ترانسفورماتورهای توزیع تک فاز: کلید به کارگیری انعطاف پذیر و کارآمد زیرساخت شارژ خودروهای برقی
ترانسفورماتورهای توزیع یک‌فازی: کلید به کارگیری انعطاف‌پذیر و کارآمد زیرساخت‌های شارژ خودروهای برقی
در حالی که زیرساخت‌های شارژ خودروهای برقی به سرعت در حال نصب هستند، غلبه بر محدودیت‌های شبکه و دستیابی به طرح‌بندی‌های کارآمد از نظر هزینه و انعطاف‌پذیری حیاتی شده است. راه‌حل‌های تأمین برق سه‌فازی سنتی اغلب با چالش‌هایی مانند دوره‌های نصب طولانی و تغییرات گسترده مواجه می‌شوند، به ویژه در سناریوهای توزیع نامتوازن. ترانسفورماتورهای توزیع یک‌فازی به عنوان یک راه‌حل مکمل مهم با مزایای منحصر به فرد ظاهر شده‌اند.
نکات دردناک کاربرد: نقاط قوت ترانسفورماتورهای یک‌فازی
- گلوگاه‌های ظرفیت شبکه پایین‌ولتاژ
- ترانسفورماتورهای مسکونی/تجاری به سرعت اشباع می‌شوند و فقط ۲-۳ دستگاه شارژ سریع را پشتیبانی می‌کنند قبل از رسیدن به حد.
- به‌روزرسانی ظرفیت ۶-۱۲ ماه طول می‌کشد و قادر به پاسخگویی به تقاضای شارژ در حال افزایش نیست.
- چالش‌های تأمین برق توزیع‌شده
- نقاط جامعه‌ای کنار جاده یا پارکینگ‌های پراکنده در مراکز خرید بیش از ۵۰۰ متر از منابع برق فاصله دارند.
- هزینه نصب کابل سه‌فازی ۸۰۰-۱۲۰۰ یوان در متر است که اقتصادی نیست.
- محدودیت‌های شبکه شهری قدیمی
- منطقه‌های تاریخی دارای سیم‌کشی پیچیده با عرض کمتر از ۵۰ میلی‌متر هستند.
- به‌روزرسانی‌های سه‌فازی نیاز به حفاری جاده (با موافقت‌نامه‌های بیش از ۳ ماه) دارند.
- نیازهای آمریکای شمالی/ژاپن-کره جنوبی
- حکم‌فرما بودن یک‌فازی ۱۲۰V/۲۴۰V.
- شارژرهای سریع DC ۱۵-۲۵kW بیش از ۶۰٪ سهم بازار را دارند (بر اساس داده‌های اتحادیه شارژ شمال آمریکا در سال ۲۰۲۳).
راه‌حل: معماری توان یک‌فازی مدولار
مشخصات اصلی
|
پارامتر |
هدف فنی |
ارزش سناریو |
|
محدوده ظرفیت |
۱۵-۱۰۰ kVA |
تطابق دقیق با خوشه‌های کوچک |
|
سازگاری ولتاژ |
۱۰kV/۱۱kV→۱۲۰V/۲۴۰V/۲۳۰V |
سازگاری چند کشوری |
|
توان تحمل بیش‌باری |
۱۲۰٪ برای ۴ ساعت |
بوفر کافی برای شارژ پیک |
|
درجه محافظت |
IP55 |
نصب مستقیم در کنار جاده/پارکینگ |
|
اتلاف بدون بار |
≤۶۵W (مدل ۵۰kVA) |
صرفه‌جویی بیش از ۳۰۰ یوان در سال برای هر واحد |
سناریوهای کاربردی نمونه
- شبکه‌های میکرو شارژ جامعه‌ای
- یک ترانسفورماتور ۸-۱۲ نقطه پارکینگ را پوشش می‌دهد.
- ابعاد فشرده: ۱۲۰۰×۸۰۰×۱۰۰۰ میلی‌متر (کمتر از یک فضای پارکینگ استاندارد).
- نصب: کمتر از ۷۲ ساعت (شامل کابل‌کشی).
- گسترش لبه‌ای مرکز‌های خرید
- نصب در لبه پارکینگ‌های روی سقف.
- مقیاس‌بندی مناطق استراحت بزرگراه
- افزودن دستگاه‌ها در نزدیکی ایستگاه‌های سه‌فازی موجود.
- حفظ ۳۰٪ حاشیه ظرفیت برای جلوگیری از به‌روزرسانی ترانسفورماتور اصلی.
مدل اعتبارسنجی کارایی
|
بعد |
راه‌حل سنتی |
راه‌حل یک‌فازی |
بهبود |
|
هزینه هر دستگاه |
۱۸۵,۰۰۰ یوان (با به‌روزرسانی) |
۹۸,۰۰۰ یوان |
↓۴۷٪ |
|
زمان پروژه |
۹۰-۱۲۰ روز |
۷-۱۵ روز |
↓۸۵٪ |
|
اتلاف انرژی |
۱۰.۲٪@بار ۵۰٪ |
۷.۳٪@بار ۵۰٪ |
↓۲۸٪ |
|
احتیاج به فضا |
۸ متر مربع (اتاق برق) |
۱.۲ متر مربع (جعبه زمینی) |
↓۸۵٪ |
|
دوره بازگشت سرمایه |
۵.۲ سال |
۲.۸ سال |
↓۴۶٪ |
بهبودهای فنی کلیدی
- تعادل‌سازی بار دینامیکی
- نظارت بر جریان فازی در زمان واقعی.
- تخصیص خودکار توان شارژ (<۲.۵٪ نوسان ولتاژ).
- مدیریت حرارتی
- نظارت بر نقاط داغ ±۱°C.
- سرمایش اجباری هوایی در ۵۰°C؛ قطع بیش‌باری در ۱۳۰°C.
- اتصال چند‌مدی
- استاندارد RS485/IEC61850.
- گزینه‌های اختیاری ۴G/۵G/LoRa؛ یکپارچه‌سازی با پلتفرم‌های سوم.
مطالعه موردی: به‌روزرسانی شارژ در شنژن
- زمینه: جامعه ۵۰۰ خانواری با تنها یک ترانسفورماتور عمومی ۴۰۰kVA.
- راه‌حل: نصب هشت ترانسفورماتور یک‌فازی ۵۰kVA.
- نتایج:
- نقاط شارژ از ۶ به ۴۶ افزایش یافت.
- هزینه: ۷۶۰,۰۰۰ یوان (در مقابل بودجه ۲.۱ میلیون یوان).
- هماهنگی ولتاژ از ۸۳٪ به ۹۹.۲٪ افزایش یافت.
نتیجه‌گیری
ترانسفورماتورهای توزیع یک‌فازی توانایی تطبیق بالایی در زیرساخت‌های شارژ خودروهای برقی نشان می‌دهند. آنها با ارائه کارایی اقتصادی در سناریوهای توزیع شده و توان پایین تا متوسط، سیستم‌های سه‌فازی را تکمیل می‌کنند و جایگزین آنها نمی‌شوند. از طریق طراحی مدولار، الگوریتم‌های هوشمند و نصب انعطاف‌پذیر، آنها به طور قابل توجهی موانع فنی و مالی گسترش شبکه شارژ را کاهش می‌دهند.
