Com o rápido aumento da popularidade dos VEs, a demanda por carregamento comunitário de usuários de EVs disparou. O método tradicional de carregamento desordenado não apenas arrisca sobrecarregar a rede elétrica durante os horários de pico, mas também interrompe o fornecimento de eletricidade residencial. Portanto, o conceito de carregamento ordenado surgiu, revolucionando a gestão da rede e aprimorando a eficiência, inteligência e organização do carregamento de VEs.

O carregamento ordenado refere-se à prática de guiar e controlar o carregamento de veículos elétricos por meio de meios econômicos ou tecnológicos. Seu objetivo é atender à demanda de carregamento de veículos elétricos enquanto simultaneamente "reduz os picos e preenche os vales" da curva de carga da rede elétrica. Ao fazer isso, reduz a necessidade de capacidade adicional de geração de energia, garantindo um desenvolvimento harmonioso entre a indústria de veículos elétricos e a rede elétrica.

Portanto, o carregamento ordenado é uma abordagem de carregamento inteligente que otimiza o agendamento das estações de carregamento, levando em consideração fatores como carga da rede, demanda de carregamento e preços da eletricidade.

Em termos de aplicação, estações de carregamento público, parques industriais, rodovias e outros cenários geralmente requerem carregamento rápido e de alta potência devido à natureza sensível ao tempo do uso. Em contraste, áreas residenciais e estacionamentos de locais de trabalho oferecem mais flexibilidade no tempo de carregamento. Esses últimos cenários são ideais para implementar carregamento ordenado, uma vez que os usuários geralmente têm requisitos de carregamento menos urgentes.

Otimização da Carga da Rede: O carregamento ordenado pode otimizar a carga da rede elétrica, realizar o alívio da carga de pico e o preenchimento de vales, não apenas reduzindo efetivamente a pressão de fornecimento de energia durante as horas de pico da rede elétrica e diminuindo a flutuação da carga da rede elétrica, mas também atendendo às necessidades normais de produção e de vida dos usuários, realizando a transição suave da carga elétrica e melhorando a estabilidade e a segurança do sistema elétrico.

Gestão Eficiente de Energia: Comparado com a potência de saída fixa das pilhas de carregamento tradicionais, a potência de saída das pilhas de carregamento ordenado pode ser ajustada de forma flexível dentro de um determinado intervalo. Essa adaptabilidade permite uma utilização de energia mais eficiente, atendendo a diversas necessidades de carregamento.

Transformação de hardware

Módulo de ativação do veículo: garantindo que todos os veículos em carga estejam equipados com módulos de ativação, o que é um pré-requisito para um carregamento ordenado.

Interface de comunicação e protocolo: As estações de carregamento devem ser equipadas com interfaces de comunicação e protocolos capazes de transmitir informações de controle. O hardware pode precisar ser modificado para suportar uma troca de dados mais eficiente.

Roteadores de energia: Roteadores de energia permitem funções de gerenciamento de carga e capacidades de interrupção remota, facilitando a comunicação entre plataformas locais e baseadas na nuvem.

Carregamento ideal na área da estação: Sob um modelo de preço de eletricidade de uso fixo, as pilhas de carregamento são controladas remotamente via medidores de eletricidade para minimizar os custos econômicos.

Carregamento inteligente para otimização de estações: Ao ajustar os preços de operação, os usuários são incentivados a escolher períodos de carregamento fora do pico, garantindo um processo de carregamento estável.

Carregamento inteligente para otimização de rede: Essa abordagem requer algoritmos de otimização sofisticados para equilibrar a estabilidade da rede, o consumo de novas energias e a viabilidade econômica do sistema de energia.

Construção da Plataforma

Plataforma de serviço inteligente: Estabelecer plataformas de serviço inteligente para estações de carregamento fornece suporte de ponta a ponta, desde o planejamento e gerenciamento até as operações diárias, melhorando assim a qualidade e eficiência geral dos serviços de carregamento.

