Технология V2G—Полное руководство

Традиционные зарядные станции обеспечивают подачу энергии только в одном направлении (G2V: Grid to Vehicle, электросеть заряжает автомобиль); V2G добавляет обратный разряд на этой основе: энергия аккумулятора автомобиля может передаваться обратно в общественную электросеть через двунаправленные зарядные станции, превращая электромобили из простых потребителей электроэнергии в управляемые распределенные накопители энергии.

Технология V2G обеспечивает двунаправленный поток энергии между электромобилями и электросетью. В непиковые часы: сеть заряжает автомобиль, накапливая электроэнергию по низкой цене; в пиковые часы/когда в сети наблюдается нехватка электроэнергии: автомобиль передает электроэнергию в сеть, получая разницу в цене и субсидии от сети.

Обычные однонаправленные зарядные станции имеют только выпрямительную схему (преобразование переменного тока в постоянный для батареи); Система V2G оснащена модулем двунаправленного преобразования энергии, поддерживающим обратимое преобразование переменного/постоянного тока:

Переменный ток из сети → Выпрямление с помощью PFC → Двунаправленное понижающее преобразование постоянного/постоянного тока → Питание аккумуляторной батареи

Высоковольтный постоянный ток от аккумуляторной батареи → Двунаправленное повышение постоянного/постоянного тока → Инвертор для генерации переменного тока стандартной частоты → Обратная связь с распределительной сетью

Платформа диспетчеризации сети → Система управления зарядкой CSMS (OCPP 2.0.1) → Двунаправленная зарядная станция → Система управления батареями BMS транспортного средства

Энергетическая компания выдает команды реагирования на спрос, сглаживания пиковых нагрузок и регулирования частоты;

CSMS объединяет несколько транспортных средств и выдает команды обратного разряда (OCPP 2.0.1 поддерживает отрицательные параметры мощности);

Двунаправленный зарядный блок получает команду и запускает схему инвертора;

Система управления батареей (BMS) автомобиля осуществляет мониторинг напряжения, температуры и уровня заряда в режиме реального времени, ограничивая глубину разряда и обеспечивая безопасность батареи;

Двунаправленный счетчик регистрирует объемы заряда и разряда и автоматически рассчитывает выручку/затраты на электроэнергию.

Бортовой двунаправленный OBC (AC V2G) или высоковольтная платформа автомобиля поддерживают двунаправленный инвертор (DC V2G);

BMS имеет стратегии глубокого управления зарядкой/разрядкой, реагируя на внешнее планирование питания и ограничивая максимальную мощность разряда и минимальный порог защиты SOC;

Совместим с протоколом связи ISO 15118 (обязательное требование EU AFIR, базовый стандарт для взаимодействия V2G между автомобилем и зарядной станцией).

В отличие от обычных однонаправленных зарядных станций, добавлены следующие аппаратные модули:

Блок двунаправленного преобразования переменного/постоянного тока, изолированная схема инвертора;

Блумбу двунаправленного высокоточного учета (поддерживает двунаправленную статистику потребления энергии и расчеты);

Устройство защиты от островного режима (автоматически отключает обратное питание при отключении сети, обеспечивая безопасность обслуживающего персонала);

Материнская плата для связи OCPP 2.0.1 (OCPP 1.6 не поддерживает команды планирования V2G);

Более полная защита от перегрузки по току и перегрева.

Сравнение стоимости: Стоимость оборудования двунаправленной зарядной станции V2G той же мощности в 3-5 раз выше, чем у однонаправленной станции, при этом первоначальные инвестиции выше.

Двунаправленные интеллектуальные счетчики, которые различают зарядку и разрядку электроэнергии для раздельного ценообразования;

Платформа диспетчеризации распределительной сети и система управления спросом (DR);

Платформа агрегатора нагрузки: интеграция десятков или сотен электромобилей для формирования виртуальной электростанции с накопителем энергии, обеспечивающая единое участие на рынке электроэнергии.

Единственный протокол зарядки, поддерживающий диспетчеризацию V2G, способный выдавать команды отрицательной мощности, осуществлять двустороннюю передачу данных об измерении в реальном времени и взаимодействовать с сигналами реагирования на спрос в сети; OCPP1.6 не имеет встроенной функциональности V2G и не может поддерживать крупномасштабное взаимодействие транспортных средств с сетью.

Базовый стандарт взаимодействия между транспортными средствами и зарядными станциями, обеспечивающий подключение и зарядку (PnC), двустороннюю передачу энергии и шифрование данных для обеспечения безопасности. Регламент ЕС AFIR предписывает его использование на общественных зарядных станциях, формируя основу для внедрения V2G за рубежом.

Зарядка в непиковые часы ночью и разрядка в пиковые часы для питания бытовой техники и кондиционеров; избыточная электроэнергия может быть загружена в сеть для арбитража; транспортные средства могут служить аварийными источниками питания во время отключений электроэнергии.

Развертывание двунаправленной быстрой зарядки постоянного тока V2G на этих станциях объединяет несколько транспортных средств в виртуальную электростанцию ​​с накопителем энергии:

Получение субсидий на управление спросом во время пикового разряда в сети;

В сочетании с фотоэлектрическими системами на месте, накопление фотоэлектрической энергии днем ​​и разрядка транспортных средств вечером снижают затраты станции на закупку электроэнергии;

Участие в спотовом рынке электроэнергии и рынке вспомогательного регулирования частоты генерирует дополнительный доход помимо платы за услуги зарядки.

Коммерческие транспортные средства имеют большую емкость аккумуляторов, фиксированное время стоянки и единое расписание, что делает их оптимальным сценарием для крупномасштабного развертывания V2G. Централизованная разрядка на автобусных станциях может обеспечить сотни киловатт электроэнергии для сглаживания пиковых нагрузок, при этом каждая разрядка приносит тысячи юаней в виде компенсации от сети.

Сочетание фотоэлектрических систем, накопителей энергии и транспортных средств V2G в промышленных парках обеспечивает самопотребление и автономное энергоснабжение, снижая зависимость от основной сети и уменьшая инвестиции в расширение.

Диверсифицированная модель прибыли: выход за рамки единой платы за услугу зарядки, добавление трех новых потоков дохода: арбитраж пиковых и минимальных нагрузок, субсидии на реагирование на спрос в сети и распределение доходов от сделок на рынке электроэнергии;

Снижение затрат на расширение трансформаторов на зарядных станциях и динамическая регулировка нагрузки с помощью V2G для предотвращения пиковых перегрузок;

Совместимость с EU AFIR;

OCPP 2.0.1 + V2G создает дифференцированную конкурентоспособность зарядных станций, привлекая владельцев транспортных средств к долгосрочной эксплуатации на месте.

Благодаря широкому внедрению OCPP 2.0.1, обязательному выполнению таких нормативных актов, как AFIR, и снижению стоимости двустороннего оборудования, V2G станет стандартной функцией зарядных станций и транспортных средств на новых источниках энергии, открывая новые возможности для хранения энергии и торговли электроэнергией для операторов зарядных станций.