Wraz z szybkim wzrostem popularności pojazdów elektrycznych (NEV), zapotrzebowanie na ładowanie oparte na społeczności użytkowników EV znacznie wzrosło. Tradycyjna chaotyczna metoda ładowania nie tylko stwarza ryzyko przeciążenia sieci energetycznej w godzinach szczytu, ale także zakłóca dostawę energii elektrycznej do mieszkań. Dlatego pojawiła się koncepcja uporządkowanego ładowania, rewolucjonizując zarządzanie siecią i zwiększając efektywność, inteligencję oraz organizację ładowania NEV.

Ładunek uporządkowany odnosi się do praktyki kierowania i kontrolowania ładowania pojazdów elektrycznych za pomocą środków ekonomicznych lub technologicznych. Jego celem jest zaspokojenie potrzeb ładowania pojazdów elektrycznych, jednocześnie "wygładzając szczyty i wypełniając doliny" krzywej obciążenia sieci energetycznej. Dzięki temu zmniejsza się potrzeba dodatkowej mocy wytwórczej, zapewniając harmonijny rozwój między przemysłem pojazdów elektrycznych a siecią energetyczną.

Zatem, uporządkowane ładowanie to inteligentne podejście do ładowania, które optymalizuje harmonogram ładowania stacji, biorąc pod uwagę takie czynniki jak obciążenie sieci, zapotrzebowanie na ładowanie i ceny energii elektrycznej.

W zakresie zastosowania, publiczne stacje ładowania, parki przemysłowe, autostrady i inne scenariusze zazwyczaj wymagają szybkiego, wysokowydajnego ładowania z powodu czasowego charakteru użytkowania. W przeciwieństwie do tego, obszary mieszkalne i parkingi w miejscach pracy oferują większą elastyczność w czasie ładowania. Te ostatnie scenariusze są idealne do wdrażania uporządkowanego ładowania, ponieważ użytkownicy zazwyczaj mają mniej pilne wymagania dotyczące ładowania.

Optymalizacja obciążenia sieci: Uporządkowane ładowanie może zoptymalizować obciążenie sieci energetycznej, zrealizować redukcję szczytowego obciążenia i wypełnienie doliny, nie tylko skutecznie zmniejszyć presję dostaw energii w godzinach szczytu sieci energetycznej i zredukować wahania obciążenia sieci, ale także zaspokoić normalne potrzeby produkcyjne i życiowe użytkowników, zrealizować płynne przejście obciążenia energetycznego oraz poprawić stabilność i bezpieczeństwo systemu energetycznego.

Efektywne zarządzanie energią: W porównaniu do stałej mocy wyjściowej tradycyjnych stacji ładowania, moc wyjściowa stacji ładowania o uporządkowanym ładowaniu może być elastycznie dostosowywana w określonym zakresie. Ta elastyczność umożliwia bardziej efektywne wykorzystanie energii, dostosowując się do różnorodnych potrzeb ładowania.

Transformacja sprzętu

Moduł budzenia pojazdu: zapewnienie, że wszystkie ładowane pojazdy są wyposażone w moduły budzenia, co jest warunkiem wstępnym dla uporządkowanego ładowania.

Interfejs komunikacyjny i protokół: Stacje ładowania muszą być wyposażone w interfejsy komunikacyjne i protokoły zdolne do przesyłania informacji kontrolnych. Sprzęt może wymagać modyfikacji, aby wspierać bardziej efektywną wymianę danych.

Routery energetyczne: Routery energetyczne umożliwiają funkcje zarządzania obciążeniem oraz zdalne możliwości przerywania, ułatwiając komunikację między lokalnymi a opartymi na chmurze platformami.

Optymalne ładowanie w obszarze stacji: W ramach stałego modelu cenowego za energię elektryczną - na czas użytkowania, stacje ładowania są zdalnie kontrolowane za pomocą liczników energii, aby zminimalizować koszty ekonomiczne.

Inteligentne ładowanie dla optymalizacji stacji: Poprzez dostosowanie cen operacyjnych, użytkownicy są zachęcani do wyboru okresów ładowania poza szczytem, co zapewnia stabilny proces ładowania.

Inteligentne ładowanie dla optymalizacji sieci: Podejście to wymaga zaawansowanych algorytmów optymalizacji w celu zrównoważenia stabilności sieci, zużycia energii odnawialnej oraz opłacalności systemu energetycznego.

Budowa platformy

Inteligentna platforma usługowa: Ustanowienie inteligentnych platform usługowych dla stacji ładowania zapewnia wsparcie end-to-end, od planowania i zarządzania po codzienne operacje, co zwiększa ogólną jakość i efektywność usług ładowania.