Suporte Político e Maturidade Tecnológica

Apoio político: Os governos em níveis nacional e local devem continuar a emitir políticas que promovam o carregamento inteligente e ordenado, bem como a interação veículo-rede (V2G).

Tecnologia madura: Com os avanços da tecnologia, como a melhoria da tecnologia de baterias e da tecnologia de carregamento de veículos elétricos, o carregamento ordenado será mais eficiente e econômico.

Fatores que Afetam o Carregamento Inteligente e Organizado

As características de carga da rede elétrica variam de região para região: Por exemplo, em Xangai, China, o verão apresenta um aumento significativo na demanda de pico de energia, sobrecarregando o fornecimento de energia. Portanto, há uma enorme demanda pela flexibilidade da interação veículo-rede.

Políticas de preços de eletricidade: As políticas de preços de eletricidade em vários lugares têm um impacto importante na implementação de carregamento inteligente e ordenado. A precificação de eletricidade por horário de uso em Xangai, com suas substanciais diferenças de preços entre pico e vale, incentiva efetivamente os proprietários de veículos elétricos a participar de atividades de equilíbrio da rede.

Layout da infraestrutura de carregamento: O layout da infraestrutura de carregamento precisa ser coordenado com o planejamento da rede elétrica. No "Décimo Plano Quinquenal de Desenvolvimento para Instalações de Carregamento (Substituição) em Xangai", Xangai definiu a meta de construção e o layout da infraestrutura de carregamento, exigindo que a infraestrutura de carregamento da cidade atenda à demanda de 1,25 milhão de veículos elétricos de nova energia em 2025.

Nível inteligente das instalações de carregamento: O carregamento inteligente e ordenado requer que as instalações de carregamento tenham um alto nível de inteligência e realizem interação em tempo real com a rede elétrica. Xangai promove a interconexão da infraestrutura de veículos elétricos e melhora o nível inteligente e a capacidade de controle colaborativo das instalações de carregamento.

Comportamento e Demandas dos Usuários Usuários em diferentes regiões têm comportamentos e demandas de carregamento diferentes. O carregamento inteligente e ordenado precisa considerar os hábitos e demandas de carregamento dos usuários. O período de carregamento dos proprietários de veículos elétricos em Xangai tende a ser concentrado. Se sobreposto ao período de pico de carga da rede elétrica, terá um impacto na operação segura da rede elétrica.

Apoio político e mecanismo de incentivo: O apoio político e os mecanismos de incentivo são muito importantes para a promoção de carregamento inteligente e ordenado. Através de documentos políticos, Xangai implementou a política de preços de eletricidade por horário de uso e continuamente realizou a resposta à demanda de energia, o que proporcionou condições para a interação entre veículos e redes.

Normas e especificações técnicas: As normas e especificações técnicas unificadas são a base para a implementação de carregamento inteligente e ordenado. Por exemplo, Xangai, China, emitiu os Requisitos Técnicos para Carregamento Inteligente e Resposta Interativa de Pilhas de Carregamento Inteligente para Veículos Elétricos, que estipularam os cenários aplicáveis, requisitos gerais, requisitos de carregamento inteligente, requisitos de resposta interativa e requisitos interativos da plataforma para carregamento inteligente e resposta interativa de pilhas de carregamento inteligente para veículos elétricos.

Segurança e confiabilidade O carregamento inteligente e ordenado precisa garantir a segurança e a confiabilidade do processo de carregamento. Na prática da interação veículo-rede em Xangai, a capacidade de resposta de várias instalações de carregamento e substituição, como públicas e residenciais, foi verificada, e benefícios consideráveis podem ser obtidos.

Análise econômica: A economia é o fator chave para a promoção em larga escala de carregamento inteligente e ordenado. A análise econômica da interação veículo-rede em Xangai mostra que todos os tipos de infraestrutura de carregamento e substituição, como pública e residencial, têm a capacidade de responder e podem obter benefícios consideráveis.

