Với sự gia tăng nhanh chóng trong sự phổ biến của NEVs, nhu cầu về việc sạc xe điện tại cộng đồng đã tăng vọt. Phương pháp sạc không có trật tự truyền thống không chỉ có nguy cơ làm quá tải lưới điện trong giờ cao điểm mà còn làm gián đoạn nguồn cung điện cho các hộ gia đình. Do đó, khái niệm sạc có trật tự đã xuất hiện, cách mạng hóa việc quản lý lưới điện và nâng cao hiệu quả, trí tuệ và tổ chức của việc sạc NEV.

Sạc có trật tự đề cập đến việc hướng dẫn và kiểm soát việc sạc xe điện thông qua các phương tiện kinh tế hoặc công nghệ. Mục tiêu của nó là đáp ứng nhu cầu sạc xe điện trong khi đồng thời "cắt giảm đỉnh và lấp đầy thung lũng" của đường cong tải lưới điện. Bằng cách làm như vậy, nó giảm bớt nhu cầu về công suất phát điện bổ sung, đảm bảo sự phát triển hài hòa giữa ngành công nghiệp xe điện và lưới điện.

Do đó, sạc có trật tự là một phương pháp sạc thông minh tối ưu hóa việc lập lịch cho các trạm sạc, xem xét các yếu tố như tải lưới, nhu cầu sạc và giá điện.

Về mặt ứng dụng, các trạm sạc công cộng, khu công nghiệp, đường cao tốc và các tình huống khác thường yêu cầu sạc nhanh, công suất cao do tính chất thời gian nhạy cảm của việc sử dụng. Ngược lại, các khu dân cư và bãi đậu xe nơi làm việc cung cấp nhiều sự linh hoạt hơn trong thời gian sạc. Những tình huống sau là lý tưởng để thực hiện việc sạc có trật tự, vì người dùng thường có yêu cầu sạc ít cấp bách hơn.

Tối ưu hóa tải lưới điện: Sạc có trật tự có thể tối ưu hóa tải lưới điện, thực hiện việc giảm tải vào giờ cao điểm và lấp đầy vào giờ thấp điểm, không chỉ giảm áp lực cung cấp điện trong giờ cao điểm của lưới điện một cách hiệu quả và giảm sự dao động của tải lưới điện, mà còn đáp ứng nhu cầu sản xuất và sinh hoạt bình thường của người dùng, thực hiện chuyển giao tải điện một cách suôn sẻ và cải thiện sự ổn định và an toàn của hệ thống điện.

Quản lý năng lượng hiệu quả: So với công suất đầu ra cố định của các trạm sạc truyền thống, công suất đầu ra của các trạm sạc có trật tự có thể được điều chỉnh linh hoạt trong một phạm vi nhất định. Sự thích ứng này cho phép sử dụng năng lượng hiệu quả hơn, phục vụ cho nhiều nhu cầu sạc khác nhau.

Chuyển đổi phần cứng

Mô-đun đánh thức phương tiện: đảm bảo rằng tất cả các phương tiện đang sạc đều được trang bị mô-đun đánh thức, đây là điều kiện tiên quyết cho việc sạc có trật tự.

Giao diện và giao thức truyền thông: Các trạm sạc phải được trang bị các giao diện và giao thức truyền thông có khả năng truyền tải thông tin điều khiển. Phần cứng có thể cần được sửa đổi để hỗ trợ việc trao đổi dữ liệu hiệu quả hơn.

Bộ định tuyến năng lượng: Bộ định tuyến năng lượng cho phép các chức năng quản lý tải và khả năng ngắt kết nối từ xa, tạo điều kiện cho việc giao tiếp giữa các nền tảng địa phương và dựa trên đám mây.

Sạc tối ưu trong khu vực trạm: Dưới mô hình giá điện cố định theo thời gian sử dụng, các trạm sạc được điều khiển từ xa qua công tơ điện để giảm thiểu chi phí kinh tế.

Sạc thông minh cho tối ưu hóa trạm: Bằng cách điều chỉnh giá vận hành, người dùng được khuyến khích chọn thời gian sạc ngoài giờ cao điểm, đảm bảo quá trình sạc ổn định.

Sạc thông minh cho tối ưu hóa mạng: Cách tiếp cận này yêu cầu các thuật toán tối ưu hóa tinh vi để cân bằng sự ổn định của lưới điện, tiêu thụ năng lượng mới và tính khả thi kinh tế của hệ thống điện.

Xây dựng nền tảng

Nền tảng dịch vụ thông minh: Thiết lập các nền tảng dịch vụ thông minh cho các trạm sạc cung cấp hỗ trợ từ đầu đến cuối, từ lập kế hoạch và quản lý đến hoạt động hàng ngày, qua đó nâng cao chất lượng và hiệu quả tổng thể của dịch vụ sạc.