Wsparcie polityczne i dojrzałość technologiczna

Wsparcie polityczne: Rządy na poziomie krajowym i lokalnym powinny nadal wydawać polityki, które promują inteligentne i uporządkowane ładowanie, a także interakcję pojazdów z siecią (V2G).

Dojrzała technologia: Dzięki postępom w technologii, takim jak ulepszenie technologii baterii i technologii ładowania pojazdów elektrycznych, uporządkowane ładowanie będzie bardziej efektywne i ekonomiczne.

Czynniki wpływające na inteligentne i uporządkowane ładowanie

Charakterystyka obciążenia sieci energetycznej różni się w zależności od regionu: Na przykład w Szanghaju w Chinach latem następuje znaczny wzrost szczytowego zapotrzebowania na energię, co obciąża dostawy energii. Dlatego istnieje ogromne zapotrzebowanie na elastyczność interakcji pojazd-sieć.

Polityka cen energii elektrycznej: Polityka cen energii elektrycznej w różnych miejscach ma istotny wpływ na wdrażanie inteligentnego i uporządkowanego ładowania. Czasowe ceny energii elektrycznej w Szanghaju, z dużymi różnicami cen szczytowych i dolinowych, skutecznie zachęcają właścicieli pojazdów elektrycznych do uczestnictwa w działaniach na rzecz równoważenia sieci.

Układ infrastruktury ładowania: Układ infrastruktury ładowania musi być skoordynowany z planowaniem sieci energetycznej. W "Dziesiątym Planie Rozwoju Infrastruktury Ładowania (Wymiany) w Szanghaju" Szanghaj określił cel budowy i układ infrastruktury ładowania, wymagając, aby infrastruktura ładowania w mieście spełniała potrzeby 1,25 miliona nowych pojazdów elektrycznych na energię odnawialną w 2025 roku.

Inteligentny poziom urządzeń ładowania: Inteligentne i uporządkowane ładowanie wymaga, aby urządzenia ładowania miały wysoki poziom inteligencji i realizowały interakcję w czasie rzeczywistym z siecią energetyczną. Szanghaj promuje współpracę infrastruktury pojazdów elektrycznych i poprawia poziom inteligencji oraz zdolności do współpracy urządzeń ładowania.

Zachowania i wymagania użytkowników Użytkownicy w różnych regionach mają różne zachowania i wymagania dotyczące ładowania. Inteligentne i uporządkowane ładowanie musi uwzględniać nawyki i wymagania użytkowników. Okres ładowania właścicieli pojazdów elektrycznych w Szanghaju ma tendencję do koncentrowania się. Jeśli nałoży się to na szczytowy okres obciążenia sieci energetycznej, wpłynie to na bezpieczną pracę sieci energetycznej.

Wsparcie polityczne i mechanizm zachęt: Wsparcie polityczne i mechanizmy zachęt są bardzo ważne dla promowania inteligentnego i uporządkowanego ładowania. Dzięki dokumentom politycznym Szanghaj wdrożył politykę cen energii elektrycznej w zależności od czasu użytkowania i nieprzerwanie prowadził reakcję na zapotrzebowanie na energię, co stworzyło warunki do interakcji między pojazdami a sieciami.

Standardy i specyfikacje techniczne: Ujednolicone standardy i specyfikacje techniczne są podstawą wdrażania inteligentnego i uporządkowanego ładowania. Na przykład, Szanghaj w Chinach wydał Wymagania Techniczne dla Inteligentnego Ładowania i Interaktywnej Odpowiedzi Inteligentnych Stacji Ładowania dla Pojazdów Elektrycznych, które określiły scenariusze zastosowania, ogólne wymagania, wymagania dotyczące inteligentnego ładowania, wymagania dotyczące interaktywnej odpowiedzi oraz wymagania dotyczące interakcji platformy dla inteligentnego ładowania i interaktywnej odpowiedzi inteligentnych stacji ładowania dla pojazdów elektrycznych.

Bezpieczeństwo i niezawodność Inteligentne i uporządkowane ładowanie musi zapewnić bezpieczeństwo i niezawodność procesu ładowania. W praktyce interakcji pojazd-sieć w Szanghaju zweryfikowano reakcję różnych obiektów ładowania i wymiany, takich jak publiczne i mieszkańców, a także można uzyskać znaczne korzyści.

Analiza ekonomiczna: Gospodarka jest kluczowym czynnikiem dla szerokiej promocji inteligentnego i uporządkowanego ładowania. Analiza ekonomiczna interakcji pojazd-sieć w Szanghaju pokazuje, że wszelkiego rodzaju infrastruktura ładowania i wymiany, taka jak publiczna i mieszkańców, ma zdolność do reagowania i może uzyskać znaczne korzyści.

