Al mismo tiempo, después de configurar el almacenamiento de energía, el flujo de tráfico de la estación puede aumentar al reducir la tarifa de servicio durante las horas pico. Algunas estaciones están equipadas con generación de energía fotovoltaica, y la energía fotovoltaica se almacena espontáneamente para su propio uso, de modo que la electricidad almacenada se pueda utilizar durante las horas pico para reducir los costos de electricidad. La configuración del almacenamiento de energía también permite la participación en la respuesta de la demanda de la red eléctrica, ayudando a la red eléctrica a realizar la regulación de picos y frecuencia, obteniendo ingresos. En el futuro, también puede participar en la transacción del mercado spot de electricidad, con diversas fuentes de ingresos y perspectivas prometedoras.

Expansión de capacidad virtual. Está en línea con la detección de capacidad de potencia y distribución en todas las condiciones climáticas; la potencia de carga y descarga del almacenamiento de energía se adapta dinámicamente a la demanda de potencia de la estación. El super almacenamiento y la carga están integrados, asegurando una carga rápida sin preocupaciones.

Mejorar la calidad de la energía. Cuando la estación de carga está equipada con almacenamiento de energía, en situaciones como cuando el transformador está sobrecargado, la energía se raciona, o la carga es imposible debido a un corte de energía, puede mejorar la calidad de la energía y mantener el funcionamiento normal de la estación de carga.

Subescenario de Aplicaciones de Almacenamiento de Energía en Estaciones de Carga

Desde el lado de la generación de energía, los usuarios finales de la demanda de almacenamiento de energía son las centrales eléctricas. Debido a los diferentes impactos de diversas fuentes de energía en la red eléctrica y la desincronización dinámica entre la generación y el consumo de energía causada por cargas impredecibles, existen muchos tipos de demanda de almacenamiento de energía en el lado de la generación de energía, incluyendo seis escenarios como el desplazamiento temporal de energía, unidades de capacidad, seguimiento de carga, modulación de frecuencia del sistema, capacidad de reserva y conexión a la red de energía renovable.

El desplazamiento temporal de energía logra la reducción de picos y el llenado de valles de la carga eléctrica a través del almacenamiento de energía, es decir, la central eléctrica carga la batería durante el período de baja demanda de la carga eléctrica y libera la electricidad almacenada durante el período de alta demanda de la carga eléctrica. Además, también es un desplazamiento temporal de energía almacenar la energía eólica y solar recortada de energía renovable y luego trasladarla a otros períodos de tiempo para la conexión a la red. El desplazamiento temporal de energía es una aplicación típica basada en energía, que no tiene requisitos estrictos para el tiempo de carga y descarga y amplios requisitos para la potencia de carga y descarga. Sin embargo, la frecuencia de aplicación del desplazamiento temporal de energía es relativamente alta, más de 300 veces al año, debido a la carga eléctrica de los usuarios y las características de generación de energía renovable.

Debido a las diferencias en la carga eléctrica en diferentes períodos de tiempo, las unidades de energía de carbón necesitan asumir capacidades de regulación de carga máxima. Por lo tanto, es necesario reservar una cierta capacidad de generación para las cargas máximas correspondientes, lo que hace que las unidades de energía térmica no puedan alcanzar su capacidad máxima y afecta la economía de la operación de la unidad. El uso del almacenamiento de energía puede cargar durante el período de baja carga eléctrica y descargar durante el período de carga eléctrica máxima para reducir la carga máxima. Aprovechando el efecto de sustitución del sistema de almacenamiento de energía para liberar las unidades de capacidad de carbón, mejorando así la tasa de utilización de las unidades de energía térmica y aumentando su eficiencia económica. La unidad de capacidad es una aplicación típica basada en energía, que no tiene requisitos estrictos para el tiempo de carga y descarga y amplios requisitos para la potencia de carga y descarga. Sin embargo, debido a la carga de potencia de los usuarios y las características de generación de energía renovable, la frecuencia de aplicación del desplazamiento de tiempo de capacidad es relativamente alta, alrededor de 200 veces al año.

