מטען EV לזרם חילופין GBT: ההשפעה של תנאי הרשת על תהליך הטעינה

מהו מטען GBT AC EV וכיצד הוא מתקשר עם רשת החשמל?

מטעני EV מסוג GBT AC, הידועים גם כמערכות Guobiao/T, מספקים זרם חילופין לרכב חשמלי דרך תחנות המטען המותקנות בקירות שאנו רואים כיום בכל מקום. הדרך בה הם פועלים די מעניינת - במקום המרת זרם חילופין לזרם ישר בפנים, הם סומכים על המרת הרכיבים שבתוך הרכב עצמו כדי לבצע את המרה זו. דגמים רבים פועלים בכ-90% יעילות, פלוס/מינוס כמה אחוזים, תלוי בגורמים שונים. מה שמייחד אותם זה האופן שבו הם מפקחים על שינויי מתח בזמני אמת. אם יש ירידה או עליה של יותר מ-7% מהממוצע התקני, המטען מכוונן את קצב הפלט שלו בהתאם. דגמים מתקדמים רבים מצוידים בתכונות של חיבור לרשת חכמה, והיכולת לתקשר דו-כיוונית בין הרכב לרשתות חברת החשמל. זה עוזר לתזמן את מרבית תהליכי המטען לתקופות שבהן הביקוש על הרשת החשמלית נמוך יותר. התקנות מתקדמות אף מחוברות לאינברטרים של פאנלים סולריים ולאחסני חשמל ביתיים, מפחיתים את הלוואי על תחנות כוח מסורתיות בזמן המטען, כפי שפורסם בשנה שעברה בדוח אינטגרציה של מטענים ברשת חכמה.

מפרט טכני מפתח של טעינת GBT AC שמשפיע על תגובת הרשת

שלושה מפרטים עיקריים קובעים את תאימות לרשת:

• תיקון מקדם הספק (PFC) : שומר על יעילות ≥0.95 כדי למזער את נטילת ההספק הריאקטיבית
• סובלנות מתח : פועל בטווח של 180–250 וולט כדי למנוע ניתוקים עקב ירידה במתח
• סינכרון תדר : מתאימה לטווח של 50 הרץ ±0.3 הרץ מבלי להפסיק את מחזורי הטעינה

הפרמטרים הללו מאפשרים לקבוצות של 15–20 תחנות טעינה לפעול בו-זמנית על טרנספורמטורים מסחריים רגילים—יכולת קריטית כשמגמת החדירה של רכבי ה-‏EV מגיעה ל-18% במרכזי הערים החופיים.

התפקיד של רמות המתח ויציבות התדר ביעילות טעינת GBT AC

היציבות של המתח משפיעה רבות על מהירות העברת האנרגיה. כאשר המתחים שומרים על רמה נמוכה ב-8% מתחת לרמת הסטנדרטית של 220 וולט, זה למעשה גורם להארכה של תהליך הטעינה ב-20% בערך במרבית ההתקנים הרגילים. נוסף על כך קיימת בעיה של תנודות בתדר. כאשר הם יוצאים מהטווח האפשרי של פלוס מינוס 0.4 הרץ, המערכת מפעילה את מה שנקרא מנגנוני הגנה של לולאת נעילה בפאזה. זה עוצר באופן זמני את זרימת החשמל כדי למנוע בעיות במערכות הניהול של הסוללות. בהסתכלות על נתוני שטח מאזורים בהם פזורים מקורות אנרגיה מתחדשת רבים ברשת החשמל, כ-29% מכלל הפרעות בטעינה נובעות משילוב לא יציב בין רמות המתח לתנודות בתדר. לכן, יש צורך אמיתי באלגוריתמים משופרים שיכולים לזהות ולתת מענה לסטיות אלו ברשת החשמל בתוך חצי שניות לפני שהן גורמות לבעיות גדולות יותר.

