تقرير خاص عن تبديل بطاريات الطاقة الجديدة: محطات تبديل البطاريات التي تم التقليل من شأنها (الجزء 4)

التحديات في الحفاظ على طاقة الإنتاج القصوى النظرية لمحطات الشحن

محطات الشحن النضال من أجل الحفاظ على ذروة انتاج الطاقة النظرية. وجد معهد خنان لعلوم القياس أنه بالنسبة لشاحن سيارة كهربائية بقدرة 60 كيلووات، مع زيادة طاقة إدخال التيار المتردد، تتحسن كفاءة تحويل الطاقة ولكنها دائمًا أقل من الخرج النظري، أي أقل من 100%.

منحنى طاقة الخرج غير مستقر، ويظهر ارتفاعًا بطيئًا يتبعه انخفاض سريع. وبأخذ BYD Han EV كمثال، كشف التقييم العملي الذي أجرته ESAFE أن الطاقة الناتجة للسيارات الكهربائية أثناء عملية الشحن تزداد ببطء في البداية، حيث تصل إلى حوالي 110 كيلووات. ومع ذلك، عندما يصل مستوى البطارية إلى 50%، تنخفض طاقة الخرج بشكل ملحوظ إلى 22 كيلو واط حتى يتم شحن البطارية بالكامل. طوال عملية الشحن، يتم الحفاظ على الطاقة القصوى لأقل من نصف وقت الشحن، مما يؤدي إلى وقت شحن فعلي يتجاوز بكثير القيمة النظرية.

هناك عدة أسباب وراء فشل محطات الشحن في تلبية مخرجات الطاقة المقدرة لها:

1. تؤثر شبكة الطاقة غير المستقرة على استقرار طاقة الإخراج. يمكن أن تؤثر التقلبات في جهد شبكة الطاقة والتقلبات اللحظية الناجمة عن تغيرات الحمل والحمل غير المتساوية على سرعة شحن السيارات الكهربائية، وإلى حد ما، إتلاف البطارية. مع زيادة شعبية محطات الشحن، يزداد الحمل على شبكة الطاقة أيضًا.

2. ارتفاع درجة حرارة البطارية يقلل من نقل الطاقة. DC محطات الشحن تولد كمية كبيرة من الحرارة أثناء عملية الشحن، وعندما يكون تبريد البطارية غير كافي، فإن ذلك يزيد من درجة حرارة البطارية. عندما تتجاوز درجة حرارة البطارية حدًا معينًا، فإن ذلك يقلل من نقل الطاقة ويمكن أن يتسبب في تلف البطارية.

3. يحدث فقدان الطاقة أثناء عملية الشحن. تتعرض البنية التحتية للشحن، مثل الكابلات والبطاريات، لفقدان الحرارة أثناء الشحن، مما يقلل من طاقة الخرج الفعلية لمحطات الشحن مقارنة بالقيمة النظرية.

4. الشيخوخة والأضرار محطات الشحن بالتيار المستمر يمكن أن يؤدي إلى انخفاض في طاقة الإخراج. إن التقدم في السن والأضرار التي لحقت بمحطات الشحن تجعل من الصعب توفير الطاقة للسيارات الكهربائية بالطاقة المقدرة العادية، مما يؤدي إلى انخفاض طاقة الإخراج عن الطاقة المقدرة.

يكافح حمل شبكة الكهرباء لتلبية الطلب محطة شحن سريعة البناء: يشكل انتشار محطات الشحن ضغطاً هائلاً على شبكة الكهرباء، كما أن سعة الشبكة الحالية غير كافية لتلبية الطلب على بناء محطات الشحن. لنأخذ مدينة من الدرجة الأولى في الصين كمثال، اعتبارًا من نهاية عام 2022، كان لدى المدينة (أ) إجمالي 945000 سيارة كهربائية. بافتراض أن مواصفات طاقة الشحن تبلغ 200 كيلووات لشاحن سريع يعمل بالتيار المستمر، عندما يتم شحن جميع المركبات الكهربائية في المدينة أ في وقت واحد، يمكن أن تصل طاقة الخرج إلى 18,900,000 كيلووات. وفقًا لتوقعات A Power Grid، تبلغ سعة الحمل القصوى حوالي 35,000,000 كيلووات، مما يؤدي إلى فجوة بين العرض والطلب بنسبة 590%. حتى عندما يتم شحن جميع السيارات الكهربائية في المدينة (أ) بالحد الأدنى من مواصفات الطاقة، فإنها يمكن أن تصل إلى 540% من سعة الحمولة القصوى للمدينة. استخدم العلماء نماذج رياضية لإجراء تنبؤات أكثر دقة حول تأثير أحمال شحن السيارات الكهربائية على شبكة الطاقة. أظهرت النتائج أن أحمال الشحن لها تأثير كبير على شبكة الكهرباء، حيث تحدث أحمال الذروة في الغالب في الليل خلال فصل الشتاء وخلال فترة ما بعد الظهر في الصيف، متأثرة بالظروف الجوية. يتأثر حمل شبكة الطاقة إلى حد كبير بشحن السيارة الكهربائية.

