Model de disseny i negoci de sistemes d’emmagatzematge i càrrega fotovoltaica

I. Definició d’escenari
Amb la ràpida popularitat dels vehicles elèctrics, la demanda de cobrament està creixent. Tot i això, diferents escenaris de recàrrega tenen necessitats diferents per cobrar instal·lacions. Per tant, a l’hora de planificar les instal·lacions de cobrament, hem de considerar diferents escenaris i necessitats.

Primer, hem de determinar els escenaris de càrrega. Diferents escenaris com la ciutat, la carretera i el parc tenen necessitats diferents. En l'escenari de la ciutat, els cotxes privats són dominants, de manera que els carregadors lents de plug-i-places poden satisfer la demanda i protegir la bateria. En escenaris d’alta velocitat, els vehicles de llarga distància són predominants i es necessiten un gran nombre de piles de càrrega ràpida per satisfer les exigències crítiques del temps. Segons el WhitePapper, més del 70 per cent dels usuaris creuen que la cobertura de cues a les zones de servei d’alta velocitat és massa llarga i prop del 50 per cent dels clients consideren que la potència és massa baixa i es necessiten piles de càrrega més ràpida.

Tanmateix, els escenaris no estan molt clarament delimitats i, de vegades, cal tenir en compte la superposició de la demanda en diversos escenaris, per la qual cosa hem de tenir en compte la situació de càrrega real per a la capacitat i l’assignació d’energia.

2. Introducció del sistema
Un sistema d’emmagatzematge i càrrega òptica comú generalment conté quatre parts principals, que són el sistema de servei de plataformes, el sistema de càrrega, el sistema de distribució d’energia i el sistema de seguretat. Entre ells, el sistema de serveis de la plataforma és el nucli de tot el sistema, inclosos el control del sistema, l’adquisició de dades, el control remot i altres funcions. A través del sistema de serveis de la plataforma, es pot realitzar un seguiment i gestió en temps real del sistema d’emmagatzematge i càrrega òptica per assegurar el funcionament normal del sistema i millorar l’eficiència del servei de càrrega.

El sistema de càrrega és l’equip principal del sistema d’emmagatzematge i càrrega òptica, inclòs l’inversor, el mòdul fotovoltaic, la bateria, la pila de càrrega, etc. Els panells fotovoltaics són el component principal del sistema d’emmagatzematge i càrrega òptica. El sistema de distribució d’energia inclou principalment transformadors, commutador, cables i altres equips. Mitjançant el sistema de distribució d’energia, pot aconseguir una distribució i regulació raonables de la potència generada pel sistema d’emmagatzematge i càrrega òptica. El sistema de seguretat inclou principalment control de vídeo, sistema d’alarma, etc. Mitjançant el sistema de seguretat, es pot dur a terme un seguiment i gestió en temps real dels equips de càrrega i es poden trobar possibles riscos de seguretat i resoldre a temps.
 

3.1 Mode auto-ús espontani
L’objectiu principal d’aquest model és utilitzar la màxima potència possible a partir de la generació fotovoltaica i prioritzar la càrrega d’EV. A tall d’exemple, a l’aparcament d’un centre comercial, un gran nombre d’EV entren al vespre, quan la generació fotovoltaica ja és feble. Per tant, cal guardar una certa potència durant la generació de PV màxim i utilitzar -la durant el pic de la nit. A més, l’accés d’un gran nombre d’EV pot provocar xocs de càrrega, que han de ser tampocats i regulats mitjançant dispositius d’emmagatzematge d’energia. Es pot prioritzar les bateries per carregar els EV quan el PV és abundant i es pot guardar un excés d’energia a les bateries per satisfer les demandes d’energia al matí o a la nit. Al mateix temps, el sistema fotovoltaic d’emmagatzematge i càrrega també ha de tenir en compte la capacitat d’accés del PV, la potència de càrrega i descàrrega de bateries i la relació entre la generació d’energia PV i el consum d’energia EV, per tal de formular la planificació estratègica més òptima.

3.2 Respondre al model de tarifa de compartir temps
Diferents regions adopten diferents preus de càrrega elèctrica en diferents períodes de temps per fomentar el consum d'energia per intentar mantenir l'equilibri de consum d'energia. Per a les piles de càrrega de vehicles elèctrics, el preu de la càrrega augmenta durant les hores punta, quan el sistema d’emmagatzematge i càrrega òptica pot emmagatzemar l’energia quan l’energia fotovoltaica desbordi i l’utilitzi durant les hores punta de càrrega. La construcció d’aquest sistema de recàrrega d’emmagatzematge fotovoltaic ha de considerar la diferència de preus de la vall màxima i el consum d’electricitat màxima, per exemple, el preu màxim 1,14, el preu de la vall 0,31, la diferència de preus de vall màxima arriba a més de 80 cèntims i, alhora, aquest preu màxim és al pic de l’EV que es carrega, de manera que hi pot haver un retorn més gran. A diferència de l’auto-generació i l’autoconsumpció, les tarifes de repartiment de temps són sensibles al preu.
 