Hỗ trợ Chính sách và Trưởng thành Công nghệ

Hỗ trợ chính sách: Các chính phủ ở cấp quốc gia và địa phương nên tiếp tục ban hành các chính sách thúc đẩy việc sạc thông minh và có trật tự, cũng như tương tác giữa xe và lưới điện (V2G).

Công nghệ trưởng thành: Với sự tiến bộ của công nghệ, chẳng hạn như sự cải thiện của công nghệ pin và công nghệ sạc xe điện, việc sạc có trật tự sẽ hiệu quả và tiết kiệm hơn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc sạc thông minh và có trật tự

Đặc điểm tải lưới điện khác nhau theo từng khu vực: Ví dụ, ở Thượng Hải, Trung Quốc, mùa hè chứng kiến sự gia tăng đáng kể trong nhu cầu công suất đỉnh, gây áp lực lên nguồn cung điện. Do đó, có một nhu cầu lớn về tính linh hoạt của sự tương tác giữa phương tiện và mạng lưới.

Chính sách giá điện: Các chính sách giá điện ở nhiều nơi có ảnh hưởng quan trọng đến việc thực hiện sạc thông minh và có trật tự. Chính sách giá điện theo thời gian sử dụng của Thượng Hải, với sự chênh lệch giá cao - thấp đáng kể, khuyến khích hiệu quả các chủ sở hữu xe điện tham gia vào các hoạt động cân bằng lưới điện.

Bố trí hạ tầng sạc: Bố trí hạ tầng sạc cần được phối hợp với quy hoạch lưới điện. Trong "Kế hoạch Phát triển Năm năm lần thứ mười cho các cơ sở sạc (thay thế) tại Thượng Hải", Thượng Hải đã xác định mục tiêu xây dựng và bố trí hạ tầng sạc, yêu cầu rằng hạ tầng sạc của thành phố phải đáp ứng nhu cầu của 1,25 triệu xe điện năng lượng mới vào năm 2025.

Trình độ thông minh của các cơ sở sạc: Sạc thông minh và có trật tự yêu cầu các cơ sở sạc phải có trình độ thông minh cao và nhận thức tương tác thời gian thực với lưới điện. Thượng Hải thúc đẩy sự kết nối của hạ tầng xe điện và nâng cao trình độ thông minh cũng như khả năng kiểm soát hợp tác của các cơ sở sạc.

Hành vi và nhu cầu của người dùng Người dùng ở các khu vực khác nhau có hành vi và nhu cầu sạc khác nhau. Việc sạc thông minh và có trật tự cần xem xét thói quen và nhu cầu sạc của người dùng. Thời gian sạc của các chủ sở hữu xe điện ở Thượng Hải có xu hướng tập trung. Nếu nó trùng với thời điểm tải cao điểm của lưới điện, nó sẽ ảnh hưởng đến việc vận hành an toàn của lưới điện.

Cơ chế hỗ trợ chính sách và khuyến khích: Cơ chế hỗ trợ chính sách và khuyến khích rất quan trọng cho việc thúc đẩy sạc thông minh và có trật tự. Thông qua các tài liệu chính sách, Thượng Hải đã thực hiện chính sách giá điện theo thời gian sử dụng và liên tục thực hiện phản ứng với nhu cầu điện, điều này đã tạo điều kiện cho sự tương tác giữa các phương tiện và mạng lưới.

Tiêu chuẩn và quy định kỹ thuật: Các tiêu chuẩn và quy định kỹ thuật thống nhất là cơ sở cho việc thực hiện sạc thông minh và có trật tự. Ví dụ, Thượng Hải, Trung Quốc đã ban hành các yêu cầu kỹ thuật cho việc sạc thông minh và phản hồi tương tác của các trạm sạc thông minh cho xe điện, quy định các tình huống áp dụng, yêu cầu chung, yêu cầu sạc thông minh, yêu cầu phản hồi tương tác và yêu cầu tương tác nền tảng cho việc sạc thông minh và phản hồi tương tác của các trạm sạc thông minh cho xe điện.

An toàn và đáng tin cậy Sạc thông minh và có trật tự cần đảm bảo an toàn và độ tin cậy của quá trình sạc. Trong thực tiễn tương tác giữa xe và mạng ở Thượng Hải, khả năng phản hồi của các cơ sở sạc và thay thế khác nhau như công cộng và của cư dân đã được xác minh, và có thể thu được lợi ích đáng kể.