علاوة على ذلك، في ظل أحمال شبكة الطاقة الحالية، يصبح من الصعب دعم بناء محطات الشحن الفائق واسعة النطاق. حاليًا، شركة Esafe New Energy (https://www.esafenewenergy.com) هي التي تزود شواحن العاصمة قدمت محطات شحن فائقة السرعة تدعم طاقة الذروة البالغة 800 كيلووات، والتي تعد حاليًا أعلى طاقة ذروة لمحطات الشحن بمسدس واحد. ومع ذلك، يمكن لمحول بقدرة 1250 كيلو فولت أمبير أن يدعم فقط شحن شاحن واحد فائق السرعة بقدرة 800 كيلو واط، ويمكن لمحول بقدرة 2000 كيلو فولت أمبير أن يدعم شحن شاحنين فائقي السرعة بقدرة 800 كيلو واط فقط. عند استخدام محطات شحن فائقة السرعة واسعة النطاق، يمكن أن ينهار نظام شبكة الطاقة. ولذلك، عادةً ما يلزم استخدام أجهزة الشحن فائقة السرعة جنبًا إلى جنب مع أجهزة تخزين الطاقة.

محطات تبديل البطاريات ومحطات الشحن لا تنفي بعضها البعض، وتتجه محطات تبديل البطاريات نحو محطات الطاقة التكميلية (تبديل البطاريات + الشحن). تعتمد تكلفة محطات تبديل البطاريات ومحطات الشحن إلى حد كبير على تكاليف معدات قياس التوزيع (التي تمثل أكثر من 30٪). يمكن لنموذج "محطة الشحن والتبديل المشتركة" أن يوفر سعة خدمة أعلى داخل نفس المنطقة دون زيادة التكاليف بشكل كبير. يمكن إقران محطة تبديل البطاريات القوية من الجيل الثالث بـ 4-20 شاحنًا فائقًا. مع الأخذ في الاعتبار حالة الشحن القياسية بسعة شبكة تبلغ 630 كيلو فولت أمبير، مقارنة بتصميم 8 شواحن فائقة في منطقة بها 10 أماكن لوقوف السيارات، فإن تكوين "محطة الشحن والتبديل المجمعة" يشتمل على 4 شواحن فائقة. يمكن لمحطة الشحن المزودة بـ 8 شواحن فائقة أن تشحن 8 مركبات كهربائية بالكامل بسعة بطارية تصل إلى 80%، في حين يمكن لمحطة الشحن والتبديل المدمجة أن تخدم 12 مركبة مع تبديل البطاريات على فترات مدتها 5 دقائق، بما في ذلك 4 شواحن فائقة توفر طاقة إضافية لـ 4 مركبات، بإجمالي 16 مركبة. خدم المركبات. باختصار، يمكن لمحطة الشحن والتبديل المدمجة تحقيق كفاءة خدمة أعلى بمقدار 1.6 إلى 2 مرة من محطة الشحن الفائق على نفس المنطقة.

تعمل محطات تبديل البطاريات نفسها كأجهزة لتخزين الطاقة ولها تكاليف أقل. تتمتع محطات تبديل البطاريات بقدرات تخزين الطاقة، مما يمكنها من شحن البطاريات خلال فترات انخفاض استهلاك الكهرباء وتوفير خدمات تبديل البطاريات خلال أوقات ذروة استهلاك الكهرباء. وهذا يتيح تعديل توازن الطاقة بشكل فعال ويقلل الضغط على شبكة الطاقة. علاوة على ذلك، يمكن لمحطات الشحن والتبديل المدمجة أن تخفض التكاليف من خلال مشاركة المحولات. خلال ذروة الطلب أثناء النهار على الشحن والتبديل، تعمل محطة الشحن باستخدام قدرة المحول. أثناء انخفاض الطلب أثناء الليل على الشحن والتبديل، تتم إعادة شحن البطارية باستخدام المحول لخدمة محطة تبديل البطارية. تعمل محطات الشحن والتبديل المدمجة على الاستفادة من خصائص كل من محطات الشحن ومحطات تبديل البطاريات، مما يزيد من استخدام المحولات إلى أقصى حد، ويحقق تكاليف أقل، ويحافظ على حمل شبكة الطاقة دون إثقال كاهلها. لمزيد من المعلومات، يرجى زيارة الموقع https://www.esafenewenergy.com/blog.