با افزایش تصاعدی فروش خودروهای انرژی نو، تقاضای مالکان خودروهای انرژی نو برای شارژ فوق سریع (سوپر شارژ) به شدت افزایش یافته و عصر شارژ فوق سریع فرا رسیده است. افزودن تجهیزات شارژ فوق سریع به ایستگاه‌های شارژ سنتی امری ضروری است. ساخت و ساز در مقیاس بزرگ زیرساخت‌های شارژ و تحول ایستگاه‌های شارژ به طور جدی بر شبکه برق موجود تأثیر گذاشته و بار سنگینی بر آن تحمیل کرده است. در عین حال، افزایش ظرفیت ایستگاه‌های شارژ دشوار است، هزینه سرمایه‌گذاری بالا است و عدم قطعیت‌های زیادی وجود دارد.

عواملی مانند ضریب قدرت پایین و مشکلات مکرر کیفیت برق مانند هارمونیک‌ها که توسط ایستگاه‌های شارژ سنتی در حین کار ایجاد می‌شوند، نصب ذخیره‌سازی انرژی در ایستگاه‌های شارژ را به انتخاب اصلی تبدیل کرده است.

ایستگاه شارژ ذخیره‌سازی انرژی یک زیرساخت شارژ هوشمند است که تولید برق فتوولتائیک، سیستم ذخیره‌سازی انرژی و پایه‌های شارژ خودروهای برقی را ادغام می‌کند. عملکرد اصلی آن دستیابی به استفاده بهینه از انرژی پاک و ثبات تأمین برق از طریق ذخیره‌سازی انرژی و پیکربندی بهینه است.

در مقایسه با ایستگاه شارژ سنتی تک، این نوع ایستگاه دارای مزایای قابل توجهی مانند منابع انرژی چندگانه مکمل، صرفه‌جویی در انرژی و حفاظت از محیط زیست، کاهش اوج و پر کردن دره است. در فرآیند عملیاتی واقعی، با بهینه‌سازی پیکربندی و مدیریت توزیع، می‌توان حداکثر منافع اقتصادی و اجتماعی را به دست آورد.

کاهش هزینه‌های عملیاتی. در حال حاضر، روش محاسبه قیمت برق بر اساس زمان استفاده در سراسر کشور اتخاذ شده است. با پیکربندی ذخیره‌سازی انرژی، شارژ در ساعات غیر اوج و تخلیه در ساعات اوج می‌تواند مصرف برق اوج را کاهش داده و هزینه‌های برق را پایین بیاورد. در عین حال، پس از پیکربندی ذخیره‌سازی انرژی، با کاهش هزینه خدمات در ساعات اوج، می‌توان جریان ترافیک ایستگاه را افزایش داد. برخی ایستگاه‌ها مجهز به تولید برق فتوولتائیک هستند و برق فتوولتائیک به طور خودکار برای استفاده خود ذخیره می‌شود، به طوری که برق ذخیره شده می‌تواند در ساعات اوج برای کاهش هزینه‌های برق استفاده شود. پیکربندی ذخیره‌سازی انرژی همچنین امکان مشارکت در پاسخ سمت تقاضای شبکه برق را فراهم می‌کند و به شبکه برق در انجام پیک‌زدایی و تنظیم فرکانس کمک می‌کند و درآمد کسب می‌کند. در آینده، همچنین می‌تواند در معاملات بازار لحظه‌ای برق شرکت کند، با منابع درآمد متنوع و چشم‌اندازهای امیدوارکننده.

گسترش ظرفیت مجازی. این با تشخیص همه‌جانبه ظرفیت برق و توزیع مطابقت دارد؛ توان شارژ و دشارژ ذخیره‌سازی انرژی به طور دینامیک با تقاضای توان ایستگاه سازگار می‌شود. ذخیره‌سازی و شارژ فوق‌العاده یکپارچه شده‌اند و شارژ سریع بدون نگرانی را تضمین می‌کنند.

بهبود کیفیت برق. زمانی که ایستگاه شارژ با ذخیره‌سازی انرژی تجهیز شده است، در شرایطی مانند بارگذاری بیش از حد ترانسفورماتور، تخصیص برق، یا عدم امکان شارژ به دلیل قطع برق، می‌تواند کیفیت برق را بهبود بخشد و عملکرد عادی ایستگاه شارژ را حفظ کند.