השפעת סטיות במתח ובתדר על ביצועי טעינה ב-GBT AC

איך רעשים חשמליים משפיעים על מהירות טעינה ועל בריאות הסוללה

כדי שמייצבי הזרם החילופי GBT יעבדו בצורה הטובה ביותר, הם זקוקים לחשמל יציב מהרשת. אם המתח יורד מתחת ל-90% מהנדרש, תהליך הטעינה замט בין 12 ל-18 אחוזים, שכן במכשירים אלו קיימות הגנות פנימיות שמגבילות את ההספק כשהמצב נהיה לא יציב מדי. הפעלה במתח נמוך מהרגיל לתקופות ממושכות פוגעת בסוללות ליתיום-יון שבתוך הרכב. מחקר שפורסם בשנה שעברה הראה שאחרי כ-500 מחזורי טעינה בתנאים אלו, ההתנגדות בסוללה עולה עד 22%. נוסף על כך, יש את הבעיה של ק скачות מתח פתאומיות. כשיש קפיצה במתח מעל 110%, רוב מייצבי הזרם החילופי מסוג GBT (בערך שלושה מתוך ארבעה לפי סקרים עדכניים) פשוט נ apagim את עצמם לחלוטין. כלומר, אנשים החיים באזורים שבהם יש בעיה של יציבות ברשת החשמל נתקלים לעיתים קרובות בהפסקות מציקות בזמן ניסיון לטעון את רכבים.

א ניתוח התעשייה לשנת 2024 התגלו פרופילי מתח בלתי רגילים המאיצים את ירידת הקיבולת של הסוללה, עם ירידה נוספת של 1.5% בכל 100 שעות של פעולה במתח שvu מחוץ לסיבולת של ±5%. מערכות GBT AC מודרניות כוללות מעגלים לתיקון דינמי של המתח כדי להפחית את האפקטים הללו, אם כי הביצועים משתנים בין יצרנים.

סטיות בתדר והשפעתן על סינכרון מטעני ה-GBT AC

יציבות תדר הרשת היא קריטית לסינכרון של מטעני ה-GBT AC. סטיות מעבר ל-±0.5 הרץ גורמות ל-92% מהיחידות להיכנס למצב של הספק מופחת. במהלך מבחן עומס אזורי של הרשת ב-2023, ירידה בתדר ל-49.2 הרץ גרמה ל-:

• 28% זמן טעינה ממושך יותר למטעני GBT AC ב-7 קילוואט
• הגברת של 15% בסויה הרמונית ביציאות הטעינה
• טמפרטורת טרנספורמציה גבוהה ב-9% עקב תיקון הספק ריאקטיבי

פרוטוקולים לא סינכרונים מתיישנים הראו פי שלושה שגיאות תקשורת במהלך מעברים לעומת מערכות תואמות לתקן IEC 61851-1:2022, מה שמדגיש את חשיבות שיקום התדירות בתוך טווח של ±0.2 הרץ מהערך הנומינלי לפעילות אמינה.

מקרה בוחן: הפסקות טעינה ברשת עירונית עם חדירה גבוהה של אנרגיה מתחדשת

א ניתוח רשת עירונית 2024 נשמרו 1,200 מטענים AC מסוג GBT במחוזות עתירי פוטו-וולטאיים בשנגחאי, מה שגילה:

התנודדות של 31% באנרגיה סולארית במהלך מזג אוויר מעונן גרמה ל-42% מהמטענים לחזור שוב ושוב בין מצבים, מה שמהמיץ את בלאי הקונטקטורים. לאחר יישום רגולציה חכמה של מתח וכרי סוללה לאגירת אנרגיה (BESS), צמצם המחוז את זמני השבתה של המטענים AC מסוג GBT ב-78% תוך שמירה על שימוש של 66% באנרגיה מתחדשת - מה שמראה פתרונות אפקטיביים לרשתות עם חדירה גבוהה של אנרגיה מתחדשת.

