يساعد هذا الأسلوب في تقليل تأثير أحمال الشحن عالية الطاقة- على الشبكة المحلية، وتحسين استخدام الكهرباء المتجددة ودعم نقل الكربون المنخفض-. مع استمرار نمو اعتماد المركبات الكهربائية ونشر الطاقة الموزعة، تنتقل المحطات المتكاملة من المشاريع التجريبية نحو الاستخدام التجاري الأوسع عبر مناطق خدمات الطرق السريعة والمجمعات الصناعية والمجمعات التجارية والمرافق اللوجستية ومواقع الشحن المجتمعية.
1. أربعة أنظمة فرعية أساسية
عادةً ما يتم إنشاء محطة الشحن -المتكاملة للطاقة الشمسية-حول أربعة أنظمة فرعية منسقة بشكل وثيق.
نظام توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية
يعمل النظام الكهروضوئي كمصدر للطاقة المتجددة في الموقع، حيث يحول ضوء الشمس إلى كهرباء. وتشمل مكوناتها الرئيسية الوحدات الكهروضوئية، والعاكسات، وهياكل التركيب، وكابلات التيار المستمر، وصناديق التجميع ومعدات الحماية.
تقوم الوحدات الكهروضوئية بتحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة تيار مستمر من خلال التأثير الكهروضوئي. تقوم المحولات الكهروضوئية بعد ذلك بتحويل طاقة التيار المستمر إلى كهرباء تيار متردد لاستخدامها في شحن المعدات أو الأحمال المساعدة أو الشبكة.
نظام تخزين طاقة البطارية
يعمل نظام تخزين الطاقة كمخزن للطاقة في المحطة. فهو يقوم بتخزين الكهرباء عندما يكون إنتاج الطاقة الشمسية متاحًا أو عندما يكون الطلب على الشبكة أقل، ثم يطلقها عندما يرتفع الطلب على الشحن أو ينخفض توليد الطاقة المتجددة.
تستخدم معظم المشروعات التجارية حاليًا أنظمة بطاريات أيون الليثيوم-، وخاصة كيمياء فوسفات حديد الليثيوم (LFP)، نظرًا لمواصفات الأمان القوية وعمر الخدمة الطويل وتوافرها في الأسواق على نطاق واسع. يمكن أيضًا أخذ بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال الفاناديوم في الاعتبار للتطبيقات التي تتطلب تخزينًا لمدة -طويلة أو عددًا كبيرًا جدًا من دورات الشحن-التفريغ.
يتضمن نظام تخزين طاقة البطارية النموذجي رفوف أو خزانات البطارية، ونظام تحويل الطاقة (PCS)، ونظام إدارة البطارية (BMS)، ومعدات الإدارة الحرارية، وأنظمة الحماية من الحرائق ومراقبة السلامة.
البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية
معدات الشحن هي أن العميل-يواجه جزءًا من المحطة، لتوصيل الكهرباء إلى المركبات الكهربائية بأمان وكفاءة.
تتضمن التكوينات النموذجية ما يلي:
أجهزة الشحن السريع بالتيار المستمر، بدءًا من وحدات الشحن السريع-القياسية إلى أنظمة الشحن المبردة-بالسائل عالي الطاقة-
شواحن التيار المتردد، يُستخدم بشكل شائع لفترات الإقامة الطويلة مثل أماكن العمل والمجتمعات السكنية ومواقع الشحن الوجهة
يتم استخدام تقنية الشحن المبرد بالسوائل بشكل متزايد في -تطبيقات الطاقة العالية لأنها يمكن أن تدعم مستويات تيار أعلى مع تحسين التعامل مع الكابلات والأداء الحراري.
نظام إدارة الطاقة
نظام إدارة الطاقة، أو EMS، هو مركز التحكم التشغيلي للمحطة. فهو يراقب توليد الطاقة الشمسية وحالة شحن البطارية واستخدام الشاحن وأحمال البناء وظروف الشبكة في الوقت الفعلي.
وبناءً على هذه البيانات، يمكن لنظام الإدارة البيئية تنسيق تدفقات الطاقة لتحديد أولويات الاستهلاك المتجدد، وإدارة شحن البطاريات وتفريغها، ودعم إدارة الطلب، وتحسين جداول الشحن. وفي التطبيقات الأكثر تقدمًا، يمكن استخدام خوارزميات التنبؤ لتحسين قرارات الإرسال بناءً على إنتاج الطاقة الشمسية المتوقع، وفترات الطلب على الشحن وتعريفة الكهرباء.
