Kỹ thuật

Góc kỹ thuật

2022.03.24
Giải pháp

Giải pháp xe điện: Các thách thức và giải pháp Xe - Lưới điện (V2G)

Hệ thống sinh thái năng lượng và xe điện

Hệ sinh thái năng lượng và xe điện

Thị trường xe hybrid-điện và xe điện (HEV / EV) đang phát triển nhanh chóng ở Ấn Độ. Xe điện không chỉ được xem là phương tiện giao thông sử dụng năng lượng sạch mà còn là thiết bị lưu trữ năng lượng di động. Khi số lượng xe điện lưu thông tăng lên, nó có thể được sử dụng để kết nối với cơ sở hạ tầng năng lượng nhằm quản lý nhu cầu phụ tải. Trong bài báo này, chúng ta sẽ nói về xe - lưới điện (V2G) còn được gọi là các yêu cầu về công nghệ và kiểm tra V2G.

Hiện tại, các bài kiểm tra về tính tuân thủ của điện tử công suất, kiểm tra ô tô và lưới điện được thực hiện một cách riêng biệt... Nhưng khi các công nghệ mới như V2G phát triển, toàn bộ hệ thống sinh thái năng lượng sẽ hội tụ lại. Các giải pháp kiểm tra cũng cần hội tụ để đáp ứng khả năng tương tác giữa xe EV, hệ thống lưới điện và cơ sở hạ tầng.

Vai trò của xe điện trong hệ thống sinh thái năng lượng:

Xe điện sẽ đóng một vai trò rất quan trọng trong hệ thống sinh thái năng lượng. Sự phát triển của xe điện và lưới điện thông minh đã dẫn đến sự ra đời của công nghệ V2G.

Hãy tưởng tượng xe điện của bạn sẽ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho ngôi nhà khi mất điện hoặc chuyển năng lượng từ xe sang lưới điện. Điều này cho phép xe điện trở thành thiết bị lưu trữ năng lượng di động, tạo ra một động lực rất lớn cho nền kinh tế năng lượng để đáp ứng các yêu cầu về điện năng phụ tải cao nhất.

Công nghệ V2G

Công nghệ V2G liên quan đến việc đưa nguồn điện không sử dụng từ xe hơi vào lưới điện thông minh. V2G, còn được gọi là tích hợp xe - lưới điện (VGI), có thể giúp lưới điện cung cấp điện trong giờ cao điểm. Nó cũng có thể tạo ra một nguồn năng lượng bổ sung khi các nguồn năng lượng tái tạo phụ thuộc vào thời tiết không có sẵn. Ví dụ, một ngôi nhà sử dụng năng lượng mặt trời không thể tạo ra điện vào ban đêm, nhưng một chiếc xe điện có thể cung cấp nguồn năng lượng thứ cấp nếu cần.

Xe điện sẽ được sử dụng làm thiết bị lưu trữ năng lượng di động để đáp ứng điều kiện công suất tải cao nhất.

Thành phần điện tử công suất cho EV và V2G

Thiết bị điện tử công suất của xe điện liên quan đến bộ sạc, pin, bộ chuyển đổi, biến tần hệ thống truyền lực và động cơ tích hợp. Giải pháp điện có thể lập trình của Ametek cung cấp khả năng kiểm tra công suất cho hệ thống trên dành cho xe điện.

V2G giới thiệu các hệ thống điện tử công suất mới như Smart Grid và Smart Charing station.

Mặc dù công nghệ truyền điện giữa xe điện và nhà đã có sẵn, nhưng việc chuyển điện từ xe điện sang lưới điện thông minh vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm.

Yêu cầu quan trọng nhất đối với V2G là khả năng tương tác giữa xe điện và lưới thông minh (Smart Grid). Tiêu chuẩn hóa lưới điện thông minh, trạm sạc sẽ là chìa khóa thành công của công nghệ V2G, IEEE đã và đang làm việc để tiêu chuẩn hóa điều này.

Các thách thức kiểm tra dành cho V2G

An toàn, độ tin cậy và khả năng tương tác là yêu cầu quan trọng nhất đối với hệ thống V2G. Kiểm tra nguồn điện đóng một vai trò rất lớn để đảm bảo rằng hệ thống đáp ứng tất cả các tiêu chí an toàn và hiệu suất.

