GBT AC EV punjač: Uticaj stanja mreže na punjenje

Šta je GBT AC EV punjač i kako komunicira sa električnom mrežom?

GBT AC EV punjači, poznati i kao Guobiao/T sistemi, obezbeđuju naizmeničnu struju električnim vozilima putem tih zidnih punjača koje sada svuda vidimo. Način na koji rade je zapravo prilično zanimljiv - umesto da sami pretvaraju naizmeničnu u jednosmernu struju, ovi punjači se oslanjaju na ono što se nalazi unutar automobila da bi obavili taj premeštanje. Većina modela radi sa oko 90% efikasnosti, više-manje nekoliko procenatnih poena u zavisnosti od različitih faktora. Ono što ih posebno izdvaja jeste način na koji prate promene napona u stvarnom vremenu. Ako dođe do pada ili skoka napona za više od oko 7% u odnosu na standardne nivoe, punjač automatski prilagođava svoju izlaznu snagu. Mnogi noviji modeli su opremljeni mogućnostima povezivanja sa pametnim mrežama, što omogućava dvosmernu komunikaciju između vozila i mreža električnih kompanija. To pomaže da se većina punjenja obavi u vreme kada je potražnja na električnoj mreži niža. Neki napredni sistemi čak se povezuju sa invertorima solarnih panela i kućnim baterijskim sistemima, smanjujući zavisnost od tradicionalnih elektrana dok se punjenje vrši u skladu sa zaključcima objavljenim u Izveštaju o integraciji punjenja u pametne mreže prošle godine.

Ključne tehničke specifikacije GBT AC punjenja koje utiču na odziv mreže

Tri osnovne specifikacije koje određuju kompatibilnost sa mrežom:

• Корекција фактора снаге (PFC) : Održava efikasnost ≥0,95 kako bi se smanjio gubitak reaktivne snage
• Tolerancija napona : Radi u opsegu napona 180–250V kako bi se izbeglo isključivanje zbog smanjenja napona
• Sinhronizacija frekvencije : Prilagođava se varijacijama frekvencije 50Hz ±0,3Hz bez prekidanja ciklusa punjenja

Ovi parametri omogućavaju da grupe od 15–20 uređaja za punjenje rade istovremeno na standardnim komercijalnim transformatorima – ključna sposobnost u trenutku kada EV penetracija dostigne 18% u gradovima na obali.

Uloga nivoa napona i stabilnosti frekvencije u efikasnosti GBT AC punjenja

Стабилност напона има велики утицај на брзину преноса енергије. Када напон остаје стално за 8% испод стандардних 220 волти, то у просеку удужује време пуњења за око 20% у већини уобичајених конфигурација. Постоји још један проблем, и то флуктуације фреквенције. Када фреквенција одступи ван безбедног опсега од плус минус 0.4 Hz, систем активира заштитне механизме познате као фазни закључни системи. То заправо привремено зауставља ток енергије како би се избегле оштете батеријског система управљања. Анализирајући стварне податке из терена са региона где је мрежа богата разним обновљивим изворима енергије, око 29% свих прекида пуњења је узроковано нестабилним комбинацијама нивоа напона и промена фреквенције. Због тога је неопходно развијати боље алгоритме који могу да детектују и реагују на ове неправилности у мрежи у року од пола секунде, пре него што оне изазову веће проблеме.

Утицај варијација напона и фреквенције на GBT AC перформансе пуњења

Како колебања напона утичу на брзину пуњења и стање батерије

За најбоље функционисање GBT AC пунила за електромобиле, неопходна је стабилна електрична енергија из мреже. Ако напон падне испод 90% од номиналне вредности, процес пуњења успорава између 12 и 18 процената, јер ови уређаји имају уграђене заштите које ограничавају снагу када услови постану превише нестабилни. Трајно коришћење напона испод нормалне вредности заправо штети литијум-јонским батеријама у возилима. Прошлогодишња студија је показала да након око 500 циклуса пуњења у овим условима, отпор батерије може да порасте чак за 22%. Такође постоји проблем са изенадним скоковима напона. Када електрична струја пређе 110%, већина GBT AC пунила (око три четвртине, према недавним истраживањима) једноставно се искључује. То значи да људи који живе у областима где постоје проблеми са стабилношћу електричне мреже често доживљавају фрустрирајуће прекиде током пуњења својих аутомобила.

