GBT AC EV зарядно устройство: Влияние на условията в мрежата върху зареждането

Какво е GBT AC EV зарядно устройство и как взаимодейства с електроразпределителната мрежа?

GBT AC EV зарядни устройства, известни още като Guobiao/T системи, подават променлив ток към електрическите превозни средства чрез онези таблата за зареждане, които сега се виждат навсякъде. Начинът, по който работят, всъщност е доста интересен - вместо сами да преобразуват променливия ток в постоянен, тези зарядни устройства разчитат на компонентите в самия автомобил, за да извършат преобразуването. Повечето модели работят с ефективност от около 90%, с няколко процента по-ниска или по-висока, в зависимост от различни фактори. Това, което ги отличава, е начинът им на следене на промените в напрежението в реално време. Ако има спад или скок в напрежението с повече от около 7% от стандартните нива, зарядното устройство автоматично регулира скоростта на изходния ток. Много от новите модели са оборудвани с функции за свързване към умни електрически мрежи, които осигуряват двупосочна комуникация между превозното средство и мрежите на енергийните компании. Това помага за планиране на зареждането предимно в часовете, когато търсенето на електроенергия в мрежата е по-ниско. Някои напреднали инсталации дори се свързват с инвертори на слънчеви панели и домашни батерийни системи, което намалява зависимостта от традиционни електроцентрали, докато зареждането се извършва, както е посочено в проучването „Smart Grid Charging Integration Report“ от миналата година.

Основни технически спецификации на GBT AC зарядното, които влияят на отговорността на мрежата

Три основни спецификации определят съвместимостта с мрежата:

• Корекция на коефициента на мощност (PFC) : Запазва ефективност ≥0.95, за да се минимизира индуктивното натоварване
• Толеранс на напрежението : Работи в обхват 180–250V, за да избягва прекъсвания при намалено напрежение
• Синхронизация на честотата : Автоматично се настройва към отклонения от 50Hz ±0.3Hz, без да прекъсва зарядните цикли

Тези параметри позволяват на групи от 15–20 зарядни устройства да работят едновременно върху стандартни комерсиални трансформатори – ключова способност, докато проникването на EV достигне 18% в крайбрежните градски центрове.

Ролята на нивата на напрежение и стабилността на честотата за ефективността на GBT AC зарядното

Стабилността на напрежението има голямо влияние върху скоростта на предаване на енергия. Когато напрежението постоянно е с 8% под стандартното ниво от 220 волта, зареждането в повечето обичайни конфигурации на практика отнема около 20% повече време. Съществува и проблемът с колебанията на честотата. Ако те излязат извън безопасния диапазон от плюс или минус 0,4 Hz, системата активира защитни механизми, наречени синхронни вериги за заключване на фазата. Това по същество временно спира потока на електроенергия, за да се предотвратят проблеми със системите за управление на батериите. Анализирайки действителни полеви данни от места, където много източници на възобновяема енергия са разпределени в мрежата, около 29% от всички прекъсвания при зареждане се дължат на нестабилни комбинации от нива на напрежение и промени в честотата. Затова наистина се нуждаем от по-добри алгоритми, които могат да засичат и реагират на тези нередности в мрежата в рамките на половин секунда, преди те да предизвикат по-големи проблеми.

Влияние на отклоненията в напрежението и честотата върху производителността на GBT AC зареждането

Как Напрежението Влияе на Скоростта на Зареждане и Здравето на Батерията

За да работят оптимално, GBT AC зарядните устройства за електромобили се нуждаят от стабилна електрозахранване от мрежата. Ако напрежението падне под 90% от нормалното, процесът на зареждане се забавя между 12 и 18 процента, защото тези устройства разполагат с вградени предпазни механизми, които ограничават мощността при нестабилни условия. Продължителното използване при по-ниско от нормалното напрежение всъщност вреди на литиево-йонните батерии в превозните средства. Публикувано миналата година проучване показа, че след около 500 цикъла на зареждане в такива условия, съпротивлението на батерията може да се увеличи с цели 22%. Съществува и проблемът с рязките скокове на напрежение. Когато електрозахранването надвиши 110%, повечето GBT AC зарядни устройства (приблизително три от четири, според последни проучвания) просто се изключват напълно. Това означава, че хората, живеещи в райони с проблеми със стабилността на мрежата, често се сблъскват с неприятни прекъсвания по време на зареждането на колите си.

