По мере того, как аккумуляторы электромобилей становятся больше, а ожидания по скорости зарядки растут, традиционные зарядные станции с фиксированной мощностью сталкиваются с фундаментальным ограничением: каждому зарядному отсеку выделяется фиксированная мощность независимо от фактического спроса. Это означает, что когда одно транспортное средство заряжается на полную мощность, в то время как соседний отсек простаивает, выделенная мощность простаивающего отсека тратится впустую. Для операторов коммерческих зарядных станций такая неэффективность напрямую влияет на доходы и рентабельность инвестиций. Решением является динамическое распределение мощности, и технология гибкого зарядного стека Sennan представляет собой ответ компании на этот вызов, предлагая системы мощностью 480 кВт и 960 кВт, которые распределяют мощность между несколькими зарядными терминалами в зависимости от потребности автомобиля в реальном времени.
Компания Chongqing Sennan Electric Co., Ltd. разработала линейку гибких зарядных устройств, ориентированную на экономику мощных зарядных станций. Вместо установки нескольких независимых станций мощностью 120 или 240 кВт, каждая из которых имеет свои собственные силовые модули, операторы развертывают централизованный силовой шкаф, подключенный к нескольким зарядным терминалам. Общая мощность силового шкафа — 480 кВт или 960 кВт — динамически распределяется между терминалами, к которым подключены и активно заряжаются транспортные средства. Этот подход, занимающий центральное место в решениях для интеллектуальной зарядки Sennan Electric, максимизирует использование энергии, снижает стоимость оборудования на один зарядный отсек и позволяет в будущем увеличивать мощность за счет добавления модульных модулей питания.
В этой статье рассматриваются инженерные, экономические и прикладные аспекты технологии гибкой зарядки с подробным анализом зарядной станции Sennan Electric мощностью 960 кВт — флагманской модели в линейке продуктов гибкой зарядки компании.
Понимание гибкой зарядки: концепция
Традиционные зарядные станции используют архитектуру «один к одному»: каждая зарядная станция содержит свои собственные силовые модули, и каждая станция обслуживает один или два автомобиля с фиксированной максимальной мощностью. Если на площади установлены четыре станции по 120 кВт, общая установленная мощность составит 480 кВт, но мощность каждой отдельной станции ограничена 120 кВт независимо от того, что делают три другие станции.
Гибкая зарядка, также известная как разделение мощности или динамическое распределение мощности, использует архитектуру «один ко многим». В центральном шкафу питания размещены силовые модули и контроллер, а несколько зарядных терминалов подключаются к этому шкафу с помощью кабелей постоянного тока. Контроллер постоянно отслеживает потребности каждого терминала — состояние заряда подключенных транспортных средств, их максимальную скорость зарядки и оставшееся время зарядки — и динамически распределяет мощность из общего пула.
Рассмотрим систему мощностью 960 кВт с шестью зарядными терминалами. Если подключено только одно транспортное средство и принимает мощность 400 кВт, контроллер может выделить этому терминалу до 400 кВт, в то время как оставшаяся мощность 560 кВт остается готовой. Когда прибывает второй автомобиль и принимает 250 кВт, контроллер корректирует распределение — возможно, 400 кВт на первый терминал и 250 кВт на второй, используя 650 кВт из общего количества 960 кВт. По мере того, как к сети подключается все больше транспортных средств, мощность перераспределяется динамически, гарантируя, что ни одно транспортное средство не будет ждать без необходимости и никакая мощность не будет простаивать.
Гибкая зарядная система мощностью 480 кВт
Модель мощностью 480 кВт служит отправной точкой в линейке продуктов гибкой зарядки компании. Он предназначен для зарядных площадок среднего размера (обычно от четырех до шести зарядных отсеков), где общая потребляемая мощность на всех отсеках редко превышает 480 кВт одновременно, но отдельным транспортным средствам может потребоваться до 240 кВт и более.
Основные характеристики модели мощностью 480 кВт:
- Общая мощность: 480 кВт.
