Con il rapido aumento della popolarità dei NEV, la domanda di ricarica basata sulla comunità per gli utenti di veicoli elettrici è aumentata. Il tradizionale metodo di ricarica disordinato non solo rischia di sovraccaricare la rete elettrica durante le ore di punta, ma interrompe anche l'approvvigionamento elettrico residenziale. Pertanto, è emerso il concetto di ricarica ordinata, rivoluzionando la gestione della rete e migliorando l'efficienza, l'intelligenza e l'organizzazione della ricarica dei NEV.

La ricarica ordinata si riferisce alla pratica di guidare e controllare la ricarica dei veicoli elettrici attraverso mezzi economici o tecnologici. Il suo obiettivo è soddisfare le esigenze di ricarica dei veicoli elettrici mentre si "appiattiscono i picchi e si riempiono le valli" della curva di carico della rete elettrica. In questo modo, riduce la necessità di capacità di generazione di energia aggiuntiva, garantendo uno sviluppo armonioso tra l'industria dei veicoli elettrici e la rete elettrica.

Pertanto, la ricarica ordinata è un approccio di ricarica intelligente che ottimizza la programmazione delle colonnine di ricarica, tenendo conto di fattori come il carico della rete, la domanda di ricarica e i prezzi dell'elettricità.

In termini di applicazione, le stazioni di ricarica pubbliche, i parchi industriali, le autostrade e altri scenari richiedono tipicamente una ricarica rapida e ad alta potenza a causa della natura temporale dell'uso. Al contrario, le aree residenziali e i parcheggi dei luoghi di lavoro offrono maggiore flessibilità nel tempo di ricarica. Questi ultimi scenari sono ideali per implementare una ricarica ordinata, poiché gli utenti generalmente hanno requisiti di ricarica meno urgenti.

Ottimizzazione del Carico della Rete: La ricarica ordinata può ottimizzare il carico della rete elettrica, realizzare il livellamento del carico di punta e il riempimento delle valli, non solo ridurre efficacemente la pressione di fornitura di energia durante le ore di punta della rete elettrica e ridurre le fluttuazioni del carico della rete elettrica, ma anche soddisfare le normali esigenze di produzione e di vita degli utenti, realizzare una transizione fluida del carico elettrico e migliorare la stabilità e la sicurezza del sistema elettrico.

Gestione Efficiente dell'Energia: Rispetto alla potenza di uscita fissa delle tradizionali colonnine di ricarica, la potenza di uscita delle colonnine di ricarica ordinate può essere regolata in modo flessibile all'interno di un certo intervallo. Questa adattabilità consente un utilizzo dell'energia più efficiente, soddisfacendo diverse esigenze di ricarica.

Trasformazione hardware

Modulo di attivazione del veicolo: garantire che tutti i veicoli in carica siano dotati di moduli di attivazione, che è un prerequisito per una ricarica ordinata.

Interfaccia di comunicazione e protocollo: Le colonnine di ricarica devono essere dotate di interfacce di comunicazione e protocolli in grado di trasmettere informazioni di controllo. L'hardware potrebbe dover essere modificato per supportare uno scambio di dati più efficiente.

Router energetici: I router energetici abilitano funzioni di gestione del carico e capacità di interruzione remota, facilitando la comunicazione tra piattaforme locali e basate sul cloud.

Carica ottimale nell'area della stazione: Sotto un modello di prezzo dell'elettricità a tempo fisso, le colonnine di ricarica sono controllate a distanza tramite contatori elettrici per minimizzare i costi economici.

Carica intelligente per l'ottimizzazione della stazione: Regolando i prezzi di esercizio, gli utenti sono incentivati a scegliere periodi di carica fuori picco, garantendo un processo di carica stabile.

Carica intelligente per l'ottimizzazione della rete: Questo approccio richiede algoritmi di ottimizzazione sofisticati per bilanciare la stabilità della rete, il consumo di energia rinnovabile e la fattibilità economica del sistema elettrico.

Costruzione della Piattaforma

Piattaforma di servizio intelligente: La creazione di piattaforme di servizio intelligente per le stazioni di ricarica fornisce supporto end-to-end, dalla pianificazione e gestione alle operazioni quotidiane, migliorando così la qualità e l'efficienza complessive dei servizi di ricarica.