3.3 Mode d'espera
La demanda de còpia de seguretat de potència consta de tres categories principals. El primer és la demanda rígida, que requereix l’ús de l’emmagatzematge d’energia per a l’expansió de la capacitat per reduir la soca dels transformadors a causa de la capacitat de transformació limitada i els elevats costos d’alimentació. El segon és la demanda d’emergència, per exemple, quan l’energia és limitada a l’estiu, la còpia de seguretat de potència pot suportar la demanda de càrrega de vehicles elèctrics, mentre que el sistema d’emmagatzematge i càrrega òptica també és un microgrid, que també pot suportar equips importants en mode fora de xarxa. La tercera categoria és escenaris purament fora de la xarxa, on cal configurar més capacitat de la bateria per assegurar-se que la demanda d’energia es compleix en diferents moments.

3.4 Gestió de la demanda i expansió de la capacitat dinàmica
La demanda fa referència al fet que la companyia de xarxa detectarà a intervals regulars, tant si la potència adquirida per la planta supera el valor de la demanda denunciada i, si la supera, cobrarà una quota addicional. En aquest moment, el sistema d’emmagatzematge d’energia pot detectar la potència del punt de la xarxa, un cop un gran nombre d’accés a la pila de càrrega, la potència de compra supera la demanda, l’emmagatzematge d’energia es descarregarà per evitar la càrrega addicional. L’augment de la capacitat dinàmica, d’altra banda, significa que quan la potència de compra de la planta supera la capacitat del transformador, la bateria descarrega la potència de reserva emmagatzemada per tallar la potència màxima, reduint així el cost de la capacitat del transformador. Aquest escenari és més comú quan les piles de càrrega de EV estan connectades en gran quantitat. La construcció d’aquest tipus d’emissores ha de considerar la potència del sistema per satisfer l’ús de piles de càrrega. També és necessari configurar un mode de resposta que pugui descarregar automàticament la bateria quan la potència adquirida supera un valor establert. A més, el disseny del programari EMS, com ara configurar la càrrega de càrrega de càrrega rotativa i reduir la potència de càrrega també pot reduir la quantitat de potència instantània comprada a la xarxa.

4.1 Engegar i desactivar la graella
En circumstàncies normals, la càrrega traurà energia de la xarxa, però quan la graella es desconnecta sobtadament, el sistema passa automàticament a la potència de la bateria i es desconnecta ràpidament de la xarxa de distribució, assegurant -se així que no es formaran illes i no es produiran perills al personal de manteniment de la xarxa.

4.2 Reserva de la bateria
Si es fixa el DOD de la bateria, és a dir, la profunditat de descàrrega de la bateria, quan la potència de la bateria és inferior a aquest DOD, només es pot carregar i no es pot descarregar, realitzant així la reserva d’energia. D’aquesta manera, el sistema d’emmagatzematge d’energia és capaç de respondre al consum d’energia màxima de la pila de càrrega de manera puntual i, alhora, satisfer les necessitats de les tarifes de compartir temps, la gestió de la demanda, l’expansió de la capacitat dinàmica i altres escenaris.

4.3 Sortida desequilibrada trifàsica
Com que algunes piles de càrrega d’alta potència són monofàsiques i la xarxa elèctrica és trifàsica, una de les fases pot tenir una potència de càrrega relativa més elevada i algunes xarxes d’energia locals requereixen un equilibri trifàsic. Per tant, el sistema d’emmagatzematge d’energia ha de tenir la funció de sortida desequilibrada trifàsica o de càrrega desequilibrada per satisfer les necessitats de diferents càrregues.

4.4 Monitorització de càrrega
El sistema d’emmagatzematge d’energia també ha de tenir funcions com el control de la càrrega per tal de dur a terme el seguiment en temps real i l’anàlisi de dades del consum d’energia i els ingressos, i hi ha moltes funcions que es poden desenvolupar en aquesta part, com ara ingressos per consum d’energia, ingressos per carboni, etc. A més, les funcions següents també són habituals en escenaris especials, algunes de les funcions necessàries de l'estació de càrrega d'emmagatzematge òptic.
 

Múltiples escenaris d'aplicacions signifiquen diversos models de negoci. Quan el futur de la càrrega d’emmagatzematge òptic es converteixi en la càrrega i la descàrrega d’emmagatzematge òptic, podrà entrar al mercat de comerç d’energia, realitzar serveis auxiliars de potència i fins i tot obtenir el comerç de carboni. A més, la càrrega d’emmagatzematge òptic també es pot combinar amb tecnologies emergents. Per exemple, l’ús de la tecnologia d’AI per a l’anàlisi de dades, per assolir la predicció intel·ligent de la generació d’energia fotovoltaica, la càrrega empresarial, els preus de l’electricitat i altres factors i optimitzar l’energia del sistema de programació. Això és quan l'estratègia no es limita a les simples aranzels d'autogeneració o de compartir temps, sinó un mode de funcionament més complex i econòmic. Un altre exemple és la microgrid de corrent continu, l’emmagatzematge òptic directe flexible també és un tema calent en aquesta fase, però a causa del retard relatiu dels estàndards, les càrregues de corrent continu no es defineixen a gran escala, de manera que no hi ha una àmplia gamma d’aplicacions, però en el futur, això també és una forta correlació amb el camp de càrrega d’emmagatzematge òptic.