- Конфигурация силового модуля: 8 модулей по 60 кВт (с возможностью горячей замены)
- Количество зарядных терминалов: 4–8 (настраиваемое)
- Максимальная мощность на терминал: 480 кВт (при подключении одного автомобиля)
- Диапазон выходного напряжения: 200–1000 В постоянного тока.
Система мощностью 480 кВт особенно хорошо подходит для:
- Городские коммерческие зарядные станции с 4–6 ячейками.
- Зарядные станции корпоративного автопарка
- Остановки для отдыха на шоссе с умеренной интенсивностью движения
- Логистические центры заряжают электрофургоны за ночь
Зарядная станция Sennan Electric мощностью 960 кВт: флагманская производительность
Зарядная станция Sennan Electric мощностью 960 кВт представляет собой вершину линейки продуктов гибкой зарядки компании. Эта система, общая мощность которой составляет около одного мегаватта, предназначена для крупномасштабных зарядных станций, обслуживающих большие объемы электромобилей — коридоров наддува на автомагистралях, городских центров быстрой зарядки и складов коммерческого парка с круглосуточной работой.
Основные характеристики модели мощностью 960 кВт:
- Общая мощность: 960 кВт.
- Конфигурация силового модуля: 16 модулей по 60 кВт (с возможностью горячей замены)
- Количество зарядных терминалов: 6–12 (настраиваемое)
- Максимальная мощность на терминал: 960 кВт (при подключении одного автомобиля, в зависимости от номинала терминала)
- Диапазон выходного напряжения: 200–1000 В постоянного тока.
- Максимальный выходной ток на клемму: 500 А (с кабелем с жидкостным охлаждением)
В архитектуре силового модуля системы мощностью 960 кВт используются модули мощностью 60 кВт с возможностью горячей замены — те же модули, которые используются во всей линейке продуктов компании для зарядки постоянным током. Эта стандартизация означает, что операторы, использующие как автономные станции постоянного тока, так и гибкие зарядные комплексы, используют общий запас запасных частей, что снижает затраты на техническое обслуживание и упрощает логистику.
Динамическое распределение мощности: как это работает
Интеллект, который определяет технологию гибкого зарядного стека Sennan, заключается в контроллере динамического распределения мощности. Этот контроллер непрерывно обрабатывает данные в реальном времени со всех подключенных зарядных терминалов и принимает решения о распределении мощности на основе множества факторов:
Уровень заряда транспортного средства (SoC). Транспортные средства с низким уровнем SoC могут потреблять более высокую мощность зарядки, в то время как транспортные средства, уровень заряда которых приближается к 80%, естественным образом снижают скорость зарядки. Контроллер отдает приоритет подаче электроэнергии на транспортные средства с низким уровнем SoC, гарантируя, что они быстро достигнут полезного уровня заряда.
Экономический анализ: гибкая и фиксированная архитектура
Экономическое обоснование использования гибких зарядных систем вместо стационарных электростанций зависит от моделей использования площадки. Следующий анализ иллюстрирует экономику безубыточности:
Сценарий: Зарядная площадка с 6 отсеками.
| Конфигурация | Фиксированная архитектура | Гибкая архитектура |
| Установленные станции | 6 станций по 120 кВт | 1 × стек 480 кВт + 6 клемм |
| Общая установленная мощность | 720кВт | 480кВт |
| Использование энергии (типичное) | 40–55% | 70–85% |
| Плата за пиковый спрос | Выше | Ниже |
Гибкая архитектура снижает как капитальные затраты (нужно меньше силовых модулей из-за более высокого коэффициента использования), так и эксплуатационные расходы (меньшая мощность подключения к сети и плата за пиковую нагрузку). Компромисс заключается в том, что если всем шести отсекам одновременно требуется максимальная мощность (что случается редко), то гибкая система не сможет обеспечить мощность 720 кВт, а фиксированная архитектура — может.
Решения для интеллектуальной зарядки Sennan Electric решают этот компромисс, позволяя операторам выбирать размер силового шкафа на основе статистических моделей спроса, а не на основе пикового спроса в наихудшем случае. На большинство зарядных станций автомобили прибывают в шахматном порядке, а это означает, что пиковая одновременная потребность редко превышает 60–70% от теоретического максимума. Подбирая силовой шкаф в соответствии с фактическими потребностями, операторы достигают значительной экономии средств без ущерба для качества обслуживания.