А анализ на индустрията през 2024 г. установени са неравномерни профили на напрежението, които ускоряват намаляването на капацитета на батерията, с допълнително 1,5% деградация на всеки 100 часа на работа извън допуснатия обхват от ±5% напрежение. Съвременните GBT AC системи вече включват динамични вериги за компенсиране на напрежението, за да се намали този ефект, въпреки че представянето варира между производителите.

Отклонения в честотата и тяхното влияние върху синхронизацията на GBT AC зарядните устройства

Стабилността на честотата на мрежата е от съществено значение за синхронизацията на GBT AC зарядните устройства. Отклонения над ±0,5 Hz кара 92% от устройствата да преминат в режим с намалена мощност. По време на тест за натоварване на регионалната мрежа през 2023 г., падане на честотата до 49,2 Hz доведе до следното:

• 28% по-дълги времена за зареждане за 7 kW GBT AC зарядни устройства
• 15% увеличение на хармоничните изкривявания на зарядните портове
• 9% по-високи температури на трансформаторите поради компенсиране на реактивната мощност

Протоколите за синхронизация показаха три пъти повече грешки в комуникацията по време на преходни процеси в сравнение със системи, съответстващи на стандарта IEC 61851-1:2022, което подчертава важността от поддържането на честотата в рамките на ±0.2 Hz от номиналната за надеждна работа.

Случайна справка: прекъсвания на зареждането в градски мрежи с висока степен на интеграция на ВИЕ

А анализ на градските мрежи през 2024 г. проследени 1200 AC зарядни устройства с GBT в районите на Шанхай с висока концентрация на фотоволтаични панели, като са установени следните данни:

Колебанието на слънчевата енергия с 31% през облачното време доведе до това 42% от зарядните устройства да преминават многократно между различни състояния, ускорявайки износването на контактите. След прилагането на интелигентен контрол на напрежението и използването на системи за съхранение на енергия в батерии (BESS), районът намали прекъсванията на AC зарядните устройства с GBT с 78%, докато използването на ВИЕ остана на ниво 66% - което демонстрира ефективни решения за мрежи с висока степен на интеграция на ВИЕ.

Предизвикателства за стабилността на мрежата при високо ниво на внедряване на GBT AC зарядни устройства за ЕМК

Обобщено влияние на GBT AC зарядни устройства върху натоварването на местни трансформатори

Когато няколко GBT AC зарядни устройства за електромобили се използват едновременно по време на пикови часове, често се създават проблеми за местните трансформатори. Проучвания показват, че групи от седем или повече единици от 7.4 kW Level 2 устройства могат да натоварят около 42 процента от трансформаторите между 90 и 120 процента от нормалната им мощност според прогнозите на Market Data Forecast за 2025 година. Такова натоварване ускорява разрушаването на изолацията в трансформаторите, приблизително с 15 до 30 процента по-бързо от обичайното. Проблемът е още по-голям в по-стари електрически системи. Трансформатори с мощност 50 kVA обикновено изпитват скокове до 60-75 kVA, когато хората зареждат колите си след работно време, което създава значителни предизвикателства за операторите на мрежата, които трябва да управляват това нарастващо търсене.

Стратегии за балансиране на натоварването в квартали с високо ниво на внедряване на електромобили

Алгоритми за динамично балансиране на натоварването, които преразпределят енергията въз основа на състоянието на мрежата в реално време, са от съществено значение. А 2024 пилотен проект за интелигентна мрежа успя да намали претоварванията на трансформаторите с 38%, като отложи неспешното AC зареждане на GBT за часове с ниско натоварване. Основни стратегии включват:

• Регулиране, чувствително към напрежението : Намаляване на изхода на зарядното устройство с 20–50%, когато напрежението в мрежата падне под 216V
• Фазово активиране : Разпределено стартиране на зарядните устройства на интервали от 8–15 минути
• Готовност за двупосочно зареждане (V2G) : Възможност за двупосочно движение на енергия, за да се помогне за стабилизиране на честотата

Анализ на контроверзии: Трябва ли AC зарядните устройства за GBT да се ограничават по време на натоварвания в мрежата?

Расте съпротива сред поддръжниците на електромобилите срещу плановете за ограничаване на зареждането с GBT AC при извънредни ситуации, предимно заради опасенията за справедлив достъп за всички. Енергийните компании твърдят, че ако спрат зареждането само за половин час по време на намалено енергоснабдяване, това би могло да предотврати около 80% от големите енергийни сривове, които се разпространяват в мрежата. Но хората, които се противопоставят на това, посочват и реални проблеми. Частични цикли на зареждане на батерии всъщност могат да съкратят живота на батериите с между 4% и 6% след около 45 до 60 пъти повторение. Европейският съюз изглежда намира компромис. Новите правила за устойчивост на мрежата от 2024 г. казват, че зарядните уредби трябва да намалят енергията с около 40%, когато честотата на електричеството падне под нормалното ниво (около 0,5 Hz). Този подход се опитва да запази стабилността на електрическата мрежа, докато все още позволява на потребителите да имат някакъв контрол върху нуждите си при зареждането.