Supporto Politico e Maturità Tecnologica

Supporto politico: I governi a livello nazionale e locale dovrebbero continuare a emettere politiche che promuovano la ricarica intelligente e ordinata, così come l'interazione veicolo-rete (V2G).

Tecnologia matura: Con i progressi della tecnologia, come il miglioramento della tecnologia delle batterie e della tecnologia di ricarica dei veicoli elettrici, la ricarica ordinata sarà più efficiente ed economica.

Fattori che influenzano la ricarica intelligente e ordinata

Le caratteristiche del carico della rete elettrica variano a seconda della regione: ad esempio, a Shanghai, in Cina, durante l'estate si registra un notevole aumento della domanda di potenza di picco, mettendo a dura prova l'approvvigionamento elettrico. Pertanto, c'è una grande richiesta di flessibilità nell'interazione veicolo-rete.

Politiche dei prezzi dell'elettricità: Le politiche dei prezzi dell'elettricità in vari luoghi hanno un impatto importante sull'implementazione di una ricarica intelligente e ordinata. La tariffazione dell'elettricità a tempo d'uso di Shanghai, con le sue sostanziali differenze di prezzo tra picco e valle, incoraggia efficacemente i proprietari di veicoli elettrici a partecipare ad attività di bilanciamento della rete.

Layout delle infrastrutture di ricarica: Il layout delle infrastrutture di ricarica deve essere coordinato con la pianificazione della rete elettrica. Nel "Decimo Piano Quinquennale di Sviluppo per le Strutture di Ricarica (Sostituzione) a Shanghai", Shanghai ha definito l'obiettivo di costruzione e il layout delle infrastrutture di ricarica, richiedendo che le infrastrutture di ricarica della città soddisfino la domanda di 1,25 milioni di veicoli elettrici a energia nuova nel 2025.

Livello intelligente delle strutture di ricarica: La ricarica intelligente e ordinata richiede che le strutture di ricarica abbiano un alto livello di intelligenza e realizzino un'interazione in tempo reale con la rete elettrica. Shanghai promuove l'interconnessione delle infrastrutture per veicoli elettrici e migliora il livello intelligente e la capacità di controllo collaborativo delle strutture di ricarica.

Comportamento e Domande degli Utenti Gli utenti in diverse regioni hanno comportamenti e domande di ricarica differenti. La ricarica intelligente e ordinata deve considerare le abitudini e le esigenze di ricarica degli utenti. Il periodo di ricarica dei proprietari di veicoli elettrici a Shanghai tende a essere concentrato. Se si sovrappone al periodo di carico di punta della rete elettrica, avrà un impatto sul funzionamento sicuro della rete elettrica.

Supporto politico e meccanismo di incentivazione: Il supporto politico e i meccanismi di incentivazione sono molto importanti per la promozione della ricarica intelligente e ordinata. Attraverso documenti politici, Shanghai ha implementato la politica dei prezzi dell'elettricità in base all'orario di utilizzo e ha continuamente attuato la risposta alla domanda di energia, il che ha fornito condizioni per l'interazione tra veicoli e reti.

Standard tecnici e specifiche: Gli standard tecnici e le specifiche unificate sono la base per l'implementazione di una ricarica intelligente e ordinata. Ad esempio, Shanghai, Cina, ha emesso i Requisiti Tecnici per la Ricarica Intelligente e la Risposta Interattiva delle Colonnine di Ricarica Intelligente per VE, che stabiliscono gli scenari applicabili, i requisiti generali, i requisiti di ricarica intelligente, i requisiti di risposta interattiva e i requisiti interattivi della piattaforma per la ricarica intelligente e la risposta interattiva delle colonnine di ricarica intelligente per VE.

Sicurezza e affidabilità La ricarica intelligente e ordinata deve garantire la sicurezza e l'affidabilità del processo di ricarica. Nella pratica dell'interazione veicolo-rete a Shanghai, è stata verificata la reattività di varie strutture di ricarica e sostituzione, come quelle pubbliche e residenziali, e si possono ottenere notevoli benefici.