  1. Các tiêu chuẩn về an toàn và tuân thủ đối với V2G: Các khái niệm như V2G còn non trẻ và các tiêu chuẩn để kiểm tra hiệu suất vẫn đang phát triển. Các thiết bị kiểm tra cần phải linh hoạt và phù hợp với tương lai để đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn đang phát triển.
  2. Khả năng tương tác giữa EV và Grid: Khi EV và cơ sở hạ tầng bộ sạc đang dần tích hợp vào lưới điện truyền thống, câu hỏi về việc tuân thủ quy tắc dẫn điện và hành vi tái tạo của chúng ngày càng trở nên phù hợp hơn. Trong khi tích hợp V2G tạo ra thách thức cho cơ sở hạ tầng cũ của hệ thống phân phối điện hạ thế, nó cũng mang lại cơ hội hỗ trợ lưới điện cho việc giảm tải cao điểm.
  3. Thử nghiệm hai chiều: Thử nghiệm V2G mang đến khái niệm mới về dòng điện hai chiều giữa xe và lưới. Thử nghiệm dòng điện hai chiều yêu cầu thiết bị có thể cấp nguồn và cấp cho bộ chuyển đổi.
  4. Mô phỏng chính xác các tình huống thực: Số lượng các kịch bản để thử nghiệm đang tăng lên theo cấp số nhân với việc tích hợp Lưới và Xe điện. Các kịch bản này cần được mô phỏng chính xác trong môi trường Lab để đáp ứng các tiêu chí về an toàn và hiệu suất. Bắt chước các tình huống lưới một cách chính xác để kiểm tra xe điện là rất quan trọng để đáp ứng các yêu cầu an toàn.
  5. Thử nghiệm phần cứng trong vòng lặp (HIL): Thử nghiệm ô tô và điện yêu cầu thử nghiệm phần cứng trong vòng lặp để kiểm tra các tình huống khác nhau.
  6. Kiểm tra nhiều hệ thống điện: Hệ sinh thái bao gồm V2G, hệ thống điện tái tạo, thiết bị lưu trữ. Tất cả các hệ thống con này cần được kiểm tra/thử nghiệm riêng biệt cũng như ở cấp độ hệ thống hoàn chỉnh.

Kiểm tra V2G

Để hỗ trợ tích hợp V2G, bộ sạc EV và EV (còn được gọi là thiết bị chuyển đổi nguồn) cần phải hoạt động thông minh và quản lý việc sạc & xả trong các tình huống lưới điện khác nhau. Kiểm tra hiệu suất yêu cầu nguồn điện hai chiều thực sự có thể cấp nguồn và nhận nguồn điện theo cả hai hướng và mô phỏng các điều kiện lưới điện khác nhau. Các tiêu chuẩn quốc tế đang áp đặt các quy trình kiểm tra nghiêm ngặt và phức tạp, đòi hỏi một công cụ linh hoạt để tạo ra tất cả các loại kịch bản lưới. Là một tải / nguồn tương tác lưới, chúng phải được kiểm tra theo các tiêu chuẩn khác nhau như IEEE 1547 / UL 1741 / UL 458 / IEC 61000-3-15 / IEC 62116, v.v.,

Bộ thiết bị AMETEK MX/RS Series mô phỏng lưới 3 pha tái sinh

Bộ mô phỏng lưới tái tạo có thể lập trình của AMETEK California Instrument (dòng MX & RS) phù hợp, lý tưởng để kiểm các yêu cầu V2G.

Kiểm tra tính tuân thủ:

  • MX/RS có thể được lập trình để mô phỏng hầu hết các dạng bất thường nguồn điện lưới, bao gồm sụt áp, sóng hài (chẵn, lẻ, ngắt quãng), ngắt quãng, lệch pha dạng sóng, biến dạng dạng sóng, v.v.
  • Có thể hỗ trợ kiểm tra lưới tiêu chuẩn theo các tiêu chuẩn IEC61000-4-11 và IEC61000-4-13.