Różnice między ładowaniem uporządkowanym a chaotycznym

Główna różnica między ładowaniem uporządkowanym a ładowaniem chaotycznym polega na tym, czy zachowanie ładowania pojazdów elektrycznych (EV) jest zarządzane i regulowane w celu osiągnięcia bardziej racjonalnego i efektywnego wykorzystania energii. Poniżej przedstawiono konkretne różnice między nimi:

Zarządzanie ładowaniem

Ładowanie w sposób uporządkowany: poprzez środki techniczne i ekonomiczne, kierować i kontrolować pojazdy elektryczne (EV) w celu ładowania w najbardziej odpowiednim czasie. Zazwyczaj wiąże się to z wykorzystaniem inteligentnego systemu kontroli ładowania w celu optymalizacji czasu ładowania i mocy w zależności od obciążenia sieci i wahań cen energii elektrycznej.

Nieuporządkowane ładowanie: Czas ładowania pojazdów elektrycznych jest całkowicie określany przez samych właścicieli, a brak jednolitej strategii zarządzania może prowadzić do marnotrawstwa zasobów energetycznych lub niestabilności sieci energetycznej w czasie szczytowego obciążenia.

Wpływ sieci energetycznej

Ładunek uporządkowany: Może pomóc w zmniejszeniu szczytu obciążenia sieci energetycznej, zmniejszeniu presji na system energetyczny oraz zwiększeniu stabilności i niezawodności sieci energetycznej poprzez organizowanie ładowania w okresie niskiego zapotrzebowania na energię.

Nieuporządkowane ładowanie: Może pogorszyć szczytowe zapotrzebowanie, zwiększając obciążenie sieci i potencjalnie podnosząc koszty wytwarzania energii oraz inwestycje w infrastrukturę.

Korzyści ekonomiczne

Ładnie uporządkowane ładowanie: Ładując w okresie niskich cen energii, użytkownicy mogą zaoszczędzić na kosztach ładowania. Ponadto może to również poprawić wskaźnik wykorzystania sprzętu sieci energetycznej, co w dłuższej perspektywie pomoże obniżyć całkowite koszty dostaw energii.

Nieuporządkowane ładowanie: Użytkownicy mogą ponieść wyższe rachunki za energię elektryczną, ładując w godzinach szczytu, kiedy ceny są zazwyczaj wyższe.

Zastosowanie technologii

Ładowanie w porządku: Zależy od zaawansowanej technologii IoT i strategii inteligentnej sieci, takich jak automatyczna regulacja stacji ładowania, rezerwacja i dostosowanie planów ładowania użytkowników itp.

Nieuporządkowane ładowanie: Nie wymaga specjalistycznej interwencji technicznej, ponieważ decyzje dotyczące ładowania są całkowicie podejmowane przez użytkownika.

Stan badań nad ładowaniem zamówionym

Badania w Chinach

W Chinach, wraz z szybkim rozwojem pojazdów elektrycznych, badania związane z nimi również się pogłębiają. Obecne wysiłki koncentrują się na:

Zarządzanie obciążeniem na podstawie cen: Wykorzystanie zachęt cenowych za energię elektryczną do zachęcania do ładowania w okresach niskiego obciążenia sieci, co pozwala na wygładzenie krzywej obciążenia.

Usługi skoncentrowane na użytkowniku: Priorytetowe traktowanie potrzeb użytkowników dotyczących ładowania, takich jak preferencje czasowe i mocy. Obejmuje to rozszerzenie sieci stacji ładowania szybkiego i wolnego oraz zapewnienie spersonalizowanych rozwiązań ładowania poprzez inteligentne systemy zarządzania.

Planowanie infrastruktury: Biorąc pod uwagę przyszły trend rozwoju pojazdów elektrycznych (EV), racjonalnie zaplanuj układ i pojemność obiektów ładowania. Na przykład, w zależności od liczby pojazdów elektrycznych w regionie, zapotrzebowania na ładowanie i innych czynników, przeprowadza się układ i planowanie stacji ładowania, aby poprawić wskaźnik wykorzystania stacji ładowania. Jednakże, pozostają wyzwania, takie jak niespójne standardy techniczne, niska uczestnictwo użytkowników oraz złożone zarządzanie współpracą między wieloma interesariuszami.