زیرسناریوهای کاربردهای ذخیره‌سازی انرژی در ایستگاه شارژ

از سمت تولید برق، مصرف‌کنندگان نهایی تقاضای ذخیره‌سازی انرژی، نیروگاه‌ها هستند. به دلیل تأثیرات متفاوت منابع مختلف تولید برق بر شبکه برق و عدم تطابق پویا بین تولید و مصرف برق که ناشی از بار غیرقابل پیش‌بینی است، انواع مختلفی از تقاضای ذخیره‌سازی انرژی در سمت تولید برق وجود دارد، از جمله شش سناریو مانند جابجایی زمانی انرژی، واحد ظرفیت، ردیابی بار، مدولاسیون فرکانس سیستم، ظرفیت رزرو و اتصال به شبکه انرژی‌های تجدیدپذیر.

انتقال زمانی انرژی، با استفاده از ذخیره‌سازی انرژی، به کاهش پیک و پر کردن دره بار الکتریکی دست می‌یابد، به این معنی که نیروگاه در دوره کم‌مصرف بار الکتریکی باتری را شارژ کرده و برق ذخیره شده را در دوره پرمصرف بار الکتریکی آزاد می‌کند. علاوه بر این، ذخیره انرژی باد و خورشید که از انرژی‌های تجدیدپذیر قطع شده و سپس انتقال آن به دوره‌های زمانی دیگر برای اتصال به شبکه نیز نوعی انتقال زمانی انرژی محسوب می‌شود. انتقال زمانی انرژی یک کاربرد معمول مبتنی بر انرژی است که الزامات سخت‌گیرانه‌ای برای زمان شارژ و دشارژ و الزامات گسترده‌ای برای توان شارژ و دشارژ ندارد. با این حال، به دلیل بار الکتریکی کاربران و ویژگی‌های تولید برق انرژی‌های تجدیدپذیر، فرکانس کاربرد انتقال زمانی انرژی نسبتاً بالا است و بیش از ۳۰۰ بار در سال می‌باشد.

به دلیل تفاوت در بار الکتریکی در دوره‌های زمانی مختلف، واحدهای نیروگاه زغال‌سنگ نیاز به قابلیت تنظیم بار پیک دارند. بنابراین، لازم است ظرفیت تولید مشخصی برای بارهای پیک مربوطه در نظر گرفته شود که این امر باعث می‌شود واحدهای نیروگاه حرارتی نتوانند به ظرفیت کامل خود برسند و بر اقتصاد عملکرد واحد تأثیر بگذارد. استفاده از ذخیره‌سازی انرژی می‌تواند در دوره بار کم الکتریکی شارژ شده و در دوره بار پیک الکتریکی تخلیه شود تا بار پیک را کاهش دهد. با بهره‌گیری از اثر جایگزینی سیستم ذخیره‌سازی انرژی، ظرفیت واحدهای نیروگاه زغال‌سنگ آزاد می‌شود و در نتیجه نرخ بهره‌برداری از واحدهای نیروگاه حرارتی بهبود یافته و کارایی اقتصادی آن‌ها افزایش می‌یابد. واحد ظرفیت یک کاربرد انرژی‌محور معمولی است که الزامات سخت‌گیرانه‌ای برای زمان شارژ و دشارژ ندارد و الزامات گسترده‌ای برای توان شارژ و دشارژ دارد. با این حال، به دلیل بار توان کاربران و ویژگی‌های تولید توان انرژی تجدیدپذیر، فرکانس کاربرد شیفت زمانی ظرفیت نسبتاً بالا است، حدود ۲۰۰ بار در سال.

ردیابی بار یک سرویس کمکی است که به صورت پویا برای دستیابی به تعادل واقعی برای بار کند و دائماً در حال تغییر تنظیم می‌شود. بار در حال تغییر مداوم با تغییر کند را می‌توان بسته به وضعیت واقعی عملکرد ژنراتور به بار پایه و بار شیب‌دار تقسیم کرد و ردیابی بار عمدتاً برای بار شیب‌دار اعمال می‌شود، یعنی با تنظیم خروجی، نرخ شیب واحدهای انرژی سنتی تا حد امکان به حداقل می‌رسد و به آنها اجازه می‌دهد تا به طور روان به سطح دستور اعزام منتقل شوند. در مقایسه با واحدهای ظرفیت، ردیابی بار به زمان پاسخ‌دهی تخلیه بالاتری نیاز دارد و زمان مربوطه باید در حد چند دقیقه باشد.

