Carregamento rápido DC com armazenamento: o modelo que funciona antes das atualizações da rede na região do Sudeste Asiático

A carga rápida DC com armazenamento de energia pode reduzir a dependência de uma atualização imediata da rede elétrica, mas a bateria deve ser dimensionada para fornecer tanto energia instantânea quanto energia utilizável durante a vida útil. O projeto também deve levar em consideração os limites de carga, as perdas de conversão, a reserva de energia, o tempo de recarga, os controles térmicos, a análise de incêndio e as condições em que a carga deve ser interrompida. Esta guia explica como os compradores podem avaliar uma arquitetura com armazenamento de energia no Sudeste Asiático, distinguir a operação em modo isolado da rede elétrica e incluir controles, evidências de segurança e testes de aceitação na especificação.

Resumo: O carregamento rápido DC com armazenamento de energia utiliza um sistema de armazenamento de energia da bateria (BESS) entre a rede elétrica e a saída do carregador, de modo que um local possa atender a demandas de carregamento de alta potência sem afetar a capacidade da rede elétrica. Para locais comerciais, um intervalo de demanda de 15 minutos pode ser tão importante quanto a potência indicada na placa do carregador, e o IEC 61851 permanece como um padrão para sistemas de carregamento, em vez de ser uma comprovação de que um conjunto completo de BESS está em conformidade. Comece com a análise de carga, os limites de interconexão da rede, a concorrência entre carregadores e o dimensionamento do BESS antes de selecionar um gabinete.

A região do Sudeste Asiático é um caso prático para esse modelo. A eletrificação das frotas avança mais rapidamente do que muitas melhorias nos serviços locais, e os desenvolvedores de locais de carregamento frequentemente precisam abrir um local antes que seja concluída uma revisão de um novo transformador, extensão de média tensão ou proteção elétrica. Um design com armazenamento de energia não elimina a necessidade de estudos adequados da rede, mas pode mudar a primeira fase de “esperar pela rede” para “operar dentro de um envelope de importação controlado”.”

Neste artigo, o carregamento rápido DC com armazenamento de energia significa um BESS integrado ou localizado no local, equipamentos de conversão de energia, controles de gestão energética e um ou mais dispensadores de carregadores DC. O objetivo do projeto é simples: fornecer energia de carregamento rápido para veículos elétricos, ao mesmo tempo que proporciona um perfil mais suave, mais baixo e mais previsível à partir da conexão com a rede elétrica.

Por que sites com restrições de espaço precisam de uma arquitetura com armazenamento de energia?

Um convencional carregador rápido DC recupera a maior parte da energia diretamente da rede elétrica no momento em que um veículo está sendo carregado. Isso funciona bem quando a capacidade de serviço, o espaço livre no transformador, a proteção do cabeamento e as tarifas de demanda já estão alinhadas com o modelo de negócio. Torna-se difícil quando o proprietário de um imóvel só consegue liberar uma capacidade limitada, uma atualização de utilidade requer meses de análise e um depósito de frota possui uma janela de carregamento diária restrita.

Uma arquitetura com buffer de bateria separa a saída de carga instantânea da importação de energia elétrica. Por exemplo, um local pode limitar a saída de energia elétrica à 100 kW enquanto oferece sessões de carga mais curtas acima desse nível, descarregando a bateria. O BESS então recarrega durante períodos de baixa carga, após o pico de tráfego ou quando a produção solar no local estiver disponível. Esta é uma decisão arquitetural, não uma forma de economizar tempo no projeto elétrico.

A primeira tarefa de engenharia é definir as restrições. O local está limitado por um transformador de kVA, a capacidade de serviço do condutor, a proteção do cabeamento, a aprovação de interconexão com a concessionária, as tarifas de demanda ou pelas cargas não tarifadas próprias do local? As equipes do projeto XYDF geralmente pedem aos compradores que separem essas restrições, pois cada uma delas altera a estratégia de controle de armazenamento.