Стандарти и бъдещо развитие на GBT AC зарядни уредби за електромобили в интелигентни мрежи

Как ISO и IEC стандартите се сравняват с GBT при управлението на променливостта на мрежата

GBT AC зарядните устройства за електромобили съответстват на китайски стандарти, които предлагат по-широки диапазони на напрежение от 200 до 450 волта и могат да поемат колебания в честотата в рамките на плюс или минус 2 Hz. Това е доста различно от това, което виждаме в рамката на ISO/IEC стандартите. Като разгледаме мрежовите хармоници, стандартът IEC 61851-1 изисква по-строг контрол с общо хармонично изкривяване под 5%. Междувременно спецификацията GBT дава на производителите повече свобода – до 8% THD. Това проектно решение намалява производствените разходи, но създава проблеми при свързването на тези зарядни устройства към европейски умни мрежови системи. Според проучване, публикувано миналата година в ScienceDirect, различията в стандартите в различните региони струват на компаниите около 740 милиона долара годишно за излишни проучвания и разработки. Трябва да се направи нещо, ако искаме да избягваме този вид загуби в бъдеще.

Проблеми с интероперабилността между GBT AC зарядни устройства и протоколите за комуникация в умните мрежи

Остават три основни предизвикателства за интероперабилността:

1. Забавяне при преобразуване на протоколите : CAN шинната система на GBT създава забавяне от 50–200 ms при комуникация с мрежи, съответстващи на ISO 15118
2. Уязвими места на кибер сигурността : 38% от зарядните устройства GBT нямат необходимото краен-до-край шифриране по IEC 62443-3-3
3. Динамично управление на натоварването : Само 12% от разгръщанията на GBT поддържат сигнали за отклик на търсенето по OpenADR 2.0b

Тези проблеми принуждават енергийните компании да използват преобразуватели на протоколи, което добавя разходи от 120–180 долара на киловат към инфраструктурата, според последни проучвания на интеграцията.

Бъдещето на двупосочното зареждане при GBT: Потенциал за подкрепа на мрежата

Новият стандарт GB/T 18487.1-2023 позволява двупосочен пренос на енергия с мощности до 22 kW, което означава, че електрическите превозни средства могат всъщност да помогнат за стабилизиране на електрическата мрежа, когато има колебания в честотата. Някои тестови програми, провеждани в Шандунг, показаха, че тези превозни средства могат да достигнат около 96% ефективност, когато се използват за балансиране на колебанията в генерирането на слънчева енергия. Това е с около 14 процентни пункта по-добро в сравнение с по-старите системи за превозни средства към мрежата. Въпреки това, за да се постигне широко прилагане, ще е необходимо да се реши проблемът с износването на батериите. Според последни проучвания изглежда, че батериите губят между 3 и 5% повече капацитет след всеки 1000 цикъла на зареждане и изтощване, когато работят в този двупосочен режим, вместо просто нормално зареждане.

Често задавани въпроси

Какво е GBT AC EV Charger?

GBT AC EV зарядно устройство, известно още като Guobiao/T система, осигурява променлив ток за зареждане на електрически превозни средства и разчита на вътрешните системи на превозното средство, за да преобразува променливия ток в постоянен.

Как реагират GBT AC EV зарядните устройства при промени в мрежата?

GBT AC EV зарядните устройства регулират изходната си мощност в отговор на колебания на напрежението и честотата в мрежата, което помага да се поддържа ефективността на зареждането и здравето на батерията.

С какви предизвикателства се сблъскват GBT AC EV зарядните устройства относно стабилността на мрежата?

Високото разпространение на GBT AC EV зарядни устройства може да доведе до претоварване на трансформаторите и проблеми със стабилизирането на напрежението, което изисква напреднали стратегии за балансиране на натоварването.

В какво се състои разликата между GBT AC EV зарядните устройства и другите стандарти?

Стандартите GBT допускат по-широки диапазони на напрежение и честота в сравнение с ISO/IEC, което създава предизвикателства за съвместимост с по-интелигентни мрежи в други региони.