Зарядні хаби та динамічне балансування навантаження — групова потужність замість сумування за точками зарядки

У посібнику 722-ev-charging розглянуто вимоги до установки для окремої точки зарядки: система заземлення, тип ПЗВ, переріз кабелю. Ця стаття розглядає, що змінюється, коли кілька точок зарядки об'єднуються на одному підключенні — зарядний хаб в офісі, житловому комплексі чи на території підприємства — і чому потужність підключення тоді не дорівнює простій сумі всіх точок зарядки на повній потужності.

Проблема: сумування на повній потужності надлишкове

Зарядний хаб із, наприклад, десятьма точками зарядки по 11 кВт кожна потребував би, при розрахунку підключення на суму всіх точок зарядки одночасно на повній потужності, потужності підключення в 110 кВт. На практиці рідко всі автомобілі заряджаються одночасно на повній потужності — більшість сесій зарядки лише частково перетинаються в часі, і багатьом користувачам не потрібна повна потужність, щоб зарядитися достатньо за наявний час. Підключення, розраховане на теоретичний піковий попит, тому часто суттєво надлишкове й дорожче (як за потужністю підключення до мережі, так і за потужністю трансформатора/кабелю).

Як це вирішує динамічне балансування навантаження

IEC 61851-1 визначає для зарядки Mode 3 (змінний струм із комунікацією) сигнал Control Pilot (CP) між точкою зарядки та автомобілем, за допомогою якого точка зарядки повідомляє автомобілю максимально допустимий струм зарядки через широтно-імпульсну модуляцію. Система балансування навантаження на рівні групи використовує це так:

1. Резервує фіксований, заздалегідь визначений груповий бюджет потужності для всього зарядного хабу (наприклад, 60 кВт для десяти точок зарядки з прикладу вище замість 110 кВт).
2. Розподіляє цей груповий бюджет потужності в реальному часі між автомобілями, що заряджаються в даний момент, постійно підлаштовуючи сигнал CP для кожної точки зарядки під фактично доступну потужність.
3. Автоматично перераховує розподіл при підключенні чи відключенні автомобілів, так що сумарний груповий струм ніколи не перевищує зарезервовану групову потужність, навіть короткочасно.

Увага: динамічне балансування навантаження — це доповнення, а не заміна звичайних вимог до установки з посібника 722-ev-charging — вибір ПЗВ, система заземлення та розрахунок перерізу кабелю для кожної точки зарядки залишаються повною мірою застосовними; балансування навантаження обмежує лише одночасну суму струмів зарядки на рівні групи.

Що відбувається без балансування навантаження

Без системи балансування навантаження установку потрібно розраховувати на суму всіх точок зарядки на повній потужності, або частину точок зарядки потрібно вручну налаштувати на нижчу, фіксовану потужність (з тим недоліком, що ця потужність також залишається невикористаною, коли заряджається лише кілька автомобілів одночасно). Установка, розрахована на повний піковий попит без балансування навантаження, функціонально коректна, але економічно неефективна; установка, підключена на нижчу, статичну потужність без балансування навантаження, ризикує перевантаженням основного підключення, щойно кілька автомобілів одночасно заряджаються на повній потужності.

Практична значущість

При проєктуванні зарядного хабу з кількома точками зарядки потрібно визначити, чи розраховується потужність підключення на теоретичний піковий попит (сума всіх точок зарядки), чи на нижчий, динамічно розподілюваний груповий бюджет потужності — і в останньому випадку необхідно перевірити, що система балансування навантаження дійсно ніколи не перевищує групову потужність, зокрема при підключенні чи відключенні окремих автомобілів.

Часті помилки

1. Розгляд балансування навантаження як заміни вимог до окремої точки зарядки (ПЗВ, заземлення, переріз кабелю на точку зарядки) — ці вимоги з посібника 722-ev-charging залишаються повною мірою застосовними; балансування навантаження працює на рівні групи, а не на рівні точки зарядки.
2. Налаштування фіксованої, статичної потужності на точку зарядки замість динамічного розподілу, з називанням цього «балансуванням навантаження» — статичний розподіл не використовує оптимально доступну групову потужність і не є повноцінною заміною системи, що перерозподіляє потужність у реальному часі.
3. Розрахунок групової потужності на основі оптимістичного припущення про одночасність без урахування пікових моментів (наприклад, усі автомобілі прибувають приблизно в один час) — обрана групова потужність має залишатися достатньою для прийнятної швидкості зарядки і в реалістичному найгіршому сценарії.

Пов'язані матеріали

• §722 — установки зарядки електромобілів
• Перевантаження мережі та накопичувачі енергії
• Домашні накопичувачі енергії
• Великі споживачі та непрямий облік