אתגרים של יציבות רשת עם אימוץ מוגזם של מטעני EV AC מסוג GBT

ההשפעה המצטברת של מטעני GBT AC על עומס הטרנספורמטורים המקומיים

כאשר מספר מטענים להטענת רכבים חשמליים מסוג GBT AC בשימוש בו-זמנית בזמנים עמוסים, הם לרוב גורמים לבעיות בטרנספורמטורים החשמליים המקומיים. מחקרים מצביעים על כך שקבוצות המכילות שבעה או יותר יחידות בדרגת טעינה שנייה (7.4 קילוואט) יכולות להוביל לכך שבערך 42 אחוז מהטרנספורמטורים פועלים בין 90 ל-120 אחוז מהעומס הרגיל שלהם, על פי התחזיות של Market Data Forecast לשנת 2025. סוג זה של עומס גורם לשבירת הבידוד הפנימי בטרנספורמטורים הללו בקצב מהיר יותר, ב-15 עד 30 אחוז מהר מהרגיל. הבעיה מחריפה עוד יותר במערכות חשמל ישנות. טרנספורמטורים בדרגת 50 קילו-וולט-אמפר לרוב נתקלים בפסגות עומס של 60 עד 75 קילו-וולט-אמפר כאשר אנשים מטעינים את רכבותיהם לאחר שעות העבודה, מה שсоздает אתגרים משמעותיים למערכות החשמל המנהלות את הביקוש ההולך וגדל.

אסטרטגיות איזון עומס לשכונות עם אימוץ גבוה של רכבים חשמליים

אלגוריתמי איזון עומס דינמיים שמפזרים מחדש את הכוח על פי מצב הרשת בזמן אמת הם אסנטיים. 2024 ניסוי רשת חכמה הפחתת עומס מוגזם על טרנספורמטורים ב-38% על ידי דחית טעינה לא דחופה במענה לטעינה מהרשת (GBT AC) לתקופות עומס נמוך. אסטרטגיות מפתח כוללות:

• הגבלת הספק תלויה במתח : הפחתת תפוקת המטען ב-20–50% כאשר המתח במערכת נופל מתחת ל-216V
• הפעלה מדורגת : מתן זרם בזמנים מפוזרים במרווחים של 8–15 דקות
• הכנה לVehicle-to-grid (V2G) : האפשרת זרימת כוח דו-כיוונית כדי לסייע ביציבות התדר

ניתוח סיבוכים: האם יש לאסור את השימוש בטעינה מהרשת (GBT AC) במהלך אירועים של לחץ על הרשת?

יש התנגדות מתעוררת בקרב תומכי כלי רכב חשמליים לתוכניות המגבילות טעינה ב-GBT AC בעת חירומים, בעיקר בשל דאגה לנגישה שוויונית לכולם. חברות החשמל טוענות כי אם יושבת טעינה למחצית השעה במהלך ירידה בoltage, ניתן למנוע כ-80% מההפסקות חשמל גדולות הנעות ברשת. עם זאת, המתנגדים מצביעים על בעיות ממשיות. מחזורים חלקיים של טעינת סוללה עלולים להפחית את חיי הסוללה ב-4% עד 6% לאחר כ-45 עד 60 פעמים. האיחוד האירופי נראה כמגלה שיקול דעת בנושא. חוקים חדשים משנת 2024 הקשורים לגמישות הרשת קובעים כי מתקעי טעינה יפחיתו את צריכת החשמל ב-40% כל פעם שהתדר יורד מתחת לרמה הנורמלית (בערך 0.5 הרץ). הגישה הזו מנסה לשמור על יציבות ברשת החשמל ועדיין נותנת למשתמשים שליטה מסוימת על צורכי הטעינה שלהם.