Carregador rápido de DC para uso comercial com armário de armazenamento de baterias nas proximidades e área de carregamento de veículos elétricos sinalizada” />

Onde a BESS deve ser instalada no sistema de carregamento?

O buffer de baterias pode ser instalado atrás de uma conexão de serviço de energia AC com conversão AC/DC, dentro de uma arquitetura de microgrid DC, ou como parte de um sistema de energia containerizado que alimente os módulos de alimentação de carregadores. A topologia correta depende da tensão da localização, da configuração do produto, da coordenação de proteção, do espaço, do clima e da futura trajetória de atualização.

Para os compradores que comparam opções de carregadores rápidos DC, a questão não é apenas “Quantos quilowatts o carregador pode fornecer?” Também é importante saber “Quanto poder o local pode importar, quanto tempo a saída máxima deve ser mantida e quais controles impedem que o sistema exceda o limite contratual?”.”

O que a suspensão da atualização da rede elétrica e a redução de pico de consumo podem realmente fazer?

A carga com armazenamento de energia é mais vantajosa quando a necessidade comercial chegar antes da atualização da rede elétrica. Um desenvolvedor pode precisar de energizar um local de carregamento em lojas antes da substituição de um transformador. Uma frota de logística pode precisar de carga durante a noite ou durante a mudança de turno antes da atualização do serviço no depósito. Um local em uma rodovia pode precisar de carga em DC em uma primeira fase enquanto aguarda trabalhos de média tensão.

O modelo pode adiar parte da atualização limitando a importação de energia, evitando picos de demanda e distribuindo a recarga ao longo de mais horas. Não é possível gerar energia ilimitada. Se a demanda diária de energia dos veículos elétricos for maior do que a energia que o local pode importar, armazenar e recarregar dentro do período de operação, o local ainda precisará de uma conexão elétrica maior, um rendimento de carregamento mais baixo, mais armazenamento, geração renovável adicional ou um cronograma de operação diferente para a frota.

As tarifas por demanda são outra razão para modelar a bateria. Muitas tarifas comerciais medem a demanda máxima em um intervalo curto, geralmente de 15 ou 30 minutos. Se dois veículos se conectarem durante o mesmo intervalo de cobrança, a tarifa por demanda do local pode ser definida com base nesse curto período. Um BESS pode descarregar durante esse intervalo, de modo que o medidor do fornecedor de energia registre uma demanda mais baixa, enquanto o motorista ainda recebe uma carga rápida.

Como os compradores devem dimensionar os BESS? Estações de carregamento rápido DC?

O dimensionamento de BESS começa com energia, potência e tempo. A potência indicada na placa do carregador é apenas um dos fatores. Um planejador de instalações também precisa de energia por veículo durante a sessão, agrupamento de chegadas, reserva mínima de carga, limite de importação da rede, tempo de recarga da BESS, pressupostos de eficiência da bateria em ida e volta e temperatura ambiente ao redor do carregador.

Utilize cálculos ilustrativos apenas após a clareza do ciclo de trabalho. Suponha que um local queira suportar dois eventos de carregamento de 120 kW por 20 minutos, enquanto a importação da rede é limitada a 100 kW e outras cargas do local consomem 20 kW. O lado do carregador pode precisar de aproximadamente 80 kWh durante esses 20 minutos. Se a rede puder contribuir apenas cerca de 27 kWh durante esse intervalo após a carga não realizada, a bateria pode precisar fornecer cerca de 53 kWh antes de ter margens de reserva e eficiência. Um projeto real incluiria reserva, envelhecimento da bateria, redução térmica e margem operacional.

É por isso que a regra de “mesmo carregador, mesma bateria” não funciona em estações de carregamento rápido de DC. Uma fila de táxi, uma área de carregamento em supermercados, um depósito portuário e um local em uma rodovia podem utilizar carregamento rápido de DC, mas suas distribuições de chegada e tolerância à espera são diferentes. O tamanho do BESS deve seguir a promessa comercial do local, e não uma proporção genérica de armazenamento.