Analisi economica: L'economia è il fattore chiave per la promozione su larga scala della ricarica intelligente e ordinata. L'analisi economica dell'interazione veicolo-rete a Shanghai mostra che tutti i tipi di infrastrutture di ricarica e sostituzione, come quelle pubbliche e residenziali, hanno la capacità di rispondere e possono ottenere notevoli benefici.

Differenze tra ricarica ordinata e disordinata

La principale differenza tra la ricarica ordinata e la ricarica disordinata risiede nel fatto che il comportamento di ricarica dei veicoli elettrici (EV) sia gestito e regolato per raggiungere un utilizzo dell'energia più ragionevole ed efficiente. Di seguito sono riportate le differenze specifiche tra di essi:

Gestione della ricarica

Ricarica ordinata: attraverso mezzi tecnici e misure economiche, guidare e controllare i veicoli elettrici per ricaricarsi nel momento più adatto. Questo di solito comporta l'uso di un sistema di controllo della ricarica intelligente per ottimizzare il tempo di ricarica e la potenza in base al carico della rete e alle fluttuazioni del prezzo dell'elettricità.

Ricarica disordinata: Il tempo di ricarica dei veicoli elettrici è completamente determinato dai proprietari stessi e non esiste una strategia di gestione unificata, il che può portare allo spreco di risorse energetiche o all'instabilità della rete elettrica durante il carico di punta.

Influenza della rete elettrica

Ricarica ordinata: può aiutare a ridurre il picco di carico della rete elettrica, ridurre la pressione del sistema elettrico e migliorare la stabilità e l'affidabilità della rete elettrica organizzando la ricarica durante il periodo di bassa domanda di energia.

Carica disordinata: Può peggiorare le richieste di carico di punta, aumentando il carico sulla rete e potenzialmente facendo aumentare i costi di generazione di energia e gli investimenti in infrastrutture.

Benefici Economici

Carica ordinata: Caricando durante il periodo di basso prezzo dell'elettricità, gli utenti possono risparmiare sui costi di ricarica. Inoltre, può anche migliorare il tasso di utilizzo delle attrezzature della rete elettrica, il che contribuirà a ridurre il costo complessivo dell'approvvigionamento energetico a lungo termine.

Carica disordinata: Gli utenti possono incorrere in bollette elettriche più elevate caricando durante le ore di punta, quando i prezzi sono tipicamente elevati.

Applicazione della tecnologia

Carica ordinata: Dipende dalla tecnologia IoT avanzata e dalla strategia della rete intelligente, come l'aggiustamento automatico delle colonnine di ricarica, la prenotazione e l'aggiustamento dei piani di ricarica degli utenti, ecc.

Caricamento disordinato: Non richiede interventi tecnici specializzati, poiché le decisioni di caricamento sono puramente guidate dall'utente.

Stato della Ricerca sulla Ricarica Ordinata

Ricerca in Cina

In Cina, con lo sviluppo rapido dei veicoli elettrici, anche la ricerca correlata si sta approfondendo. Gli sforzi attuali si concentrano su:

Gestione del Carico Basata sul Prezzo: Utilizzare incentivi sui prezzi dell'elettricità per incoraggiare la ricarica durante i periodi di bassa carico della rete, contribuendo così a livellare la curva di carico.

Servizi centrati sull'utente: Dare priorità alle esigenze di ricarica degli utenti, come le preferenze di tempo e potenza. Questo include l'espansione della rete di stazioni di ricarica rapida e lenta e la fornitura di soluzioni di ricarica personalizzate attraverso sistemi di gestione intelligenti.

Pianificazione delle infrastrutture: Considerando la futura tendenza di sviluppo dei veicoli elettrici (EV), pianificare razionalmente la disposizione e la capacità delle strutture di ricarica. Ad esempio, in base al numero di EV nella regione, alla domanda di ricarica e ad altri fattori, si effettuano la disposizione e la pianificazione delle colonnine di ricarica per migliorare il tasso di utilizzo delle colonnine stesse. Tuttavia, rimangono delle sfide, come standard tecnici incoerenti, bassa partecipazione degli utenti e gestione collaborativa complessa tra più parti interessate.

