Диссертация (Исследование эффективности использования энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии для зарядки электротранспорта), страница 10

Остальные графики см. на рисунках П2.7-П2.15Приложения 2.60Мощность, кВт50403020100:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:011 0:012 0:013 0:014 0:015 0:016 0:017 0:018 0:019 0:020 0:021 0:022 0:023 0:000Время, чОтоплениеЭлектромобилиРисунок 2.10 – Ночная зарядная станция. Зимний график нагрузки (для рабочего дня).0:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:011 0:012 0:013 0:014 0:015 0:016 0:017 0:018 0:019 0:020 0:021 0:022 0:023 0:00Мощность, кВт0:001:002:003:004:005:006:007:008:009:010 0:011 0:012 0:013 0:014 0:015 0:016 0:017 0:018 0:019 0:020 0:021 0:022 0:023 0:00Мощность, кВт696050403020100Время, чОтоплениеЭлектромобилиРисунок 2.11 – Коммерческая зарядная станция. Зимний график нагрузки(для рабочего дня).80706050403020100Время, чОтоплениеЭлектромобилиРисунок 2.12 – Дневная зарядная станция.

Зимний график нагрузки (для рабочего дня).702.4.4.2. Технические модели станций замены аккумуляторных батарейКак уже было отмечено ранее, станции замены аккумуляторныхбатарей в первую очередь отлично подходят для использования на удаленииот населённых пунктов и линий электропередачи (ЛЭП). Так, обслуживаниеэлектромобилей на таких станциях занимает очень мало времени – около5 минут (в отличие от зарядных станций, где в лучшем случае время зарядкисоставляет 15-40 мин., см. п. 1.1.3.1) – а это в свою очередь является оченьсущественным для тех автовладельцев, которые любят путешествовать иликоторым довольно часто приходится находиться в разъездах.

Во-вторых,станции замены АКБ хорошо подходят для обслуживания автомобильныхпарков разных компаний, предприятий и т.д. Как правило, в такие автопаркивходят однотипные автомобили и, таким образом, можно не беспокоиться отом, что сменные аккумуляторные батареи не подойдут к некоторым из авто.В данной работе предлагается рассмотреть несколько типов станцийзамены АКБ, а именно:1.станцию замены, обслуживающую автомобильный парк таксомоторнойкомпании.

Этот выбор был сделан потому, что спрос на услугитаксомоторных компаний, как правило, сильно неравномерен в течениесуток и, следовательно, такими же неравномерными будут исоответствующиеграфики(графикиобслуживающихсяэлектромобилей-таксизависимостиотколичествавремени,графикинагрузки и т.д.). Эта особенность и отличает данный вариант от других,а также делает его интересным для дальнейшего рассмотрения;2.станцию замены АКБ, обслуживающую автопарк промышленногопредприятия.

Этот выбор связан с тем, что для промышленныхпредприятийэлектрическиетранспортныесредствапростонеобходимы – вследствие отсутствия у электромобилей вредныхвыхлопов, они могут успешно использоваться как на открытойтерритории предприятия, так и в его закрытых помещениях;713.станцию замены АКБ, которая обслуживает парк автомобилей,принадлежащий зоне отдыха. В этом случае экологически чистыеэлектромобили также необходимы, а следовательно необходимы исоответствующие станции обслуживания;4.полностью автономную станцию замены АКБ. Этот тип станцийподразумеваетразмещениевдольавтотранспортныхдорог,магистралей или в населённых пунктах, удалённых от линийэлектропередачи.Станция замены АКБ для таксопарка электромобилейКак и в случае с зарядными станциями, для того, чтобы получитьграфики поступления разряженных аккумуляторов на станцию замены АКБс начала необходимо определить количество электромобилей, которое будетобслуживаться на такой станции за сутки.

В России пока нет таксомоторныхкомпаний, в которые входили бы электромобили, поэтому далее проводитсяаналогия с таксопарками обычных таксомоторных компаний. Таксомоторныекомпании бывают:малые – располагают небольшим таксопарком (10-20 автомобилей,реже до 50);средние – имеют в своём таксопарке от 50 до 100 машин;крупные – располагают большим парком автомобилей (более 100 шт.).Кроме этого, за рубежом уже есть примеры работы электромобилей втаксопарках:в 2010 году американская компания Better Place в сотрудничестве скрупнейшим оператором такси Японии начала эксперимент, запустивпервый в мире таксопарк с машинами, работающими на сменныхлитий-ионных батареях. Для этого также была построена специальная72станция замены аккумуляторов.

На тот момент в таксопарке былозадействовано три электромобиля [101];в скором времени в США появится таксопарк, в который войдут около40 электромобилей Nissan Leaf [102].На основе этой информации, а также того, что в России электромобилитолько начинают появляться, было принято решение рассмотреть в работестанцию,котораяобслуживаетавтопаркнебольшойтаксомоторнойкомпании, состоящий из 20 электромобилей. В свою очередь чтобыопределить сколько раз за сутки эти электромобили пользуются услугамистанции замены АКБ и построить соответствующий график необходимосделать пару допущений. Так, первое допущение заключается в том, что одинэлектромобиль за смену производит замену АКБ 4 раза. Данное решениепринято исходя из опыта эксплуатации вышеупомянутого таксопаркаэлектромобилей в Японии, где водители за смену производят замену батарейот 4 до 5 раз [103].