Diferenças Entre Carregamento Ordenado e Desordenado

A principal diferença entre o carregamento ordenado e o carregamento desordenado reside em saber se o comportamento de carregamento dos VEs é gerenciado e regulado para alcançar um uso de energia mais razoável e eficiente. A seguir estão as diferenças específicas entre eles:

Gestão de carregamento

Carregamento ordenado: por meio de meios técnicos e medidas econômicas, guiar e controlar os VEs para carregar no momento mais adequado. Isso geralmente envolve o uso de um sistema de controle de carregamento inteligente para otimizar o tempo de carregamento e a potência de acordo com a carga da rede e a flutuação do preço da eletricidade.

Carregamento desordenado: O tempo de carregamento dos veículos elétricos é completamente determinado pelos próprios proprietários, e não há uma estratégia de gestão unificada, o que pode levar ao desperdício de recursos energéticos ou à instabilidade da rede elétrica durante o pico de carga.

Influência da rede elétrica

Carregamento ordenado: Pode ajudar a reduzir o pico de carga da rede elétrica, diminuir a pressão do sistema elétrico e aumentar a estabilidade e confiabilidade da rede elétrica ao organizar o carregamento durante o período de baixa demanda de energia.

Cobrança desordenada: Pode agravar a demanda em picos, aumentando a carga na rede e potencialmente elevando os custos de geração de energia e o investimento em infraestrutura.

Benefícios Econômicos

Carregamento ordenado: Ao carregar durante o período de baixo preço da eletricidade, os usuários podem economizar no custo de carregamento. Além disso, também pode melhorar a taxa de utilização dos equipamentos da rede elétrica, o que ajudará a reduzir o custo total de fornecimento de energia a longo prazo.

Carregamento desordenado: Os usuários podem incorrer em contas de eletricidade mais altas ao carregar durante as horas de pico, quando os preços estão tipicamente elevados.

Aplicação de Tecnologia

Carregamento ordenado: Depende de tecnologia avançada de IoT e estratégia de rede inteligente, como ajuste automático de pilhas de carregamento, reserva e ajuste dos planos de carregamento dos usuários, etc.

Carregamento desordenado: Não requer intervenção técnica especializada, uma vez que as decisões de carregamento são puramente impulsionadas pelo usuário.

Status da Pesquisa sobre Carregamento Ordenado

Pesquisa na China

Na China, com o rápido desenvolvimento dos veículos elétricos (EVs), a pesquisa relacionada também está se aprofundando. Os esforços atuais se concentram em:

Gerenciamento de Carga Baseado em Preço: Usando incentivos de preço de eletricidade para encorajar o carregamento durante períodos de baixa carga na rede, suavizando assim a curva de carga.

Serviços centrados no usuário: Priorizando as necessidades de carregamento do usuário, como preferências de tempo e potência. Isso inclui a expansão da rede de estações de carregamento rápido e lento e a oferta de soluções de carregamento personalizadas por meio de sistemas de gerenciamento inteligente.

Planejamento de Infraestrutura: Considerando a tendência de desenvolvimento futuro dos EVs, planejar racionalmente a disposição e a capacidade das instalações de carregamento. Por exemplo, de acordo com o número de EVs na região, a demanda de carregamento e outros fatores, a disposição e o planejamento das pilhas de carregamento são realizados para melhorar a taxa de utilização das pilhas de carregamento. No entanto, desafios permanecem, como padrões técnicos inconsistentes, baixa participação dos usuários e gestão colaborativa complexa entre múltiplas partes interessadas.