2. تقنيات تكامل النظام الرئيسية
DC-الهندسة المقترنة
تدمج أداة توصيل التيار المستمر توليد الطاقة الكهروضوئية وتخزين البطارية ومعدات الشحن بالتيار المستمر على جانب التيار المستمر من النظام. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل خطوات تحويل الطاقة غير الضرورية مقارنةً ببعض تصميمات -التيار المتردد.
على سبيل المثال، قد يتم توجيه كهرباء التيار المستمر المولدة بواسطة الطاقة الشمسية بشكل مباشر إلى وحدة تخزين البطارية أو معدات الشحن بالتيار المستمر، اعتمادًا على هيكل النظام. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحسين كفاءة تحويل الطاقة وتبسيط توجيه الطاقة، على الرغم من أن الفائدة الفعلية تعتمد على اختيار المعدات واستراتيجية التشغيل وتكوين الموقع.
تعد الأنظمة المقترنة بالتيار المستمر- جذابة بشكل خاص للمشروعات التي تتمتع بحصة عالية من توليد الطاقة الشمسية في الموقع-ووحدات تخزين البطاريات والشحن السريع بالتيار المستمر-.
التوصيل البيني المرن للتيار المستمر
يسمح التوصيل البيني المرن للتيار المستمر بأصول الطاقة الكهروضوئية والتخزين والشحن داخل المحطة للعمل كشبكة طاقة أكثر تنسيقًا. بدلاً من التعامل مع كل أصل كنظام معزول، يمكن تخصيص الطاقة ديناميكيًا وفقًا للطلب في الوقت الفعلي-والقدرة المتاحة.
يمكن أن يؤدي هذا الأسلوب إلى تحسين استخدام الطاقة المتجددة المحلية، وتقليل تأثير ذروات الشحن وتعزيز مرونة التشغيل على مستوى الموقع-. في المناطق المقيدة بالشبكة-، قد يدعم أيضًا النشر الأسرع عن طريق تقليل الحاجة إلى توسيع الشبكة الأولية بشكل فوري.
الشبكة-تكوين تخزين الطاقة
تم تصميم أنظمة تخزين طاقة البطارية-الشبكة لتوفير أكثر من وظائف الشحن والتفريغ التقليدية. ويمكن أن تساعد في دعم استقرار الجهد والتردد، خاصة في ظروف التشغيل-الضعيفة أو ظروف التشغيل المعزولة.
اعتمادًا على إستراتيجية التحكم ومتطلبات المشروع، قد توفر أنظمة تشكيل الشبكة-وظائف مثل دعم الجهد الكهربي، واستجابة التردد، ودعم النقل السلس، وإمكانية البدء- باللون الأسود. يمكن لهذه الميزات تحسين مرونة محطات الشحن التي تخدم ممرات التنقل الحيوية أو المنشآت الصناعية أو المناطق ذات سعة الشبكة المحدودة.
التحكم الذكي في مجموعة الشاحن
في محطات الشحن ذات الطاقة العالية-، يمكن أن يؤدي الشحن المتزامن للمركبة إلى ذروات حمل حادة وغير متوقعة. يتيح التحكم الذكي في مجموعة الشاحن لنظام EMS تنسيق أجهزة الشحن المتعددة وفقًا لسعة الموقع وتوافر البطارية وحدود الشبكة وأولوية الشحن.
عندما تكون السعة المتاحة محدودة، يمكن للنظام تخصيص الطاقة ديناميكيًا-على سبيل المثال، الحفاظ على أولوية الشحن لشواحن مختارة ذات طاقة عالية-مع ضبط الإخراج مؤقتًا من الوحدات ذات الأولوية-الأدنى. ويساعد ذلك على تحسين الاستخدام الإجمالي للمحطة دون تجاوز حدود الاتصال بالشبكة.
يتم الاعتراف بشكل متزايد بالشحن الذكي وإدارة الأحمال المرنة كأدوات عملية لتقليل الطلب في أوقات الذروة وتحسين تكامل الشبكة مع توسع شحن المركبات الكهربائية