Phân tích kinh tế: Kinh tế là yếu tố chính cho việc thúc đẩy quy mô lớn việc sạc thông minh và có trật tự. Phân tích kinh tế về tương tác giữa xe và mạng ở Thượng Hải cho thấy tất cả các loại cơ sở hạ tầng sạc và thay thế như công cộng và cư dân đều có khả năng phản ứng và có thể đạt được lợi ích đáng kể.

Sự khác biệt giữa sạc có trật tự và sạc không có trật tự

Sự khác biệt chính giữa việc sạc có trật tự và sạc không có trật tự nằm ở việc hành vi sạc của các xe điện (EV) có được quản lý và điều chỉnh để đạt được việc sử dụng điện hợp lý và hiệu quả hơn hay không. Dưới đây là những khác biệt cụ thể giữa chúng:

Quản lý sạc

Sạc có trật tự: thông qua các phương tiện kỹ thuật và biện pháp kinh tế, hướng dẫn và kiểm soát xe điện (EV) sạc vào thời điểm phù hợp nhất. Điều này thường liên quan đến việc sử dụng hệ thống điều khiển sạc thông minh để tối ưu hóa thời gian và công suất sạc theo tải lưới và biến động giá điện.

Sạc không có trật tự: Thời gian sạc của xe điện hoàn toàn do các chủ sở hữu tự quyết định, và không có chiến lược quản lý thống nhất, điều này có thể dẫn đến lãng phí tài nguyên điện năng hoặc sự không ổn định của lưới điện trong thời gian tải cao điểm.

Ảnh hưởng của lưới điện

Sạc có trật tự: Nó có thể giúp giảm đỉnh tải của lưới điện, giảm áp lực của hệ thống điện và tăng cường sự ổn định và độ tin cậy của lưới điện bằng cách sắp xếp việc sạc trong thời gian nhu cầu điện thấp.

Sạc không có trật tự: Có thể làm trầm trọng thêm nhu cầu vào giờ cao điểm, tăng gánh nặng lên lưới điện và có khả năng làm tăng chi phí phát điện và đầu tư cơ sở hạ tầng.

Lợi ích kinh tế

Sạc có trật tự: Bằng cách sạc trong thời gian giá điện thấp, người dùng có thể tiết kiệm chi phí sạc. Ngoài ra, nó cũng có thể cải thiện tỷ lệ sử dụng thiết bị lưới điện, điều này sẽ giúp giảm chi phí cung cấp điện tổng thể trong dài hạn.

Sạc không có trật tự: Người dùng có thể phải chịu hóa đơn điện cao hơn khi sạc trong giờ cao điểm khi giá thường cao.

Ứng dụng công nghệ

Sạc có trật tự: Nó phụ thuộc vào công nghệ IoT tiên tiến và chiến lược lưới điện thông minh, chẳng hạn như điều chỉnh tự động các trạm sạc, đặt chỗ và điều chỉnh kế hoạch sạc của người dùng, v.v.

Sạc không theo thứ tự: Không yêu cầu can thiệp kỹ thuật chuyên môn, vì quyết định sạc hoàn toàn do người dùng điều khiển.

Tình trạng nghiên cứu về sạc có thứ tự

Nghiên cứu ở Trung Quốc

Tại Trung Quốc, với sự phát triển nhanh chóng của xe điện (EV), các nghiên cứu liên quan cũng đang được đào sâu. Những nỗ lực hiện tại tập trung vào:

Quản lý Tải Dựa Trên Giá: Sử dụng các ưu đãi giá điện để khuyến khích việc sạc trong các khoảng thời gian tải lưới thấp, từ đó làm mượt đường cong tải.

Dịch vụ tập trung vào người dùng: Ưu tiên nhu cầu sạc của người dùng, chẳng hạn như thời gian và sở thích về công suất. Điều này bao gồm việc mở rộng mạng lưới trạm sạc nhanh và chậm và cung cấp các giải pháp sạc cá nhân hóa thông qua các hệ thống quản lý thông minh.

Kế hoạch hạ tầng: Xem xét xu hướng phát triển trong tương lai của xe điện (EV), lập kế hoạch hợp lý cho việc bố trí và công suất của các cơ sở sạc. Ví dụ, dựa trên số lượng xe điện trong khu vực, nhu cầu sạc và các yếu tố khác, thực hiện việc bố trí và lập kế hoạch cho các trạm sạc nhằm cải thiện tỷ lệ sử dụng của các trạm sạc. Tuy nhiên, vẫn còn những thách thức, chẳng hạn như tiêu chuẩn kỹ thuật không đồng nhất, sự tham gia thấp của người dùng và quản lý hợp tác phức tạp giữa nhiều bên liên quan.

