Informe especial sobre el intercambio de baterías de nueva energía: estaciones de intercambio de baterías subestimadas (parte 4)

Desafíos para mantener la potencia de salida máxima teórica de las estaciones de carga

Estaciones de carga luchan por mantener su potencia de producción máxima teórica. El Instituto de Ciencias de Metrología de Henan descubrió que para un cargador de vehículo eléctrico de 60 kW de potencia nominal, a medida que aumenta la potencia de entrada de CA, la eficiencia de conversión de energía mejora, pero siempre es menor que la salida teórica, por debajo del 100%.

La curva de potencia de producción es inestable y muestra un lento aumento seguido de una rápida disminución. Tomando como ejemplo el BYD Han EV, la evaluación práctica de ESAFE reveló que la potencia de salida de los vehículos eléctricos durante el proceso de carga inicialmente aumenta lentamente, alcanzando alrededor de 110 kW. Sin embargo, cuando el nivel de la batería alcanza el 50%, la potencia de salida cae significativamente a 22 kW hasta que la batería está completamente cargada. Durante todo el proceso de carga, la potencia máxima se mantiene durante menos de la mitad del tiempo de carga, lo que hace que el tiempo de carga real supere con creces el valor teórico.

Hay varias razones por las que las estaciones de carga no alcanzan su potencia nominal:

1. La red eléctrica inestable afecta la estabilidad de la potencia de salida. Las fluctuaciones en el voltaje de la red eléctrica y las fluctuaciones momentáneas causadas por la carga desigual de la red y los cambios de carga pueden afectar la velocidad de carga de los vehículos eléctricos y, hasta cierto punto, dañar la batería. A medida que aumenta la popularidad de las estaciones de carga, también se intensifica la carga en la red eléctrica.

2. El sobrecalentamiento de la batería reduce la transmisión de energía. DC Estaciones de carga Generan una cantidad importante de calor durante el proceso de carga, y cuando el enfriamiento de la batería es inadecuado, aumenta la temperatura de la batería. Cuando la temperatura de la batería excede un cierto umbral, se reduce la transmisión de energía y puede causar daños a la batería.

3. Se produce una pérdida de energía durante el proceso de carga. Las infraestructuras de carga, como cables y baterías, generan pérdidas de calor durante la carga, lo que reduce la potencia de salida real de las estaciones de carga en comparación con el valor teórico.

4. Envejecimiento y daño a Estaciones de carga de CC puede resultar en una disminución de la potencia de salida. El envejecimiento y los daños de las estaciones de carga dificultan el suministro de energía a los vehículos eléctricos a la potencia nominal normal, lo que da como resultado una potencia de salida inferior a la potencia nominal.

La carga de la red eléctrica lucha por satisfacer la demanda de Estación de carga rápida Construcción: La proliferación de estaciones de carga ejerce una enorme presión sobre la red eléctrica y la capacidad de la red existente es insuficiente para satisfacer la demanda de construcción de estaciones de carga. Tomando como ejemplo una ciudad de primer nivel en China, a finales de 2022, la Ciudad A tenía un total de 945.000 vehículos eléctricos. Suponiendo una especificación de potencia de carga de 200 kW para un cargador rápido de CC, cuando todos los vehículos eléctricos de la Ciudad A se cargan simultáneamente, la potencia de salida puede alcanzar los 18.900.000 kW. Según la predicción de A Power Grid, su capacidad de carga máxima es de aproximadamente 35.000.000 kW, lo que resulta en una brecha entre la oferta y la demanda del 590%. Incluso cuando todos los vehículos eléctricos de la Ciudad A se cargan con la especificación de potencia mínima, pueden alcanzar el 540% de la capacidad de carga máxima de la ciudad. Los científicos han utilizado modelos matemáticos para hacer predicciones más precisas sobre el impacto de las cargas de vehículos eléctricos en la red eléctrica. Los resultados muestran que las cargas de carga tienen un impacto significativo en la red eléctrica, con cargas máximas que ocurren principalmente durante la noche durante el invierno y durante la tarde en verano, influenciadas por las condiciones climáticas. La carga de la red eléctrica se ve afectada en gran medida por la carga de vehículos eléctricos.

Además, con la carga de la red eléctrica existente, es aún más difícil apoyar la construcción de estaciones de sobrealimentación a gran escala. Actualmente, Esafe New Energy Company (https://www.esasafenewenergy.com) quien suministra el Cargadores CC ha introducido estaciones de carga ultrarrápidas que admiten una potencia máxima de 800 kW, que actualmente es la potencia máxima más alta de las estaciones de carga con un solo cañón. Sin embargo, un transformador de 1.250 kVA sólo puede soportar la carga de un cargador ultrarrápido de 800 kW, y un transformador de 2.000 kVA sólo puede soportar la carga de dos cargadores ultrarrápidos de 800 kW. Cuando se utilizan estaciones de carga ultrarrápidas a gran escala, el sistema de red eléctrica puede colapsar. Por lo tanto, los cargadores ultrarrápidos normalmente deben utilizarse junto con dispositivos de almacenamiento de energía.

Las estaciones de intercambio de baterías y las estaciones de carga no son mutuamente excluyentes, y las estaciones de intercambio de baterías están avanzando hacia estaciones de energía complementaria (intercambio de baterías + carga). El coste de las estaciones de cambio de baterías y de las estaciones de carga depende en gran medida de los costes de los equipos de medición de distribución (que representan más del 30%). El modelo de "estación combinada de carga e intercambio" puede proporcionar una mayor capacidad de servicio dentro de la misma área sin aumentar significativamente los costos. Una potente estación de intercambio de baterías de tercera generación se puede combinar con entre 4 y 20 ultracargadores. Considerando la condición de carga estándar de 630 kVA de capacidad de red, en comparación con la disposición de 8 ultracargadores en un área con 10 plazas de aparcamiento, la configuración de "estación combinada de carga e intercambio" incluye 4 ultracargadores. La estación de carga con 8 ultracargadores puede cargar completamente 8 vehículos eléctricos con un 80% de capacidad de batería, mientras que la estación de carga e intercambio combinada puede dar servicio a 12 vehículos con cambio de batería en intervalos de 5 minutos, incluidos 4 ultracargadores que proporcionan energía suplementaria para 4 vehículos, en total 16 vehículos atendidos. En resumen, la estación de carga e intercambio combinada puede lograr una eficiencia de servicio entre 1,6 y 2 veces mayor que la de una estación de sobrealimentación en la misma área.

Las propias estaciones de intercambio de baterías actúan como dispositivos de almacenamiento de energía y tienen costos más bajos. Las estaciones de intercambio de baterías tienen capacidades de almacenamiento de energía, lo que les permite cargar las baterías durante períodos de bajo consumo de electricidad y brindar servicios de intercambio de baterías durante las horas pico de consumo de electricidad. Esto permite un ajuste eficaz del equilibrio de energía y reduce la presión sobre la red eléctrica. Además, las estaciones combinadas de carga e intercambio pueden reducir los costos al compartir transformadores. Durante los picos de demanda diurnos para carga e intercambio, la estación de carga funciona utilizando la capacidad del transformador. Durante la baja demanda nocturna de carga e intercambio, la batería se recarga utilizando el transformador para servir a la estación de intercambio de baterías. Las estaciones combinadas de carga e intercambio aprovechan las características tanto de las estaciones de carga como de las estaciones de intercambio de baterías, maximizando el uso de transformadores, consiguiendo menores costes y manteniendo la carga de la red eléctrica sin sobrecargarla. Para mayor información por favor visite https://www.esasafenewenergy.com/blog.