А analiza industrije iz 2024. godine utvrđeni su nepravilni naponi koji ubrzavaju gubitak kapaciteta baterija, sa dodatnim 1,5% degradacije po 100 radnih sati van ±5% tolerancije napona. Moderni GBT AC sistemi sada uključuju dinamičke kola za kompenzaciju napona kako bi ublažili ove efekte, iako se performanse razlikuju kod proizvođača.

Odstupanja frekvencije i njihov uticaj na sinhronizaciju GBT AC punjača

Stabilnost frekvencije mreže je ključna za sinhronizaciju GBT AC punjača. Odstupanja veća od ±0,5 Hz izazivaju da 92% uređaja pređe u režim smanjene snage. Tokom regionalnog testa opterećenja mreže 2023. godine, pad frekvencije na 49,2 Hz doveo je do sledećeg:

• 28% duže vreme punjenja za 7 kW GBT AC punjače
• 15% povećanje harmonijskih izobličenja na priključcima za punjenje
• 9% viša temperatura transformatora zbog kompenzacije reaktivne snage

Протоколи за синхронизацију старе верзије показали су три пута више грешака у комуникацији током преходних стања у односу на системе који одговарају стандарду IEC 61851-1:2022, што истиче важност одржавања фреквенције у оквиру ±0,2 Hz номиналне вредности за поуздан рад.

Студија случаја: Прекиди пуњења у урбаним мрежама са високим нивоом обновљивих извора енергије

А анализа урбане мреже 2024. праћено је 1.200 GBT AC пуњача у сунчаним областима Шангаја, откривши следеће:

31% флуктуација соларне енергије током облачних дана је узроковала да се 42% пуњача стално пребацује између стања, чиме се убрзао трошак контактора. Након увођења интелигентне регулације напона и коришћења система за складиштење енергије уз помоћ батерија (BESS), та област је смањила простое GBT AC пуњача за 78% и истовремено одржала ниво коришћења обновљивих извора на 66% – што показује ефективна решења за мреже са високим нивоом обновљивих извора енергије.

Изазови стабилности мреже уз висок проценат GBT AC EV пуњача

Укупан утицај GBT AC пуњача на оптерећење локалних трансформатора

Када се неколико GBT AC пуњача за електромобиле користи истовремено у вршним периодима, често настају проблеми за локалне електричне трансформаторе. Студије показују да групе које садрже седам или више Level 2 јединица снаге 7,4 kW могу довести до тога да око 42% трансформатора ради између 90 и 120% своје нормалне капацитета, према прогнозама Market Data Forecast за 2025. годину. Овакав притисак убрзава распад изолације унутар трансформатора, отприлике 15 до 30% брже него обично. Проблем је још гори у старијим електричним системима. Трансформатори који су номинално 50 kVA често доживљавају скокове оптерећења до 60-75 kVA када људи укључе своја возила након радног времена, чиме се стварају значајни изазови за операторе мреже који покушавају да управљају овим растућим захтевима.

Стратегије балансирања оптерећења у насељима са високим нивоом прихватања електромобила

Алгоритми за динамичко балансирање оптерећења који прерасподељују енергију на основу стања мреже у реалном времену су кључни. А 2024 пилот пројекат интелигентне мреже смањио је прекомерно оптерећење трансформатора за 38% одлазећи са непримарног GBT AC пуњења у периоде нижег оптерећења. Кључне стратегије укључују:

• Ослоне на напонско ограничавање : Смањење излаза пунила до 20–50% када напон мреже падне испод 216V
• Фазно активирање : Размештање почетака пуњења у интервалима од 8–15 минута
• Спремност за возило-мрежа (V2G) : Омогућавање двосмерног тока енергије за стабилизацију фреквенције

Контроверзна анализа: Да ли треба ограничити GBT AC пунила током периоде напетости у мрежи?

Постоји растућа отпорност међу присталицама електромобила према плановима који ограничавају ГБТ АЦ пуњење у случајевима хитних ситуација, углавном због брига око праведног приступа свима. Компаније за оптоварање тврде да ако би обуставиле пуњење само пола сата током смањења напона, то би могло спречити око 80% великих кварова који се шире кроз мрежу. Али људи који се противе истичу да постоје и стварни проблеми. Делмиčно пуњење батерија може заправо скратити век трајања батерије између 4% и 6% након неких 45 до 60 пута. Европска унија изгледа да налази средину. Њихова нова 2024. година правила отпорности мреже кажу да пунила требају да смање снагу за око 40% сваки пут када фреквенција електричне енергије падне испод нормалних нивоа (око 0,5 Хz). Овај приступ покушава да одржи стабилну електричну мрежу и даље остављајући корисницима неку контролу над њиховим потребама пуњења.