Tiến độ nghiên cứu ở nước ngoài

Hiện nay, các quốc gia nước ngoài đã đạt được một số kinh nghiệm tiên tiến và kết quả nghiên cứu trong chiến lược kiểm soát sạc có trật tự của các cơ sở sạc dưới các ràng buộc tối ưu hóa đa mục tiêu. Một số quốc gia đã nhận ra việc kiểm soát và tối ưu hóa hiệu quả việc sạc xe điện thông qua công nghệ lưới điện thông minh và hệ thống quản lý sạc tiên tiến, sử dụng phân tích dữ liệu lớn và mô hình dự đoán để điều chỉnh động các tham số sạc. Thêm vào đó, các nghiên cứu đang diễn ra tập trung vào việc phát triển các công nghệ sạc đổi mới, chẳng hạn như sạc không dây và sạc nhanh, để đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dùng.

Tương tác Xe - Lưới và Sạc Có Trật Tự

Trong những năm gần đây, các chính phủ quốc gia và địa phương đã ban hành nhiều chính sách nhằm nâng cao khả năng tương tác giữa xe và lưới điện trong hạ tầng sạc. Các doanh nghiệp lưới điện cũng đang tích cực khám phá thực tiễn cụ thể của sự tương tác giữa xe điện và lưới điện.

Sự tương tác giữa toàn bộ mạng lưới phương tiện sẽ trải qua nhiều giai đoạn từ chế độ sạc hỗn loạn không xem xét ảnh hưởng đến lưới điện ở giai đoạn đầu đến sự tích hợp sâu sắc của mạng lưới giao thông và lưới điện. Xem xét các yếu tố như chính sách hỗ trợ, thói quen của người dùng, tình trạng kỹ thuật, sinh thái công nghiệp và nhiều yếu tố khác, trong ít nhất ba năm, sạc có trật tự (V1G) là phương án khả thi nhất về mặt thương mại, và kế hoạch cải tạo trạm cũng lấy điều này làm mục tiêu thực hiện.

Từ góc độ đảm bảo an toàn cho lưới điện, kế hoạch đưa ra phương án xây dựng trạm sạc có trật tự, tập trung vào việc chuyển đổi thiết bị phần cứng, quy định và chiến lược vận hành cũng như nền tảng thông tin. Bằng cách tích hợp các mạng phân phối, cột sạc, phương tiện và pin, các trạm này được trang bị để thực hiện các hoạt động sạc có trật tự một cách hiệu quả.

Trạm Sạc Có Trật Tự

Định nghĩa trạm sạc có trật tự, khác với công suất đầu ra cố định của trạm sạc AC truyền thống 7 kW. Công suất đầu ra của trạm sạc có trật tự dao động từ 1,3 kW đến 7 kW. Toàn bộ dự án lấy hệ thống năng lượng thông minh của Tập đoàn Điện lực Quốc gia làm trạm chính. Dưới điều kiện lưới điện không bị thay đổi và không ảnh hưởng đến mức tiêu thụ điện bình thường của cư dân trong cộng đồng, một kế hoạch sạc có trật tự được xây dựng theo nguyên tắc "đến trước, sạc trước và sạc dự trữ". Sự "thông minh" của trạm sạc có trật tự nằm ở chỗ, khi tải điện của cộng đồng quá lớn, trạm sạc sẽ điều chỉnh thứ tự thời gian sạc hoặc tự động giảm công suất đầu ra theo chiến lược kiểm soát của trạm chính, nhằm ưu tiên đảm bảo mức tiêu thụ điện sinh hoạt bình thường của cư dân. Đồng thời, trạm sạc cũng có thể sạc độc lập trong thời gian giá điện thấp theo chiến lược sạc thông minh, điều này giúp giảm chi phí sạc và tiết kiệm thời gian chờ đợi cho chủ sở hữu.

Sự khác biệt so với trạm sạc thông thường: Trạm sạc có trật tự có cơ chế xếp hàng phân bổ thời gian sạc cho xe điện theo nhu cầu của người dùng, giảm thời gian chờ đợi của xe trong quá trình sạc và cải thiện hiệu quả sạc. Trạm sạc thông thường thiếu cơ chế này, và vấn đề tắc nghẽn có thể xảy ra cần được chủ sở hữu tự giải quyết.

Các tính năng thân thiện với người dùng: Các trạm sạc có trật tự cung cấp thông tin theo thời gian thực, chẳng hạn như số lượng xe đang chờ và tình trạng sẵn có của trạm sạc, giúp người dùng lên kế hoạch sạc hiệu quả hơn.

Hạn chế của các trạm sạc thông thường: Việc thiếu hệ thống xếp hàng ở các trạm sạc thông thường dẫn đến thời gian chờ lâu hơn và lịch trình sạc không thể đoán trước, buộc người dùng phải dựa vào phán đoán cá nhân hoặc sự trợ giúp bên ngoài.