Unsere integrierte Photovoltaik-, Energiespeicher- und Ladesystemlösung versucht, die Reichweitenangst von Elektrofahrzeugen durch die Kombination intelligent zu lösen.Ladesäulen für ElektrofahrzeugeDas System kombiniert Photovoltaik und Batteriespeichertechnologien. Es fördert umweltfreundliches Reisen mit Elektrofahrzeugen durch Photovoltaik und entlastet gleichzeitig das Stromnetz bei hohen Lasten. Durch die gestaffelte Nutzung schließt es die Wertschöpfungskette der Batterieindustrie und sichert so deren gesunde Entwicklung. Der Aufbau dieses integrierten Energiesystems treibt die Elektrifizierung und intelligente Entwicklung der Branche voran, indem es saubere Energie, wie beispielsweise Solarenergie, mittels Photovoltaik in elektrische Energie umwandelt und diese in Batterien speichert. Ladesäulen für Elektrofahrzeuge übertragen diese elektrische Energie dann von den Batterien auf die Fahrzeuge und lösen so das Ladeproblem.
I. Topologie des Photovoltaik-Speicher-Lade-Mikronetzsystems
Wie im obigen Diagramm dargestellt, wird die Topologie des integrierten Photovoltaik-, Energiespeicher- und Lade-Mikronetzsystems im Folgenden beschrieben:
1. Off-Grid-Energiespeicherwandler: Die AC-Seite eines 250-kW-Wandlers ist parallel zu einem 380-V-AC-Bus geschaltet, und die DC-Seite ist parallel zu vier bidirektionalen 50-kW-DC/DC-Wandlern geschaltet, wodurch ein bidirektionaler Energiefluss, d. h. das Laden und Entladen von Batterien, ermöglicht wird.
2. Bidirektionale DC/DC-Wandler: Die Hochspannungsseite von vier 50-kW-DC/DC-Wandlern ist mit dem DC-Eingang des Wandlers verbunden, die Niederspannungsseite mit dem Akku. Jeder DC/DC-Wandler ist an einen Akku angeschlossen.
3. Leistungsbatteriesystem: Sechzehn 3,6-V/100-Ah-Zellen (1P16S) bilden ein Batteriemodul (57,6 V/100 Ah, Nennkapazität 5,76 kWh). Zwölf Batteriemodule sind in Reihe geschaltet und bilden einen Batteriecluster (691,2 V/100 Ah, Nennkapazität 69,12 kWh). Der Batteriecluster ist an den Niederspannungseingang des bidirektionalen DC/DC-Wandlers angeschlossen. Das Batteriesystem umfasst vier Batteriecluster mit einer Nennkapazität von 276,48 kWh.
4. MPPT-Modul: Die Hochspannungsseite des MPPT-Moduls ist parallel zum 750-V-Gleichstromzwischenkreis geschaltet, die Niederspannungsseite hingegen mit dem Photovoltaik-Generator. Dieser besteht aus sechs Strängen mit jeweils 18 in Reihe geschalteten Modulen à 275 Wp, insgesamt also 108 Photovoltaik-Modulen mit einer Gesamtleistung von 29,7 kWp.
5. Ladestationen: Das System umfasst drei 60-kW-Ladestationen.DC-Ladestationen für Elektrofahrzeuge(Anzahl und Leistung der Ladestationen können je nach Verkehrsaufkommen und täglichem Energiebedarf angepasst werden.) Die Wechselstromseite der Ladestationen ist an den Wechselstrombus angeschlossen und kann über Photovoltaik, Energiespeicher oder das Stromnetz versorgt werden.
6. EMS & MGCC: Diese Systeme führen Funktionen wie die Lade- und Entladesteuerung des Energiespeichersystems und die Überwachung des Batterieladezustands (SOC) gemäß den Anweisungen der übergeordneten Leitstelle durch.
II. Eigenschaften integrierter Photovoltaik-Speicher-Ladesysteme
1. Das System verwendet eine dreischichtige Steuerungsarchitektur: Die oberste Schicht bildet das Energiemanagementsystem, die mittlere Schicht das zentrale Steuerungssystem und die unterste Schicht die Geräteebene. Das System integriert Mengenwandler sowie zugehörige Lastüberwachungs- und Schutzeinrichtungen und ist somit ein autonomes System mit Selbststeuerungs-, Schutz- und Managementfunktionen.
2. Die Energieverteilungsstrategie des Energiespeichersystems wird flexibel an die Spitzen-, Tal- und Flachspitzen-Strompreise des Stromnetzes sowie den Ladezustand (SOC) bzw. die Klemmenspannung der Energiespeicherbatterien angepasst. Das System empfängt die Einsatzbefehle vom Energiemanagementsystem (EMS) zur intelligenten Lade- und Entladesteuerung.