El seguimiento de carga es un servicio auxiliar que se ajusta dinámicamente para lograr un equilibrio en tiempo real para la carga que cambia lentamente y la que cambia constantemente. La carga que cambia continuamente y con cambios lentos se puede dividir además en carga base y carga de rampa según la situación real de operación del generador, y el seguimiento de carga se aplica principalmente a la carga de rampa, es decir, ajustando la salida, la tasa de rampa de las unidades de energía tradicionales se minimiza tanto como sea posible, permitiendo una transición suave al nivel de instrucción de despacho. En comparación con las unidades de capacidad, el seguimiento de carga requiere un tiempo de respuesta de descarga más alto, y el tiempo correspondiente debe ser de minutos.

El cambio en la frecuencia tendrá un impacto en la operación segura y eficiente y en la vida útil de los equipos de generación de energía y eléctricos. Por lo tanto, el ajuste de frecuencia es muy importante. En la estructura energética tradicional, el desequilibrio energético a corto plazo de la red eléctrica se ajusta mediante unidades tradicionales (principalmente energía térmica e hidroeléctrica en China) respondiendo a las señales AGC. Con la conexión a la red de nuevas fuentes de energía, la volatilidad y la aleatoriedad de la energía eólica y solar han intensificado el desequilibrio energético a corto plazo de la red eléctrica en un corto período de tiempo. Las fuentes de energía tradicionales (especialmente la energía térmica) van a la zaga en la respuesta a las instrucciones de despacho de la red eléctrica debido a su lenta modulación de frecuencia, y a veces habrá acciones erróneas como ajustes inversos, por lo que no pueden satisfacer la nueva demanda. En comparación, la velocidad de modulación de frecuencia del almacenamiento de energía (especialmente el almacenamiento de energía electroquímica) es rápida, y la batería se puede cambiar de forma flexible entre los estados de carga y descarga, lo que la convierte en un recurso de modulación de frecuencia muy bueno.

En comparación con el seguimiento de carga, el componente de carga de la modulación de frecuencia del sistema cambia en minutos y segundos, lo que requiere una mayor velocidad de respuesta (generalmente respuesta en segundos), y el método de ajuste del componente de carga es generalmente AGC. Sin embargo, la modulación de frecuencia del sistema es una aplicación de potencia típica, que requiere una carga y descarga rápidas en poco tiempo, y requiere una alta tasa de carga y descarga cuando se utiliza almacenamiento de energía electroquímica, lo que acortará la vida útil de algunos tipos de baterías y, por lo tanto, afectará su economía.

La capacidad de reserva se refiere a la reserva de potencia activa reservada para garantizar la calidad de la energía y la operación segura y estable del sistema en caso de emergencia, además de satisfacer la demanda de carga esperada. Generalmente, la capacidad de reserva necesita ser del 15-20% de la capacidad normal de suministro de energía del sistema, y el valor mínimo debe ser igual a la capacidad de la unidad con la mayor capacidad instalada en el sistema. Dado que la capacidad de reserva es para emergencias, la frecuencia de operación anual es generalmente baja. Si la batería se utiliza como servicio de capacidad de reserva por sí sola, la economía no puede ser garantizada, por lo que es necesario compararla con el costo de la capacidad de reserva existente para determinar el efecto de sustitución real.

Debido a las características aleatorias e intermitentes de la generación de energía eólica y fotovoltaica, la calidad de la energía es peor que la de la energía tradicional. Dado que la fluctuación de la generación de energía renovable (fluctuación de frecuencia, fluctuación de salida, etc.) varía desde unos pocos segundos hasta varias horas, existen aplicaciones tanto de potencia como de energía, que generalmente se pueden dividir en tres tipos: cambio de tiempo de energía de la energía renovable, solidificación de la capacidad de generación de energía renovable y suavizado de la salida de energía renovable. Por ejemplo, para resolver el problema del rechazo de luz en la generación de energía fotovoltaica, es necesario almacenar la electricidad restante generada durante el día para descargarla por la noche, lo que pertenece al cambio de tiempo de energía de la energía renovable. Para la energía eólica, debido a la imprevisibilidad del viento, la salida de la energía eólica fluctúa considerablemente y necesita ser suavizada, por lo que se utiliza principalmente una aplicación basada en potencia.