Para sites que já comparam a capacidade de serviço da CA, o espaço livre do transformador e a potência do carregador, a guia relacionada profilagem de carga de carregamento de veículos elétricos comerciais É um aliado útil. Ajuda os planejadores a evitar um erro comum: selecionar módulos de potência antes de modelar, quando os veículos realmente chegam.

Quais padrões, controles e requisitos de disponibilidade de serviço devem ser especificados?

O carregamento com bateria buffer atende tanto aos padrões de carregamento de veículos elétricos quanto às práticas de armazenamento fixo. A IEC 61851 aborda os requisitos para sistemas de carregamento elétrico condutivos, incluindo os modos de carregamento e as funções de segurança relacionadas à comunicação. A IEC 62933 é relevante para sistemas de armazenamento de energia elétrica. Ambos não devem ser considerados como uma certificação abrangente para um local completo; a conformidade do projeto ainda depende das regras do mercado de destino, da configuração do produto, do projeto de instalação, da interconexão com a rede elétrica, da segurança contra incêndio e dos anúncios feitos nos materiais de vendas.

Nos projetos do Sudeste Asiático, os compradores devem confirmar se o mercado de destino exige IEC, autoridade municipal de serviços públicos, autoridade de bombeiros, medição de consumo, comunicação ou documentação de importação. Se um fornecedor afirmar que um carregador rápido comercial de DC é “compatível”, pergunte qual norma, qual modelo, qual relatório de teste, qual mercado de destino e se a declaração se refere apenas ao carregador ou à arquitetura do carregador mais BESS.

A disponibilidade de energia depende de mais do que apenas a capacidade da bateria. Um site com armazenamento precisa de gerenciamento térmico, proteção do gabinete, monitoramento remoto, planejamento de peças de reposição, alarmes para o estado de carga da bateria e um modo de replicação claro. Em um sistema bem especificado, o controlador de gerenciamento de energia deve saber quando limitar a saída, quando recarregar, quando reservar energia para a próxima janela de operação e quando alertar os operadores antes que uma falha de serviço visível ocorra.

Em locais públicos ou semi-públicos, os operadores devem conectar essa arquitetura a uma rotina de manutenção preventiva. A lógica de inspeção para locais com armazenamento de memória deve abranger conectores, cabos, ventilação, condição do gabinete, registros, firmware, alarmes, estado da bateria e resposta ao serviço.

Como os sites comerciais do Sudeste Asiático devem selecionar um design com armazenamento de buffer?

Antes de especificar um local de carregamento com armazenamento de energia, as equipes do projeto devem tomar quatro decisões práticas.

Primeiro, defina o objetivo comercial para a primeira fase. Um local que deve atender vans de entregas durante a mudança de turno precisa de controles diferentes do que um local rodoviário projetado para veículos elétricos híbridos ou elétricos de passageiros mistos. Relacione a capacidade do carregador e a capacidade do BESS com o número de veículos, o tempo de permanência e o comprimento aceitável da fila.

Em segundo lugar, estabeleça por escrito o plano de adiamento da atualização da rede. Registre o limite de importação, o cronograma previsto para a atualização da rede elétrica, o gatilho para a adição de módulos de carregamento e o ponto em que o BESS sozinho não mais protegerá o caso de negócio.

Em terceiro lugar, especifique os controles de gestão energética. Para sistemas modernos Sistemas de carregamento de veículos elétricos, As equipes de compras devem perguntar como o controlador prioriza as sessões de energia elétrica, limita a importação da rede elétrica, recarrega a bateria, responde a falhas, exporta dados operacionais e oferece suporte à futura integração com sistemas de gestão de energia solar ou locais.

Em quarto lugar, verifique a documentação referente ao mercado de destino. Revise os relatórios de testes ao nível do modelo, os requisitos de interconexão de redes, os desenhos de instalação, a coordenação de proteção, as classificações de proteção e as condições de garantia. Informações sobre a qualificação É um ponto de partida útil para discussões sobre documentação, mas a conformidade final deve ser confirmada com base no mercado de destino do comprador e no escopo do projeto.