تغییر در فرکانس بر عملکرد ایمن و کارآمد و عمر تجهیزات تولید برق و الکتریکی تأثیر خواهد گذاشت. بنابراین، تنظیم فرکانس بسیار مهم است. در ساختار سنتی انرژی، عدم تعادل انرژی کوتاه‌مدت شبکه برق توسط واحدهای سنتی (عمدتاً نیروگاه‌های حرارتی و برق‌آبی در چین) با پاسخ به سیگنال‌های AGC تنظیم می‌شود. با اتصال منابع انرژی جدید به شبکه، نوسانات و تصادفی بودن انرژی باد و خورشید، عدم تعادل انرژی کوتاه‌مدت شبکه را در مدت زمان کوتاهی تشدید کرده است. منابع انرژی سنتی (به ویژه نیروگاه‌های حرارتی) به دلیل مدولاسیون فرکانس کند خود، در پاسخ به دستورالعمل‌های اعزام شبکه عقب مانده‌اند و گاهی اوقات اقدامات اشتباهی مانند مدولاسیون معکوس رخ می‌دهد، بنابراین نمی‌توانند نیاز جدید را برآورده کنند. در مقایسه، سرعت مدولاسیون فرکانس ذخیره‌سازی انرژی (به ویژه ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی) سریع است و باتری می‌تواند به طور انعطاف‌پذیر بین حالت‌های شارژ و دشارژ جابجا شود و آن را به یک منبع مدولاسیون فرکانس بسیار خوب تبدیل می‌کند.

در مقایسه با ردیابی بار، مؤلفه بار مدولاسیون فرکانس سیستم در دقایق و ثانیه‌ها تغییر می‌کند که نیازمند سرعت پاسخ‌دهی بالاتری است (معمولاً پاسخ‌دهی ثانیه‌ای)، و روش تنظیم مؤلفه بار معمولاً AGC است. با این حال، مدولاسیون فرکانس سیستم یک کاربرد معمول توان است که نیازمند شارژ و دشارژ سریع در مدت زمان کوتاه است و هنگام استفاده از ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی، نیازمند نرخ شارژ و دشارژ بالایی است که عمر برخی از انواع باتری‌ها را کاهش داده و در نتیجه بر صرفه اقتصادی آن‌ها تأثیر می‌گذارد.

ظرفیت رزرو به توان رزرو فعال اشاره دارد که برای تضمین کیفیت توان و عملکرد ایمن و پایدار سیستم در مواقع اضطراری، علاوه بر تأمین تقاضای بار مورد انتظار، در نظر گرفته می‌شود. به طور کلی، ظرفیت آماده‌باش باید ۱۵ تا ۲۰ درصد ظرفیت نرمال تأمین برق سیستم باشد و حداقل مقدار آن باید برابر با ظرفیت بزرگترین واحد نصب شده در سیستم باشد. از آنجایی که ظرفیت رزرو برای مواقع اضطراری است، فرکانس عملیاتی سالانه آن معمولاً پایین است. اگر باتری به تنهایی به عنوان ظرفیت رزرو استفاده شود، صرفه اقتصادی آن تضمین نمی‌شود، بنابراین لازم است برای تعیین اثر جایگزینی واقعی، آن را با هزینه ظرفیت رزرو موجود مقایسه کرد.

به دلیل ماهیت تصادفی و متناوب خروجی تولید برق بادی و فتوولتائیک، کیفیت توان آن نسبت به انرژی‌های سنتی پایین‌تر است. از آنجایی که نوسانات تولید انرژی تجدیدپذیر (نوسانات فرکانس، نوسانات خروجی و غیره) از چند ثانیه تا چند ساعت متغیر است، هم کاربردهای مبتنی بر توان و هم کاربردهای مبتنی بر انرژی وجود دارد که به طور کلی می‌توان آن‌ها را به سه دسته تقسیم کرد: جابجایی زمانی انرژی تجدیدپذیر، تثبیت ظرفیت تولید انرژی تجدیدپذیر و هموارسازی خروجی انرژی تجدیدپذیر. به عنوان مثال، برای حل مشکل رد نور در تولید برق فتوولتائیک، لازم است برق باقی‌مانده تولید شده در طول روز برای تخلیه در شب ذخیره شود که این امر به جابجایی زمانی انرژی تجدیدپذیر مربوط می‌شود. برای انرژی بادی، به دلیل غیرقابل پیش‌بینی بودن باد، خروجی انرژی بادی به شدت نوسان دارد و نیاز به هموارسازی دارد، بنابراین عمدتاً از یک کاربرد مبتنی بر توان استفاده می‌شود.