Wraz z wykładniczym wzrostem sprzedaży pojazdów zasilanych nową energią, wzrosło zapotrzebowanie właścicieli tych pojazdów na superszybkie ładowanie, a era superszybkiego ładowania nadeszła. Pilnie potrzebne jest dodanie wyposażenia do superszybkiego ładowania do tradycyjnych stacji ładowania. Masowa budowa infrastruktury ładowania i transformacja stacji ładowania poważnie wpłynęły i obciążyły istniejącą sieć energetyczną. Jednocześnie trudno jest zwiększyć przepustowość stacji ładowania, koszty inwestycji są wysokie i istnieje zbyt wiele niepewności.

Czynniki takie jak niski współczynnik mocy i częste problemy z jakością energii, takie jak harmoniczne spowodowane tradycyjnymi stacjami ładowania podczas pracy, sprawiły, że instalacja magazynów energii w stacjach ładowania stała się głównym wyborem.

Stacja ładowania z magazynem energii to inteligentna infrastruktura ładowania, która integruje generację energii fotowoltaicznej, system magazynowania energii i słupki ładowania EV. Jej główną funkcją jest osiągnięcie efektywnego wykorzystania czystej energii oraz stabilności zasilania poprzez magazynowanie energii i optymalną konfigurację.

W porównaniu z tradycyjną pojedynczą stacją ładowania, ten typ stacji ma znaczące zalety, takie jak uzupełniające źródła energii, oszczędność energii i ochrona środowiska, szczytowe ładowanie i wypełnianie dolin. W rzeczywistym procesie operacyjnym korzyści ekonomiczne i społeczne mogą być maksymalizowane poprzez optymalizację konfiguracji i zarządzanie dystrybucją.

Zmniejszenie kosztów operacyjnych. Obecnie w całym kraju stosowana jest metoda rozliczania cen energii elektrycznej w zależności od pory dnia. Konfigurując magazynowanie energii, ładowanie w godzinach pozaszczytowych i rozładowywanie w godzinach szczytu, można zmniejszyć zużycie energii w godzinach szczytu i obniżyć koszty energii elektrycznej. Jednocześnie, po skonfigurowaniu magazynowania energii, przepustowość stacji może zostać zwiększona poprzez obniżenie opłaty serwisowej w godzinach szczytu. Niektóre stacje są wyposażone w generację energii fotowoltaicznej, a energia fotowoltaiczna jest magazynowana do własnego użytku, dzięki czemu zmagazynowana energia elektryczna może być wykorzystana w godzinach szczytu w celu obniżenia kosztów energii elektrycznej. Konfiguracja magazynowania energii pozwala również na udział w reakcji strony popytowej sieci energetycznej, pomagając sieci w wyrównywaniu szczytów i regulacji częstotliwości, generując zyski. W przyszłości możliwe będzie również uczestnictwo w transakcjach na rynku spot energii elektrycznej, z różnorodnymi źródłami przychodów i obiecującymi perspektywami.

Wirtualne rozszerzenie pojemności. Jest zgodne z całodobowym wykrywaniem mocy i pojemności dystrybucji; moc ładowania i rozładowania magazynu energii dynamicznie dostosowuje się do zapotrzebowania mocy stacji. Super magazynowanie i ładowanie są zintegrowane, zapewniając bezproblemowe szybkie ładowanie.

Poprawa jakości energii. Gdy stacja ładowania jest wyposażona w magazyn energii, w sytuacjach takich jak przeciążenie transformatora, racjonowanie energii lub niemożność ładowania z powodu przerwy w dostawie prądu, może poprawić jakość energii i utrzymać normalne działanie stacji ładowania.