Para projetos que necessitam de um caminho de equipamentos configurável, o XYDF pode suportar a seleção do carregador, a discussão da interface BESS, a revisão da documentação e o planejamento do local em fases. Solução de carregamento de armazenamento solar A página é o ponto de partida interno mais relevante para os compradores que avaliam a infraestrutura de carregamento de veículos elétricos com bateria.

Como os compradores devem avaliar a carga com armazenamento quando as atualizações da rede forem adiadas

Quando uma atualização de utilidade pública é adiada, a decisão de compra deve começar com um modelo operacional, não com um catálogo de baterias. O comprador precisa provar que o local consegue importar energia suficiente durante todo o dia, armazenar energia utilizável suficiente antes da janela crítica de carga e descarregar com uma taxa segura sem ocultar uma restrição da rede que ainda precisa de aprovação técnica. É nesse ponto que um programa de carregador rápido DC com armazenamento de energia torna-se um projeto de controle e ciclo de trabalho, tanto quanto uma compra de equipamentos.

O perfil de carga deve mostrar quando os veículos elétricos chegam, e não apenas quantas unidades são atendidas.

Peça à equipe de projeto que crie um perfil de carga de 15 minutos ou menos que inclua a carga existente no edifício, a previsão de chegada de veículos elétricos, a energia durante a sessão, a concorrência entre carregadores, os períodos de recarga da bateria e o limite contratual de importação da rede elétrica. Um depósito que carrega dez vans uniformemente ao longo de oito horas é um local diferente de um ponto de venda onde três veículos elétricos podem chegar no mesmo intervalo do horário do almoço. O perfil de carga também deve identificar a promessa comercial: tempo máximo de espera, energia entregue mínima, tempo de partida da frota ou disponibilidade de carregamento público.

O resultado prático é um cronograma de despacho. Ele deve indicar quando a rede fornece energia ao local, quando a BESS carrega energia, quando a BESS descarrega energia e quando o carregador reduz deliberadamente a saída para proteger os limites de importação ou a reserva de energia da bateria. Se o cronograma apenas mostrar a potência indicada na placa do carregador, ainda não se trata de um plano operacional viável para estações de carregamento rápido DC com restrições de energia da rede.

O ciclo de trabalho do carregador e a capacidade utilizável da BESS devem ser avaliados conjuntamente.

O ciclo de trabalho descreve a intensidade de trabalho que o carregador deve suportar ao longo do dia: faíscas públicas curtas, blocos planejados de carga durante a noite ou sessões repetidas de alta potência. A capacidade utilizável do BESS é a energia que pode efetivamente ser entregue após a reserva de energia, os limites de carga, a eficiência de retorno e qualquer redução térmica considerada. Os compradores devem solicitar kWh utilizáveis, não apenas a capacidade nominal da bateria, e devem confirmar se a capacidade utilizável indicada permanece válida na temperatura ambiente prevista no local e no local de instalação do compartimento.

A taxa C é o próximo parâmetro de verificação. Uma bateria que tenha o número de kWh necessário no papel pode ainda ser inadequada se o projeto solicitar que ela seja descarregada muito rapidamente ou recarregada de forma agressiva entre sessões. As equipes de aquisição devem comparar a potência de descarga da bateria, a classificação de PCS, a saída do carregador, a janela de recarga, os limites térmicos e as condições de garantia como um único pacote. Uma avaliação conservadora evita inventar economias de demanda-carga ou garantias de tempo de atividade antes que dados reais de tarifa e histórico de operação estejam disponíveis.

As regras de avaliação de incêndio, a hierarquia de controle e os limites de isolamento devem ser incluídos na especificação.

Um site com armazenamento de energia combinado com equipamentos de carregamento EV, armazenamento de energia estacionário, equipamentos de proteção e controles de software. A revisão de segurança e códigos deve incluir a química da bateria, separação do compartimento, ventilação ou resfriamento, comportamento de parada de emergência, sinalização, controle de acesso, testes de comissionamento e requisitos da autoridade local. O IEC 62933 pode ajudar a definir as expectativas para os sistemas de armazenamento de energia, enquanto o IEC 61851 permanece relevante para a carga elétrica de veículos elétricos; nenhum deles substitui a revisão de segurança para o mercado de destino, serviços públicos, instalação ou autorização.