Mô phỏng điều kiện lưới và các tình huống kiểm tra:

  • Hỗ trợ cho dạng sóng tùy ý, giúp nó linh hoạt để mô phỏng các dạng sóng điện lưới thô khác nhau, khác xa với sóng sin lý tưởng.
  • MX/RS có thể hỗ trợ tạo & đo sóng hài dòng điện và điện áp lên đến thứ 50, hỗ trợ hầu hết các yêu cầu kiểm tra nghiêm ngặt.

Dòng MX/RS cung cấp Chế độ tái tạo (chế độ nguồn hai chiều) tự động chuyển đổi giữa nguồn Source và Sink ở chế độ AC. Nó có thể tái tạo tới 100% công suất đầu ra danh định trở lại lưới điện trong quá trình vận hành ở chế độ Sink với hiệu suất chuyển đổi> 85%.

An toàn là trên hết: kiểm tra chống đảo

  • “Chống đảo” là khả năng của máy phát điện để tránh cung cấp điện cho lưới điện nếu một mạch hở hoặc được mở. Đó là một đặc điểm cần thiết của công suất phát điện phân tán vì hai lý do. Nếu không có khả năng này, dòng điện cao quá mức có thể được tạo ra từ thiết bị, có khả năng làm hỏng các thiết bị điện tử. Quan trọng hơn, các thợ/kỹ sư đường dây có thể cho rằng các mạch ở phía phụ tải của đường dây hở hoặc công tắc mở sẽ không được cấp điện - nếu có sự “đảo” trên các đường dây có điện hoạt động, điều này gây nguy hiểm cho các thợ/kỹ sư đường dây. Ngoài ra, nếu lưới điện kết nối lại với biến tần không đồng bộ, một lần nữa có khả năng gây hư hỏng cho thiết bị của khách hàng. Theo tiêu chuẩn IS 16169 / IEC 62116, thiết bị chuyển đổi nguồn (PCE) sẽ ngừng phát năng lượng trong vòng 2 giây sau khi ngắt kết nối lưới (tắt / ngoại tuyến). Chức năng này phải được trang bị cho xe gắn với lưới. Dòng Ametek MX/RS mô phỏng lưới cung cấp quy trình kiểm tra để kiểm tra điều kiện chống đảo.

Kiểm tra HIL

  • Với khả năng làm việc trực tiếp với các ngõ vào điều khiển điện áp DC, bộ mô phỏng lưới có thể được sử dụng làm bộ khuếch đại Class-A trong các ứng dụng HIL (Hardware-In-Loop).

Giải pháp một cửa để kiểm tra nguồn điện:

  • AMETEK Programmable Power tự hào sở hữu một trong những danh mục sản phẩm điện lập trình rộng nhất trong ngành với các thương hiệu Sorensen, Elgar và California Instruments nổi tiếng và được xem trọng. Các sản phẩm của AMETEK Programmable Power cung cấp nhiều loại kích thích cho việc thử nghiệm năng lượng tái tạo, xe điện, lưới điện và pin. AMETEK Solar Simulator, Grid Simulator (MX/RS), nhiều nguồn AC và DC có thể lập trình cung cấp giải pháp toàn diện nhất cho kiểm tra EV và V2G.

Tóm tắt:

Khi xe điện đang gia tăng, cơ sở hạ tầng được đòi hỏi phải nâng cấp để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Xe điện có khả năng cung cấp các dịch vụ phụ trợ và tích trữ năng lượng để đáp ứng các yêu cầu về công suất phụ tải cao điểm. Ngoài ra, V2G có thể hỗ trợ hệ thống phân phối khi có sự tập trung của các xe có công nghệ V2G, cùng với các yếu tố quá tải trong hệ thống phân phối. Khi các thiết bị điện tử công suất ngày càng phát triển với EV và V2G, các yêu cầu kiểm tra cũng tăng lên theo cấp số nhân. AMETEK cung cấp nhiều loại nguồn điện có thể lập trình cũng như các giải pháp tùy chỉnh. AMETEK Programmable Power Solutions đặc biệt có kỹ năng cung cấp các giải pháp dành riêng cho ứng dụng như mô phỏng mảng năng lượng mặt trời, mô phỏng PV để xác minh biến tần, mô phỏng chuỗi pin, kiểm tra tuân thủ nguồn điện.

Các thông tin liên quan