Podscenariusz zastosowań magazynowania energii w stacji ładowania

Z punktu widzenia wytwarzania energii, odbiorcami zapotrzebowania na magazynowanie energii są elektrownie. Ze względu na różne wpływy poszczególnych źródeł energii na sieć elektroenergetyczną oraz dynamiczne niedopasowanie między wytwarzaniem a zużyciem energii spowodowane nieprzewidywalnym obciążeniem, istnieje wiele rodzajów zapotrzebowania na magazynowanie energii po stronie wytwarzania, w tym sześć scenariuszy, takich jak przesunięcie czasowe energii, jednostka pojemności, śledzenie obciążenia, regulacja częstotliwości systemu, moc rezerwowa i przyłączenie energii odnawialnej do sieci.

Przesunięcie czasowe energii osiąga wyrównanie szczytowego i dolinowego obciążenia elektrycznego poprzez magazynowanie energii, co oznacza, że elektrownia ładuje akumulator w okresie poza szczytem obciążenia elektrycznego i uwalnia zmagazynowaną energię elektryczną w okresie szczytu obciążenia elektrycznego. Ponadto, przesunięcie czasowe energii polega również na magazynowaniu ograniczonej mocy z wiatru i słońca z odnawialnych źródeł energii, a następnie przenoszeniu jej do innych okresów w celu przyłączenia do sieci. Przesunięcie czasowe energii jest typowym zastosowaniem związanym z energią, które nie ma ścisłych wymagań dotyczących czasu ładowania i rozładowania oraz szerokich wymagań dotyczących mocy ładowania i rozładowania. Jednakże, częstotliwość zastosowania przesunięcia czasowego energii jest stosunkowo wysoka, ponad 300 razy w roku, ze względu na obciążenie mocą użytkowników i charakterystykę generacji energii z odnawialnych źródeł energii.

Ze względu na różnice w obciążeniu elektrycznym w różnych okresach, elektrownie węglowe muszą posiadać zdolność regulacji mocy szczytowej. W związku z tym konieczne jest zarezerwowanie pewnej mocy wytwórczej na potrzeby odpowiadające obciążeniom szczytowym, co powoduje, że jednostki wytwarzania energii cieplnej nie są w stanie osiągnąć pełnej mocy i wpływa to na ekonomiczność ich pracy. Wykorzystanie magazynowania energii pozwala na ładowanie w okresach niskiego obciążenia elektrycznego i rozładowywanie w okresach szczytowego obciążenia elektrycznego w celu zmniejszenia obciążenia szczytowego. Wykorzystanie efektu substytucji systemu magazynowania energii do uwolnienia jednostek mocy elektrowni węglowych, tym samym poprawiając wskaźnik wykorzystania jednostek wytwarzania energii cieplnej i zwiększając ich efektywność ekonomiczną. Jednostka mocy jest typowym zastosowaniem opartym na energii, które nie ma ścisłych wymagań dotyczących czasu ładowania i rozładowywania, ale ma szerokie wymagania dotyczące mocy ładowania i rozładowywania. Jednakże, ze względu na obciążenie mocą użytkowników i charakterystykę wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych, częstotliwość zastosowania przesunięcia czasowego mocy jest stosunkowo wysoka, około 200 razy w roku.

Śledzenie obciążenia to usługa pomocnicza, która dynamicznie dostosowuje się, aby osiągnąć równowagę w czasie rzeczywistym dla wolno zmieniającego się i stale zmieniającego się obciążenia. Ciągle zmieniające się obciążenie o wolnej zmianie można dalej podzielić na obciążenie podstawowe i obciążenie narastające, w zależności od rzeczywistej sytuacji pracy generatora, a śledzenie obciążenia jest stosowane głównie do obciążenia narastającego, to znaczy poprzez dostosowanie mocy wyjściowej, szybkość narastania tradycyjnych jednostek energetycznych jest w miarę możliwości minimalizowana, co pozwala na płynne przejście do poziomu instrukcji dyspozytorskich. W porównaniu z jednostkami pojemnościowymi, śledzenie obciążenia wymaga dłuższego czasu reakcji rozładowania, a odpowiedni czas musi wynosić minuty.