Progresso da pesquisa no exterior

Atualmente, países estrangeiros obtiveram algumas experiências avançadas e resultados de pesquisa na estratégia de controle de carregamento ordenado das instalações de carregamento sob restrições de otimização multi-objetivo. Alguns países realizaram controle e otimização eficaz do carregamento de veículos elétricos por meio da tecnologia de rede inteligente e de um sistema avançado de gerenciamento de carregamento, utilizando análise de big data e modelos de previsão para ajustar dinamicamente os parâmetros de carregamento. Além disso, a pesquisa em andamento se concentra no desenvolvimento de tecnologias de carregamento inovadoras, como carregamento sem fio e rápido, para atender às diversas necessidades dos usuários.

Interação Veículo - para - Rede e Carregamento Ordenado

Nos últimos anos, os governos nacionais e locais emitiram inúmeras políticas para melhorar as capacidades de interação veículo-rede nas infraestruturas de carregamento. As empresas de rede elétrica também estão explorando ativamente a prática específica de interação entre veículos elétricos novos (NEVs) e a rede elétrica.

A interação entre a rede do veículo inteiro passará por várias etapas, desde o modo de carregamento desordenado que não considera a influência na rede elétrica no início, até a profunda integração da rede de transporte e da rede elétrica. Considerando fatores como políticas de apoio, hábitos dos usuários, status técnico, ecologia industrial e assim por diante, em pelo menos três anos, o carregamento ordenado (V1G) é o esquema mais comercialmente viável, e o esquema de reconstrução da estação também tem isso como objetivo de implementação.

Do ponto de vista da segurança da rede elétrica, o esquema propõe o plano de construção de estações de carregamento ordenadas, com foco na transformação de equipamentos de hardware, regulação e estratégia de operação e plataforma de informações. Ao integrar redes de distribuição, pilhas de carregamento, veículos e baterias, essas estações estão equipadas para realizar operações de carregamento ordenadas de forma eficaz.

Ponto de Carregamento Ordenado

Defina a pilha de carregamento ordenada, que é diferente da potência de saída fixa da pilha de carregamento AC tradicional de 7 kW. A potência de saída da pilha de carregamento ordenada varia de 1,3 kW a 7 kW. Todo o projeto tem como estação principal o sistema de energia inteligente da State Grid. Sob a condição de que a rede elétrica não seja modificada e o consumo normal de eletricidade dos residentes na comunidade não seja afetado, um plano de carregamento ordenado é formulado de acordo com o princípio de "primeiro a chegar, primeiro a carregar, e carregamento reservado". A "inteligência" da pilha de carregamento ordenada reside no fato de que, uma vez que a carga elétrica da comunidade seja muito grande, a pilha de carregamento ajustará a sequência de tempo de carregamento ou reduzirá automaticamente a potência de saída de acordo com a estratégia de controle da estação principal, a fim de priorizar a garantia do consumo normal de eletricidade dos residentes. Ao mesmo tempo, a pilha de carregamento também pode ser carregada de forma independente durante o período de baixa tarifa de eletricidade de acordo com a estratégia de carregamento inteligente, o que reduz o custo de carregamento e economiza o tempo de espera para o proprietário.

Diferenças em relação a pilhas de carregamento comuns: Pilhas de carregamento ordenadas apresentam um mecanismo de fila que aloca o tempo de carregamento para os VE de acordo com as necessidades dos usuários, reduzindo o tempo de espera dos veículos durante o carregamento e melhorando a eficiência do carregamento. Pilhas de carregamento comuns carecem desse mecanismo, e o possível problema de congestionamento precisa ser resolvido pelo próprio proprietário.

Recursos amigáveis: Pilhas de carregamento ordenadas fornecem informações em tempo real, como o número de veículos à espera e a disponibilidade das pilhas, permitindo que os usuários planejem seu carregamento de forma mais eficaz.

Limitações das Estações de Carregamento Comuns: A ausência de um sistema de filas nas estações de carregamento comuns resulta em tempos de espera mais longos e horários de carregamento imprevisíveis, exigindo que os usuários dependam do julgamento pessoal ou de assistência externa.