Postęp badań za granicą

Obecnie zagraniczne kraje zdobyły pewne zaawansowane doświadczenia i wyniki badań w zakresie strategii kontrolowania ładowania urządzeń w warunkach wielokryterialnej optymalizacji. Niektóre kraje zrealizowały skuteczną kontrolę i optymalizację ładowania pojazdów elektrycznych dzięki technologii inteligentnej sieci oraz zaawansowanemu systemowi zarządzania ładowaniem, wykorzystując analitykę big data i modele prognozowania do dynamicznego dostosowywania parametrów ładowania. Dodatkowo, trwające badania koncentrują się na opracowywaniu innowacyjnych technologii ładowania, takich jak ładowanie bezprzewodowe i szybkie ładowanie, aby sprostać różnorodnym potrzebom użytkowników.

Interakcja Pojazd - do - Sieci i Uporządkowane Ładowanie

W ostatnich latach rządy krajowe i lokalne wydały liczne polityki mające na celu zwiększenie możliwości interakcji pojazdów z siecią w infrastrukturze ładowania. Przedsiębiorstwa energetyczne również aktywnie badają konkretne praktyki interakcji między pojazdami elektrycznymi a siecią energetyczną.

Interakcja między całym pojazdem a siecią przejdzie przez kilka etapów, od chaotycznego trybu ładowania, który nie uwzględnia wpływu na sieć energetyczną na początku, do głębokiej integracji sieci transportowej i sieci energetycznej. Biorąc pod uwagę takie czynniki jak polityki wspierające, nawyki użytkowników, stan techniczny, ekologię przemysłową i inne, w ciągu co najmniej trzech lat, uporządkowane ładowanie (V1G) jest najbardziej komercyjnie wykonalnym rozwiązaniem, a plan przebudowy stacji również przyjmuje to jako cel wdrożenia.

Z perspektywy zapewnienia bezpieczeństwa sieci energetycznej, schemat przedstawia plan budowy stacji ładowania w sposób uporządkowany, koncentrując się na transformacji sprzętu, regulacjach i strategii operacyjnej oraz platformie informacyjnej. Poprzez integrację sieci dystrybucyjnych, słupków ładowania, pojazdów i akumulatorów, stacje te są wyposażone do skutecznego przeprowadzania uporządkowanych operacji ładowania.

Zorganizowana Stacja Ładowania

Zdefiniuj uporządkowaną stację ładowania, która różni się od stałej mocy wyjściowej tradycyjnej stacji ładowania AC o mocy 7 kW. Moc wyjściowa uporządkowanej stacji ładowania waha się od 1,3 kW do 7 kW. Cały projekt opiera się na inteligentnym systemie energetycznym Państwowej Sieci jako głównym stacji. W warunkach, gdy sieć energetyczna nie jest modyfikowana, a normalne zużycie energii elektrycznej przez mieszkańców w społeczności nie jest zakłócone, opracowywany jest uporządkowany plan ładowania zgodnie z zasadą "kto pierwszy, ten lepszy, i ładowanie z rezerwacją". "Spryt" uporządkowanej stacji ładowania polega na tym, że gdy obciążenie elektryczne społeczności jest zbyt duże, stacja ładowania dostosuje kolejność czasu ładowania lub automatycznie zmniejszy moc wyjściową zgodnie z strategią kontrolną głównej stacji, aby priorytetowo zapewnić normalne zużycie energii elektrycznej przez mieszkańców. Jednocześnie stacja ładowania może również ładować się niezależnie w okresach niskich cen energii elektrycznej zgodnie z inteligentną strategią ładowania, co obniża koszty ładowania i skraca czas oczekiwania dla właściciela.

Różnice w porównaniu do zwykłych stacji ładowania: Stacje ładowania z mechanizmem kolejkowym charakteryzują się systemem przydzielania czasu ładowania dla pojazdów elektrycznych zgodnie z potrzebami użytkowników, co zmniejsza czas oczekiwania pojazdów podczas ładowania i poprawia efektywność ładowania. Zwykłe stacje ładowania nie mają tego mechanizmu, a ewentualny problem z zatorami musi być rozwiązany przez samego właściciela.

Funkcje przyjazne użytkownikowi: Uporządkowane stacje ładowania dostarczają informacji w czasie rzeczywistym, takich jak liczba oczekujących pojazdów i dostępność stacji, umożliwiając użytkownikom skuteczniejsze planowanie ładowania.

Ograniczenia zwykłych stacji ładowania: Brak systemu kolejkowego w zwykłych stacjach ładowania skutkuje dłuższymi czasami oczekiwania i nieprzewidywalnymi harmonogramami ładowania, co zmusza użytkowników do polegania na osobistym osądzie lub zewnętrznej pomocy.