Progresso della ricerca all'estero

Attualmente, i paesi stranieri hanno ottenuto alcune esperienze avanzate e risultati di ricerca nella strategia di controllo della ricarica ordinata delle strutture di ricarica sotto vincoli di ottimizzazione multi-obiettivo. Alcuni paesi hanno realizzato un controllo e un'ottimizzazione efficaci della ricarica dei veicoli elettrici attraverso la tecnologia delle reti intelligenti e un sistema avanzato di gestione della ricarica, utilizzando analisi dei big data e modelli di previsione per regolare dinamicamente i parametri di ricarica. Inoltre, la ricerca in corso si concentra sullo sviluppo di tecnologie di ricarica innovative, come la ricarica wireless e rapida, per soddisfare le diverse esigenze degli utenti.

Interazione Veicolo - Rete e Ricarica Ordinata

Negli ultimi anni, i governi nazionali e locali hanno emesso numerose politiche per migliorare le capacità di interazione veicolo-rete nelle infrastrutture di ricarica. Le imprese della rete elettrica stanno anche esplorando attivamente la pratica specifica dell'interazione tra i veicoli a nuova energia (NEV) e la rete elettrica.

L'interazione tra la rete del veicolo intero passerà attraverso diverse fasi, dalla modalità di ricarica disordinata che non considera l'influenza sulla rete elettrica all'inizio fino alla profonda integrazione della rete dei trasporti e della rete elettrica. Considerando fattori come le politiche di supporto, le abitudini degli utenti, lo stato tecnico, l'ecologia industriale e così via, in almeno tre anni, la ricarica ordinata (V1G) è lo schema più commercialmente fattibile, e lo schema di ricostruzione della stazione prende anche questo come obiettivo di attuazione.

Dal punto di vista della sicurezza della rete elettrica, il piano propone il progetto di costruzione di stazioni di ricarica ordinate, concentrandosi sulla trasformazione delle attrezzature hardware, sulla regolamentazione e sulla strategia operativa e sulla piattaforma informatica. Integrando reti di distribuzione, colonnine di ricarica, veicoli e batterie, queste stazioni sono attrezzate per condurre operazioni di ricarica ordinate in modo efficace.

Colonnina di Ricarica Ordinata

Definire la colonnina di ricarica ordinata, che è diversa dalla potenza di uscita fissa della tradizionale colonnina di ricarica AC da 7 kW. La potenza di uscita della colonnina di ricarica ordinata varia da 1,3 kW a 7 kW. L'intero progetto prende come stazione principale il sistema energetico intelligente della State Grid. Sotto la condizione che la rete elettrica non venga modificata e che il normale consumo di elettricità dei residenti nella comunità non venga influenzato, viene formulato un piano di ricarica ordinato secondo il principio del "chi prima arriva, prima ricarica, e ricarica riservata". L'"intelligenza" della colonnina di ricarica ordinata risiede nel fatto che, una volta che il carico elettrico della comunità è troppo elevato, la colonnina di ricarica regolerà la sequenza temporale di ricarica o ridurrà automaticamente la potenza di uscita secondo la strategia di controllo della stazione principale, in modo da dare priorità a garantire il normale consumo di elettricità per la vita dei residenti. Allo stesso tempo, la colonnina di ricarica può anche ricaricarsi in modo indipendente durante il periodo di bassa tariffa elettrica secondo la strategia di ricarica intelligente, riducendo i costi di ricarica e risparmiando il tempo di attesa per il proprietario.

Differenze rispetto ai normali punti di ricarica: I punti di ricarica ordinati presentano un meccanismo di attesa che assegna il tempo di ricarica per i veicoli elettrici in base alle esigenze degli utenti, riducendo il tempo di attesa dei veicoli durante la ricarica e migliorando l'efficienza della ricarica. I punti di ricarica ordinari mancano di questo meccanismo, e il possibile problema di congestione deve essere risolto dal proprietario stesso.

Caratteristiche user-friendly: Le colonnine di ricarica ordinate forniscono informazioni in tempo reale, come il numero di veicoli in attesa e la disponibilità delle colonnine, consentendo agli utenti di pianificare la propria ricarica in modo più efficace.

Limitazioni delle Colonnine di Ricarica Ordinarie: L'assenza di un sistema di attesa nelle colonnine di ricarica ordinarie comporta tempi di attesa più lunghi e orari di ricarica imprevedibili, costringendo gli utenti a fare affidamento sul proprio giudizio o su assistenza esterna.