Zmiana częstotliwości będzie miała wpływ na bezpieczną i wydajną pracę oraz żywotność urządzeń do produkcji energii elektrycznej i sprzętu elektrycznego. Dlatego regulacja częstotliwości jest bardzo ważna. W tradycyjnej strukturze energetycznej krótkoterminowe niedobory energii w sieci energetycznej są regulowane przez tradycyjne jednostki (głównie elektrownie cieplne i wodne w Chinach) poprzez reagowanie na sygnały AGC. Wraz z przyłączeniem do sieci nowych źródeł energii, zmienność i losowość energii wiatrowej i słonecznej nasiliły krótkoterminowe niedobory energii w sieci energetycznej w krótkim okresie czasu. Tradycyjne źródła energii (zwłaszcza energetyka cieplna) reagują z opóźnieniem na polecenia dyspozytorskie sieci energetycznej z powodu powolnej modulacji częstotliwości, a czasami występują błędne działania, takie jak regulacja odwrotna, co uniemożliwia zaspokojenie nowego zapotrzebowania. W porównaniu, szybkość modulacji częstotliwości magazynowania energii (zwłaszcza magazynowania energii elektrochemicznej) jest wysoka, a akumulator może być elastycznie przełączany między stanem ładowania i rozładowania, co czyni go bardzo dobrym zasobem do modulacji częstotliwości.

W porównaniu ze śledzeniem obciążenia, składowa obciążenia regulacji częstotliwości systemu zmienia się w minutach i sekundach, co wymaga wyższej szybkości reakcji (zazwyczaj reakcja sekundowa), a metodą regulacji składowej obciążenia jest zazwyczaj AGC. Jednak regulacja częstotliwości systemu jest typowym zastosowaniem energetycznym, które wymaga szybkiego ładowania i rozładowania w krótkim czasie, a także dużego tempa ładowania i rozładowania przy zastosowaniu elektrochemicznego magazynowania energii, co skróci żywotność niektórych typów baterii i tym samym wpłynie na ich ekonomiczność.

Pojemność rezerwowa odnosi się do rezerwy mocy czynnej zarezerwowanej w celu zapewnienia jakości energii oraz bezpiecznej i stabilnej pracy systemu w nagłych wypadkach, oprócz zaspokojenia oczekiwanego zapotrzebowania na obciążenie. Zazwyczaj moc rezerwowa powinna wynosić 15-20% normalnej mocy zasilania systemu, a wartość minimalna powinna być równa mocy jednostki o największej zainstalowanej mocy w systemie. Ponieważ moc rezerwowa jest przeznaczona na sytuacje awaryjne, roczna częstotliwość pracy jest zazwyczaj niska. Jeśli akumulator jest używany samodzielnie jako usługa mocy rezerwowej, ekonomia nie może być zagwarantowana, dlatego konieczne jest porównanie go z kosztem istniejącej mocy rezerwowej w celu określenia rzeczywistego efektu zastąpienia.

Ze względu na losowy i przerywany charakter produkcji energii wiatrowej i fotowoltaicznej, jakość energii jest gorsza niż w przypadku tradycyjnych źródeł energii. Ponieważ wahania produkcji energii ze źródeł odnawialnych (wahania częstotliwości, wahania mocy wyjściowej itp.) mieszczą się w zakresie od kilku sekund do kilku godzin, istnieją zarówno zastosowania oparte na mocy, jak i na energii, które można ogólnie podzielić na trzy typy: przesunięcie czasowe energii odnawialnej, utrwalenie mocy generowanej z energii odnawialnej oraz wygładzanie produkcji energii odnawialnej. Na przykład, aby rozwiązać problem odrzucania światła w produkcji energii fotowoltaicznej, konieczne jest magazynowanie pozostałej energii elektrycznej wygenerowanej w ciągu dnia w celu rozładowania jej w nocy, co należy do przesunięcia czasowego energii odnawialnej. W przypadku energii wiatrowej, ze względu na nieprzewidywalność wiatru, moc wyjściowa energii wiatrowej jest bardzo zmienna i wymaga wygładzenia, dlatego jest to głównie zastosowanie oparte na mocy.