A hierarquia de controles deve ser explícita. No mínimo, ela deve definir como o sistema prioriza as interrupções de segurança, os limites de importação da rede, a reserva de carga da bateria, a saída do carregador, a prioridade da frota, a resposta tarifária, a integração de PV se utilizada e os comandos do operador remoto. Se houver vários controladores, o comprador deve saber qual deles tem a autoridade final durante uma sobrecarga, perda de comunicação, alarme térmico ou parada de emergência.

Os limites de isolamento também precisam ser expressos de forma clara. Alguns compradores assumem que um site com BESS pode continuar operando como um microgrid sempre que a energia elétrica da rede elétrica falhar. Isso pode ser falso, a menos que o sistema seja especificamente projetado, aprovado, protegido e comissionado para operação isolada. Se o objetivo comercial for apenas a redução de pico de consumo ou a adiamento da atualização, a especificação deve dizer isso; se for necessária uma reserva de energia reduzida, ela deve ser projetada como um modo de operação separado.

A gestão e manutenção determinam se o modelo permanece controlável após o lançamento.

O medidor deve separar a importação de energia elétrica, a saída do carregador, a carga e descarga da BESS, as cargas auxiliares e qualquer geração de energia fotovoltaica no local. Sem essa divisão, os operadores podem não saber se o desempenho deficiente se deve a um pico tarifário, a fila de carregadores, a depleção da bateria, a redução térmica ou a configuração de controle. Para um local comercial de carregadores rápidos DC, o medidor também serve como base para futuras expansões: ele mostra quando o limite temporário de importação se torna um problema para a empresa.

A propriedade da manutenção deve ser atribuída antes da compra. O comprador, o proprietário do site, o fornecedor de carregadores, o fornecedor de BESS, o integrador e o provedor de monitoramento remoto devem acordar quem é o proprietário das atualizações do firmware, da resposta aos alarmes, da substituição de conectores, da revisão da saúde da bateria, do serviço de sistemas térmicos, das peças sobressalentes, das atualizações de segurança cibernética e da aprovação de reinícios após falhas. Uma propriedade ambígua pode transformar um sistema de tamanho considerável em um sistema indisponível, mesmo quando o hardware for tecnicamente capaz.

Para um projeto de rede de carregamento tardio, a pergunta mais segura em relação à aquisição é simples: “Mostre como esse sistema se comporta no pior dia previsto antes da atualização da rede e mostre quem age quando ele não se comporta dessa maneira.” Essa pergunta mantém a avaliação dos sistemas de carregamento elétrico ancorada na operação, em vez de etiquetas de capacidade otimistas.

Como os compradores devem avaliar um carregador com armazenamento de energia quando a atualização da rede for adiada?

Avalie a arquitetura em duas dimensões distintas: potência, que determina a quantidade de carga instantânea que a bateria pode suportar, e energia utilizável, que determina a duração desse suporte. O cálculo deve incluir o perfil de demanda do carregador, a janela de carga da bateria, as perdas de conversão, a margem de reserva e o tempo necessário para recarregar entre os picos de carga. Uma bateria de grande capacidade não garante automaticamente a potência ou a duração de carga necessárias.

A especificação de compra também deve definir a hierarquia de controle: o que acontece quando a bateria atingir o seu nível de reserva, quando a conexão à rede ficar indisponível ou quando ocorrer um alarme térmico ou de incêndio? Exigir uma transição testemunhada para o estado de backup e uma declaração clara sobre se a operação isolada é permitida. Um estudo técnico-econômico recente sobre a carga com bateria pode apoiar a discussão sobre modelagem, mas o projeto final ainda precisa de uma revisão específica do local quanto a segurança, serviços públicos e manutenção: Estudo sobre carregamento de veículos elétricos com bateria.