Второе допущение основывается на том, что каждыйавтомобиль закрепляется за одним водителем и, следовательно, используетсяпосменно. С учётом этих моментов в итоге было получено, что за сутки нарассматриваемой станции замены АКБ электромобили таксомоторнойкомпании обслуживаются 80 раз.Согласно [104] типовой график изменения спроса на перевозкиавтомобили-такси по часам суток для городов России выглядит следующимобразом:73Рисунок 2.13 – Изменение спроса на перевозки автомобилями-такси по часам суток.Смена, как правило, равна 8 часам, из чего следует, чтоэлектромобили меняют аккумуляторные батареи каждые 2 часа. Такимобразом, для того, чтобы построить график зависимости количества замен отвремени суток, нужно выше приведенный график (см.

рисунок 2.13) сместитьна 2 часа вправо. На базе этой информации, а также того, что за сутки настанции заряжается 80 АКБ, в итоге был получен следующий график:7Кол-во замен АКБ, шт.6543210:001:002:003:004:005:006:007:008:009:010 0:011 0:012 0:013 0:014 0:015 0:016 0:017 0:018 0:019 0:020 0:021 0:022 0:023 0:000Время, чРисунок 2.14 – Станция замены АКБ для таксопарка электромобилей.

Количествозамен АКБ в зависимости от времени суток.74Далее, чтобы построить график нагрузки, как и в случае с заряднымистанциями,следуетучестьсобственныенужды(отоплениеикондиционирование помещения с АКБ) и ёмкость аккумуляторных батарей,которые будут использоваться на станции. В работе принимается, что настанциях замены АКБ будут использоваться аккумуляторные батареиэлектромобиля Chevrolet Volt, ёмкость которых составляет 16 кВт·ч. Этотвыбор в первую очередь связан с тем, что АКБ, используемые в Volt, могутбыть установлены практически на любую другую машину. Кроме этоготакже делается допущение, что зарядка разряженных аккумуляторныхбатарей, заменённых на заряженные за текущий час, осуществляется вследующий час (см.

рисунок 2.15). Пример полученного в итоге графиканагрузки (для зимы) приведён на рисунке 2.16. Соответствующий летнийграфик нагрузки см. в Приложении 2 на рисунке П2.16.Кол-во заряжающихся АКБ, шт.76543210:001:002:003:004:005:006:007:008:009:010 0:011 0:012 0:013 0:014 0:015 0:016 0:017 0:018 0:019 0:020 0:021 0:022 0:023 0:000Время, чРисунок 2.15 – Станция замены АКБ для таксопарка электромобилей. Количествозаряжающихся АКБ в зависимости от времени суток.751009080Мощность, кВт706050403020100:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:011 0:012 0:013 0:014 0:015 0:016 0:017 0:018 0:019 0:020 0:021 0:022 0:023 0:000Время, чОтоплениеАккумуляторные батареиРисунок 2.16 – Станция замены АКБ для таксопарка электромобилей.

Зимнийграфик нагрузки.Помимо своего основного назначения аккумуляторы электромобилеймогут использоваться и для хранения избыточной энергии возобновляемыхисточников.ВсвязисэтиммаксимальноеколичествоАКБнарассматриваемой станции замены может быть практически любым, но неменьше некоторого минимального значения, которое необходимо для еёнормальной работы. Это минимальное количество представляет собой запасполностью заряженных аккумуляторов, который постоянно присутствует настанции на случай отсутствия возможности подзарядки нужного количестваАКБ (вследствие недостаточной выработки ВИЭ, либо из-за того, что частьзарядных устройств используется для других нужд).Определение минимального количества аккумуляторных батарейосуществляется с помощью графика зависимости количества замен АКБ отвремени суток (см.

рисунок 2.14). Для этого по графику выбирается двухчасовойвременной интервал, суммарное количество замен за которыйявляетсямаксимальнымизвсехвозможныхслучаев.Этотвыбор,объясняется тем, что всегда возможен случай, когда в конце текущего часа и76в начале следующего практически одновременно будет произведена заменаn-ого количества АКБ, характерного для этих часов. В свою очередь, общееколичество замен АКБ, соответствующее выбранному промежутку, и будетявляться искомым минимальным количеством полностью заряженныхаккумуляторных батарей, необходимым на станции. Так, в рассматриваемомвариантестаксопаркомэлектромобилейминимальнодопустимоеколичество АКБ на станции замены составляет 12 шт. (соответствуетвременным интервалам с 21.00 до 23.00, с 22.00 до 0.00 и с 23.00 до 1.00).В заключение остаётся определить количество зарядных устройств.Для этого, как и в случае с зарядными станциями, делается допущение, чтона станции будут использоваться зарядные устройства постоянного тока(Mode 4, см.