新エネルギー車の販売が指数関数的に増加するにつれて、新エネルギー車オーナーの超急速充電への需要が急増し、超急速充電の時代が到来しました。従来の充電ステーションへの超急速充電設備の追加が急務となっています。充電インフラの大規模な建設と充電ステーションの変革は、既存の電力網に深刻な影響と負担を与えています。同時に、充電ステーションの容量を増やすことは困難であり、投資コストが高く、不確実性が多すぎます。

従来の充電ステーションの運転時に発生する力率の低さや高調波などの電力品質問題が頻繁に発生するため、充電ステーションへのエネルギー貯蔵システムの設置が最優先事項となっています。

エネルギー貯蔵充電ステーションとは、太陽光発電、エネルギー貯蔵システム、EV充電パイルを統合したインテリジェントな充電インフラストラクチャです。その主な機能は、エネルギー貯蔵と最適な構成を通じて、クリーンエネルギーの効率的な利用と電力供給の安定性を実現することです。

従来の単一充電ステーションと比較して、このタイプのステーションは、補完的な多エネルギー源、エネルギーの節約と環境保護、ピークシェービングとバレー充填などの重要な利点があります。実際の運用プロセスでは、構成と dispatch 管理を最適化することで、経済的および社会的利益を最大化できます。

運用コストの削減。現在、全国で時間帯別電力料金計算方式が採用されています。蓄電池を導入することで、オフピーク時間帯に充電し、ピーク時間帯に放電することで、ピーク時の電力消費を抑え、電気料金を削減できます。同時に、蓄電池を導入することで、ピーク時間帯のサービス料金を削減し、ステーションのトラフィックフローを増加させることができます。一部のステーションには太陽光発電が設置されており、太陽光発電は自家消費のために蓄えられ、ピーク時間帯に蓄えられた電力を利用して電気料金を削減できます。蓄電池を導入することで、電力網のデマンドレスポンスに参加し、電力網のピークカットや周波数調整を支援し、収益を得ることができます。将来的には、電力のスポット市場取引にも参加でき、多様な収益源と有望な見通しがあります。

仮想容量の拡張。これは、全天候の電力および配電容量の検出に適合しています。エネルギー貯蔵の充放電電力は、ステーションの電力需要に動的に適応します。超貯蔵と充電が統合されており、安心して高速充電が可能です。

電力品質の向上。充電ステーションにエネルギー貯蔵が装備されている場合、変圧器が過負荷のときや、電力が制限されているとき、または停電により充電が不可能な場合でも、電力品質を改善し、充電ステーションの正常な運転を維持できます。

充電ステーションにおけるエネルギー貯蔵アプリケーションのサブシナリオ

発電側からのエネルギー貯蔵需要のエンドユーザーは、発電所です。様々な電源が電力系統に与える影響の違いや、予測不能な負荷による発電と消費の動的な不一致により、発電側のエネルギー貯蔵需要には多くの種類があり、エネルギー時間シフト、容量ユニット、負荷追従、系統周波数調整、予備力、再生可能エネルギー系統連系といった6つのシナリオが含まれます。

エネルギータイムシフトは、エネルギー貯蔵により電力負荷のピークカットとバレー充填を実現します。つまり、発電所は電力負荷のオフピーク時にバッテリーを充電し、電力負荷のピーク時に蓄えられた電力を放出します。さらに、再生可能エネルギーの風力・太陽光発電の余剰電力を貯蔵し、他の時間帯にグリッド接続のために移動させることもエネルギータイムシフトです。エネルギータイムシフトは典型的なエネルギーベースのアプリケーションであり、充電・放電時間に対する厳格な要件はなく、充電・放電電力に対する広い要件があります。しかし、ユーザーの電力負荷や再生可能エネルギーの発電特性により、エネルギータイムシフトの応用頻度は年間300回以上と比較的高いです。