סטנדרטים ואבולוציה עתידית של מתקעי טעינה חשמליים ב-GBT AC עבור רשתות חכמות

איך סטנדרטים של ISO ו-IEC משווים ל-GBT בנהלת משתנות ברשת

מטעני ה-GTB לרכב חשמלי בזרם חילופין עוקבים אחר תקנים סיניים המציעים טווחי מתח רחבים יותר, בין 200 ל-450 וולט, ויכולים להתמודד עם נסיבות בתדר בתנודדות של פלוס מינוס 2 הרץ. זה שונה מאוד ממה שאנו רואים במסגרת התקנים של ISO/IEC. בהסתכלות על הרמוניות הרשת, תקן ה-IEC 61851-1 דורש שליטה הדוקה יותר עם סך הרמוניות מעוותות הנמוך מ-5%. בתווך meantime, מפרט ה-GTB נותן לייצרנים יותר מרחב תמרון עד 8% THD. ההחלטה בעיצוב הזה מקטינה את עלות הייצור אך יוצרת כאבים כששואפים לחבר את המטענים האלה למערכות הרשת האינטליגנטית באירופה. לפי מחקר שפורסם בשנה שעברה ב-ScienceDirect, הבדלים בתקנים ברחבי אזורי העולם גובים companies בקצת יותר מ-740 מיליון דולר מדי שנה בעבודת מחקר ופיתוח כפולה. יש צורך בשינוי אם נרצה להימנע מהבזבוז הזה בעתיד.

פערים באינטאופרביליות בין מטעני GBT AC לבין פרוטוקולי תקשורת רשת חכמה

נותרו שלושה אתגרים 메ירים באינטאופרביליות:

1. עיכובים בתרגום הפרוטוקול : המערכת של GBT מבוססת על אוטובוס CAN יוצרת השהייה של 50–200 מילישניות בעת חיבור לרשתות תואמות ל-ISO 15118
2. פגיעויות ביטחון סייבר : 38% ממטעני GBT אינם תומכים בהצפנה מקצה לקצה כנדרש על פי IEC 62443-3-3
3. ניהול עומס דינמי : רק 12% מהimplementations של GBT תומכים ב-OpenADR 2.0b לסימולי תגובה על פנייה

הפערים הללו מכריחים את החברות להפעיל מתרגמי פרוטוקול, מה שמוסיף 120–180 $ לקילוואט לייצור תשתיות, לפי מחקר אינטגרציה עדכני.

העתיד של טעינה דו-כיוונית תחת GBT: פוטנציאל לתמיכה ברשת החשמל

תקן ה-GB/T 18487.1-2023 החדש מאפשר העברת חשמל דו-כיוונית בקצבים שמתקרבים ל-22 קילוואט, מה שאומר שרכבי חשמל יכולים לסייע ביציבת הרשת החשמלית כאשר יש נסיבות של תנודות בתדר. תוכניות בדיקה שנערכות לאחרונה בפרובינציית שנדונג הראו שיעילות של כ-96% ניתנת להשגה כאשר רכבים אלו משמשים לאיזון הפקת החשמל מסוללות שמש. זהו שיפור של 14 נקודות אחוז בהשוואה למערכות ישנות של רכב לרשת. עם זאת, כדי להשיג קבלת רחבה, יש לפתור את בעיית הנזק לבטارية. לפי מחקרים עדכניים, נראה שבאופן כללי, הבטارية מאבדת בין 3 ל-5% יותר קיבולת לאחר כל 1,000 מחזורים של טעינה ופריקה כאשר היא פועלת במצב דו-כיווני לעומת טעינה רגילה.

שאלות נפוצות

מהו מטען חשמל לרכב חשמלי GBT AC?

מטען GBT AC EV, הידוע גם בשם Guobiao/ט סיסטם, מספק זרם חילופין להטענת רכבים חשמליים ותלוי במערכות הפנימיות של הרכב כדי להפוך את ה-AC ל-DC.

איך מטעני GBT AC EV מגיבים לתנאי הרשת?

מטעני GBT AC EV מכווננים את הפלט שלהם בתגובה לרטיטי מתח ותדר ברשת, ועוזרים לשמור על יעילות הטעינה ועל בריאות הסוללה.

מהן האתגרים עם מטעני GBT AC EV ביציבות הרשת?

האימוץ הרב של מטעני GBT AC EV יכול להוביל לעומס יתר על טרנספורמטורים ול문עי סיבוב מתח, ודורש אסטרטגיות מתקדמות לאיזון עומס.

במה שונה מטעני GBT AC EV מתקנים אחרים?

תקן GBT מאפשר טווחים רחבים יותר של מתח ותדר בהשוואה ל-ISO/IEC, וсоздает אתגרים של אינטאופרביליות עם רשתות חכמות באזורי העולם האחרים.