FAQ

O que é o carregamento rápido DC com armazenamento de energia?

O carregamento rápido DC com armazenamento de energia utiliza a armazenagem de energia da bateria para suportar a carga de veículos elétricos de alta potência, limitando a potência consumida da rede elétrica. O BESS é alimentado pela rede elétrica ou por outras fontes e descarrega durante os picos de carga, de modo que o veículo elétrico possa receber energia para carga rápida mesmo quando o limite de importação do local for menor do que a potência da carga.

A capacidade de armazenamento de energia elétrica pode permitir a recarga rápida de veículos elétricos antes de uma atualização da rede elétrica?

Sim, em muitos casos, a armazenagem de energia elétrica pode suportar uma fase inicial de operação antes que a atualização do serviço seja concluída. A condição é que o local tenha capacidade de importação suficiente da rede elétrica ao longo do tempo para recarregar a bateria e capacidade suficiente de BESS para cobrir as horas de pico de carga prometidas aos motoristas ou às frotas.

Como um buffer de bateria reduz as tarifas de pico de demanda?

Um buffer de bateria reduz as cobranças por consumo ao descarregar durante o intervalo de medição máximo do tarifário, de modo que o medidor de energia elétrica registre um consumo máximo menor. O efeito financeiro depende da estrutura tarifária, do intervalo de cobrança, do padrão de consumo no local e da capacidade de carga da bateria no momento certo.

Qual o tamanho da bateria necessário para um local comercial de carregamento rápido?

O tamanho da bateria necessário depende da potência do carregador, da energia da sessão de EV, da simultaneidade, do limite de importação da rede, da janela de recarga, do nível de reserva, da eficiência, da temperatura ambiente e das premissas de envelhecimento da bateria. Um estudo prático de dimensionamento deve utilizar o modelo de carga de 15 minutos ou menos do local, em vez de um coeficiente fixo entre bateria e carregador.

Um carregador com buffer de armazenamento pode carregar vários veículos elétricos simultaneamente?

Sim, se os módulos de alimentação do carregador, os dispensadores, a capacidade de energia da BESS, a capacidade energética da bateria e a lógica de controle forem especificados para carregamento simultâneo. Se vários veículos elétricos chegarem ao mesmo tempo, o sistema pode precisar alocar energia dinamicamente ou reduzir a potência por veículo para proteger o limite de importação e a reserva de energia da bateria.

Como o armazenamento de baterias afeta a disponibilidade do local de carregamento?

O armazenamento de baterias pode melhorar a disponibilidade ao suavizar os picos, suportar operação com potência reduzida durante períodos de demanda elevada e proporcionar aos operadores mais controle sobre as sessões de carregamento. Além disso, isso pode exigir manutenções, portanto a disponibilidade depende do projeto térmico, monitoramento, alarmes, procedimentos de serviço, peças de reposição e modos de replicação claros.

Quais referências apoiam a programação de carregamento com armazenamento conservador?

• IEA, Outlook Global de Veículos Elétricos 2024
• Centro de Dados de Combustíveis Alternativos do Departamento de Energia dos EUA, informações básicas sobre combustíveis elétricos e infraestrutura
• Unidade de Coordenação de Energia e Transporte, recursos de infraestrutura de carregamento e abastecimento de energia
• IEC 61851-1: Sistema de carregamento condutivo de veículos elétricos
• Série IEC 62933, Sistemas de armazenamento de energia elétrica

Os sites de armazenamento mais robustos não são aqueles com a maior capacidade de armazenamento no papel; são aqueles em que a classificação do carregador, o limite de importação, a reserva da BESS, a janela tarifária e o cronograma da frota são concebidos como um único sistema operacional.

Para um projeto comercial em etapas, consulte o documento XYDF Carregador rápido DC de 240 kW opções e então Entre em contato com XYDF com o limite de importação de sites, o perfil de chegada esperado do EV, a data de abertura prevista e o cronograma de atualização da rede elétrica.