Интеграция с интеллектуальным управлением энергопотреблением
Помимо динамического распределения мощности, гибкий стек зарядки интегрируется с интеллектуальной платформой управления энергопотреблением компании, обеспечивая расширенные функции:
Интеграция солнечной энергии: когда зарядная площадка включает в себя солнечную генерацию на месте, контроллер отдает приоритет солнечной энергии для зарядки, что снижает энергопотребление сети и эксплуатационные расходы. Избыточную солнечную генерацию можно направить в хранилище энергии или экспортировать в сеть.
Интеграция хранения энергии: системы хранения энергии на батареях (BESS) могут буферизовать спрос на электроэнергию, позволяя зарядной станции заряжать BESS в периоды низкого спроса и разряжать во время пикового спроса, что снижает плату за пиковое потребление и обеспечивает зарядную мощность, превышающую предел подключения к сети.
Реагирование на спрос: Контроллер может участвовать в программах реагирования на спрос коммунальных предприятий, временно снижая мощность зарядки во время стрессовых ситуаций в сети в обмен на финансовые стимулы.
Динамическое ценообразование: система поддерживает ценообразование по времени использования, автоматически корректируя мощность зарядки и стоимость сеанса в зависимости от условий сети и стратегии ценообразования оператора.
Безопасность и защита
Как и все продукты в портфолио компании, гибкий зарядный комплект включает в себя комплексные функции безопасности:
- Защита на уровне модуля: каждый силовой модуль имеет независимую защиту от перегрузки по току, перенапряжения и перегрева.
- Защита на уровне клемм: каждая зарядная клемма включает в себя обнаружение замыкания на землю, защиту от утечек, контроль блокировки разъема и контроль температуры кабеля.
- Защита на уровне системы: обнаружение пожара на уровне шкафа, сигнализация двери, аварийная остановка и защита от перенапряжения.
- Резервирование связи: двойные каналы связи между силовым шкафом и терминалами обеспечивают непрерывную работу даже в случае сбоя одного канала.
Приложения и практические примеры
Гибкая архитектура зарядного стека особенно ценна в следующих сценариях:
Коридоры нагнетания нагрузки на шоссе: благодаря 6–12 отсекам и изменяющимся схемам движения остановки для отдыха на шоссе выигрывают от способности передавать максимальную мощность отдельным транспортным средствам при слабом движении и эффективно распределять мощность в периоды пиковой нагрузки.
Городские центры быстрой зарядки. Зарядные станции в центре города, обслуживающие парки такси и коммерческие автомобили, должны максимизировать пропускную способность на квадратный метр. Компактная площадь терминала гибких систем позволяет использовать больше отсеков в ограниченном пространстве.
Автопарки: логистические компании, заряжающие фургоны в ночное время, могут использовать динамическое распределение, чтобы гарантировать, что все транспортные средства будут заряжены к утреннему выезду, независимо от индивидуального времени прибытия и первоначального SoC.
Торговые и коммерческие центры. Торговые центры и коммерческие комплексы могут предлагать зарядку в качестве дополнительной услуги, а гибкая архитектура обеспечивает адекватную скорость зарядки без перерасхода на оборудование.
Перспективность и масштабируемость
Одним из наиболее убедительных преимуществ этой гибкой архитектуры зарядки является ее масштабируемость. По мере увеличения скорости зарядки транспортных средств (с появлением электромобилей следующего поколения, поддерживающих зарядку мощностью более 350 кВт) операторы могут модернизировать свои существующие гибкие зарядные комплексы, добавляя силовые модули, а не заменяя целые станции.
Силовой шкаф мощностью 960 кВт может начинаться с меньшего количества модулей (например, 480 кВт с 8 модулями) и расширяться до полной мощности 960 кВт по мере роста спроса. Такой поэтапный инвестиционный подход позволяет сократить первоначальные капитальные затраты, сохраняя при этом четкий путь обновления, что крайне важно для операторов B2B, управляющих многолетними графиками развертывания.