電力負荷は時間帯によって変動するため、石炭火力発電所はピーク負荷調整能力を備える必要があります。そのため、対応するピーク負荷のために一定の発電容量を確保する必要があり、これにより熱力発電所はフル稼働できず、運転経済性に影響が出ます。エネルギー貯蔵を利用することで、電力負荷が低い時間帯に充電し、電力負荷が高い時間帯に放電することで、ピーク負荷を低減できます。エネルギー貯蔵システムの代替効果を利用して石炭火力発電所の容量ユニットを解放し、それによって熱力発電所の利用率を向上させ、経済効率を高めます。容量ユニットは典型的なエネルギーベースのアプリケーションであり、充放電時間に対する厳格な要件がなく、充放電電力に対する要件は広範です。しかし、ユーザーの電力負荷と再生可能エネルギーの発電特性により、容量シフトの適用頻度は比較的高く、年間約200回です。

ロードトラッキングは、ゆっくりと変化し、常に変化する負荷のリアルタイムバランスを実現するために動的に調整される補助サービスです。ゆっくりと変化する継続的に変化する負荷は、発電機運転の実際の状況に応じて、ベースロードとランプロードにさらに分割でき、ロードトラッキングは主にランプロードに適用されます。つまり、出力を調整することにより、従来のエネルギーユニットのランプレートを可能な限り最小限に抑え、ディスパッチ指示レベルへのスムーズな移行を可能にします。容量ユニットと比較して、ロードトラッキングはより高い放電応答時間を必要とし、対応する時間は数分である必要があります。

周波数変動は、発電設備および電気機器の安全かつ効率的な運用と寿命に影響を与えます。そのため、周波数調整は非常に重要です。従来のエネルギー構造では、電力系統の短期的なエネルギー不均衡は、従来の設備（中国では主に火力発電と水力発電）がAGC信号に応答することで調整されていました。新しいエネルギー源の系統連系が進むにつれて、風力および太陽光発電の変動性とランダム性が、短時間で電力系統の短期的なエネルギー不均衡を増大させています。従来のエネルギー源（特に火力発電）は、周波数変調速度が遅いため、電力系統の dispatching 指示への応答が遅れ、時には逆調整などの誤った動作が発生するため、新しい需要に対応できません。比較すると、エネルギー貯蔵（特に電気化学エネルギー貯蔵）の周波数変調速度は速く、バッテリーは充電状態と放電状態の間で柔軟に切り替えることができるため、非常に優れた周波数変調リソースとなります。

負荷追従と比較して、系統周波数調整の負荷成分は数分から数秒で変化するため、より高い応答速度（一般的に秒単位の応答）が求められ、負荷成分の調整方法は一般的にAGCです。しかし、系統周波数調整は典型的な電力アプリケーションであり、短時間での高速な充放電が必要であり、電気化学的エネルギー貯蔵を使用する場合、大きな充放電レートが必要となり、一部の種類のバッテリーの寿命を短縮し、その経済性に影響を与えます。

リザーブ容量とは、予測される負荷需要を満たすことに加えて、電力品質とシステムの安全かつ安定した運用を確保するために確保される有効電力リザーブのことです。一般的に、待機容量はシステムの通常の電力供給容量の15〜20％必要であり、最小値はシステム内の最大の設置容量を持つユニットの容量と等しくなければなりません。リザーブ容量は緊急事態のために使用されるため、年間稼働頻度は一般的に低いです。バッテリーをリザーブ容量サービスとして単独で使用する場合、経済性は保証されないため、既存のリザーブ容量のコストと比較して実際の代替効果を決定する必要があります。

風力および太陽光発電出力のランダム性と断続性により、電力品質は従来のエネルギーよりも劣ります。再生可能エネルギー発電の変動（周波数変動、出力変動など）は数秒から数時間に及ぶため、電力ベースとエネルギーベースの両方の用途があり、一般的に以下の3つのタイプに分類できます。再生可能エネルギーのエネルギーシフト、再生可能エネルギー発電能力の固定化、再生可能エネルギー出力の平滑化です。例えば、太陽光発電における光量棄却の問題を解決するためには、日中に発電した余剰電力を蓄えて夜間に放電する必要があり、これは再生可能エネルギーのエネルギーシフトに属します。風力発電においては、風の予測不可能性により出力が大きく変動するため平滑化が必要であり、主に電力ベースの用途に使用されます。