3. Das System verfügt über umfassende Kommunikations-, Überwachungs-, Management-, Steuerungs-, Frühwarn- und Schutzfunktionen und gewährleistet so einen kontinuierlichen und sicheren Betrieb über lange Zeiträume. Der Betriebszustand des Systems kann über einen Host-Computer überwacht werden, und es bietet umfangreiche Datenanalysefunktionen.
4. Das Batteriemanagementsystem (BMS) kommuniziert mit dem Energiemanagementsystem (EMS), lädt Informationen über den Batteriepack hoch und realisiert in Zusammenarbeit mit dem EMS und dem PCS Überwachungs- und Schutzfunktionen für den Batteriepack.
Das Projekt nutzt einen turmförmigen Energiespeicherwandler (PCS), der netzgekoppelte und netzunabhängige Schaltgeräte und Verteilerschränke integriert. Er ermöglicht einen nahtlosen Wechsel zwischen Netz- und Inselbetrieb innerhalb von null Sekunden, unterstützt zwei Lademodi: netzgekoppelten Konstantstrom- und Konstantleistungsladebetrieb und kann in Echtzeit vom Host-Computer gesteuert werden.
III. Steuerung und Management des Photovoltaik-Speicher- und Ladesystems
Die Systemsteuerung verwendet eine dreistufige Architektur: EMS ist die oberste Planungsebene, der Systemcontroller die mittlere Koordinierungsebene und DC-DC-Wandler und Ladesäulen die Geräteebene.
Das Energiemanagementsystem (EMS) und der Systemcontroller sind Schlüsselkomponenten, die zusammenarbeiten, um das Photovoltaik-Speicher-Ladesystem zu steuern und zu programmieren:
1. Funktionen des Rettungsdienstes
1) Die Strategien zur Energieverteilungssteuerung können flexibel angepasst werden, und die Lade- und Entlademodi des Energiespeichers sowie die Leistungsbefehle können entsprechend den Strompreisen des lokalen Stromnetzes in den Perioden mit Spitzenlast, Tallast und Flachlast eingestellt werden.
2) Das EMS führt eine Echtzeit-Telemetrie und Fernsignalüberwachung der Sicherheitsfunktionen der Hauptgeräte innerhalb des Systems durch, einschließlich, aber nicht beschränkt auf PCS, BMS, Photovoltaik-Wechselrichter und Ladesäulen, und verwaltet Alarmereignisse, die von den Geräten gemeldet werden, sowie die Speicherung historischer Daten auf einheitliche Weise.
3) Das EMS kann Systemvorhersagedaten und Berechnungsanalyseergebnisse über Ethernet- oder 4G-Kommunikation an die übergeordnete Leitstelle oder einen Remote-Kommunikationsserver hochladen und in Echtzeit Leitanweisungen empfangen, um auf AGC-Frequenzregelung, Spitzenlastkappung und andere Leitanweisungen zu reagieren und so den Bedürfnissen des Stromsystems gerecht zu werden.
4) Das EMS gewährleistet die Verknüpfung und Steuerung mit den Systemen zur Umweltüberwachung und zum Brandschutz: Es stellt sicher, dass alle Geräte vor einem Brand abgeschaltet werden, gibt Alarme aus und sendet akustische und optische Alarme sowie Alarmereignisse an das Backend.
2. Systemsteuerungsfunktionen:
1) Der Systemkoordinierungsregler empfängt vom Energiemanagementsystem (EMS) Planungsstrategien: Lade-/Entlademodi und Leistungsplanungsbefehle. Basierend auf der SOC-Kapazität der Energiespeicherbatterie, dem Lade-/Entladestatus der Batterie, der Photovoltaik-Stromerzeugung und der Nutzung der Ladesäulen passt er das Busmanagement flexibel an. Durch die Steuerung des Ladens und Entladens des DC/DC-Wandlers erreicht er eine präzise Lade-/Entladeregelung der Energiespeicherbatterie und maximiert so die Auslastung des Energiespeichersystems.
2) Kombination des DC-DC-Lade-/Entlademodus und desLadesäule für ElektroautosJe nach Ladezustand muss die Leistungsbegrenzung des Photovoltaik-Wechselrichters und die Stromerzeugung des PV-Moduls angepasst werden. Außerdem muss der Betriebsmodus des PV-Moduls angepasst und der Systembus verwaltet werden.
3. Geräteebene – DC-DC-Funktionen:
1) Leistungsaktor, der die gegenseitige Umwandlung zwischen Solarenergie und elektrochemischer Energiespeicherung realisiert.
2) Der DC/DC-Wandler erfasst den BMS-Status und führt in Kombination mit den Planungsbefehlen des Systemcontrollers eine DC-Cluster-Steuerung durch, um die Konsistenz der Batterie zu gewährleisten.
3) Es kann Selbstverwaltung, Kontrolle und Schutz gemäß vorgegebenen Zielen erreichen.