Стандарди и будући развој ГБТ АЦ пунилаца за електромобиле у паметним мрежама

Како се ISO и IEC стандарди упоређују са GBT-ом у управљању варијабилношћу мреже

GBT AC пуњачи за електромобиле прате кинеске стандарде који обухватају шири опсег напона, од 200 до 450 волти, и могу да издрже флуктуације фреквенције у оквиру плус/минус 2 Hz. Ово је прилично другачије у односу на оно што се види у оквиру ISO/IEC стандарда. Ако погледамо мрежне хармонике, IEC 61851-1 стандард захтева строжију контролу, са укупном хармонијском изобличењем испод 5%. У међувремену, GBT спецификација производима омогућава већу слободу, до 8% THD-а. Ова конструкторска одлука смањује трошкове производње, али ствара проблеме када се покуша повезивање ових пуњача са европским системима интелигентне мреже. Према истраживању објављеном прошле године на ScienceDirect-у, разлике у регионским стандардима коштају компаније око 740 милиона долара годишње у оквиру излишних трошкова истраживања и развоја. Неопходно је нешто променити ако желимо да у идћини избегнемо ову врсту губитака.

Препреке у интероперабилности између ГБТ АЦ пуњача и протокола за комуникацију у паметним мрежама

Постоје три кључних изазова у интероперабилности:

1. Кашњења у превођењу протокола : ГБТ-ов систем са мрежом контролера (CAN) уноси кашњење од 50–200 мс приликом повезивања са мрежама које прате ISO 15118 стандард
2. Čudesne ranjivosti : 38% ГБТ пуњача нема енд-ту-енд шифровање које захтева IEC 62443-3-3
3. Динамичко управљање оптерећењем : Само 12% ГБТ инсталација подржава OpenADR 2.0b сигнале за одзив на захтеве

Ове препреке приморавају кориснике да уграде претвараче протокола, чиме се додаје 120–180 америчких долара по киловату трошкова инфраструктуре, према недавним студијама интеграције.

Будућност двосмерног пуњења у оквиру ГБТ: Потенцијал за подршку мрежи

Novi standard GB/T 18487.1-2023 omogućava dvosmeran prenos energije do 22 kW, što znači da električna vozila mogu zapravo pomoći u stabilizaciji električne mreže kada dođe do oscilacija frekvencije. Neki test programi koji se izvode u Šandongu pokazali su da ova vozila mogu postići efikasnost od oko 96% kada se koriste za izjednačavanje neregularnosti u proizvodnji solarne energije. To je za otprilike 14 procentnih poena bolje u odnosu na starije sisteme za prenos energije iz vozila u mrežu. Međutim, za široku upotrebu potrebno je rešiti problem trošenja baterija. Prema nedavnim studijama, čini se da baterije gube između 3 do 5% kapaciteta nakon svake 1000 ciklusa punjenja i pražnjenja kada rade u ovom dvosmernom režimu, u poređenju sa običnim punjenjem.

Често постављана питања

Šta je GBT AC EV punjač?

GBT AC EV пунилка, позната и као Гуобиао/T систем, обезбеђује наизменичну струју за пуњење електромобила и ослања се на унутрашње системе возила да би претворила наизменичну у једносмерну струју.

Како GBT AC EV пунилке реагују на стање мреже?

GBT AC EV пунилке прилагођавају своју продукцију у одговору на флуктуације напона и фреквенције у мрежи, чиме се одржава ефикасност пуњења и здравље батерије.

Који изазови имају GBT AC EV пунилке у односу на стабилност мреже?

Висок ниво прихватања GBT AC EV пунилки може довести до претераног оптерећења трансформатора и проблема са стабилизацијом напона, што захтева напредне стратегије балансирања оптерећења.

Чиме се GBT AC EV пунилке разликују од других стандарда?

GBT стандарди дозвољавају шири опсег напона и фреквенције у поређењу са ISO/IEC, чиме настају проблеми са интероперабилношћу у напреднијим мрежама у другим регионима.