Зарядка электромобилей не разрушит электросеть

Я работаю над зарядкой электромобилей с 2014 года и за это время слышал несколько весьма странных мнений о зарядке электромобилей и о различных способах разрушения сети.

Существует три основных класса странностей зарядки EV: энергетические проблемы, проблемы мощности и технические проблемы. Я начну с технической стороны, потому что есть только один главный пример:

Вначале поставщики услуг распределительных сетей (DNSP, такие как Essential Energy в Новом Южном Уэльсе) рассматривали наши приложения для подключения и в основном воспринимали их как еще одну большую нагрузку.

Но время от времени приложение попадало на стол кого-нибудь более любопытного, который задавался вопросом, почему 500 кВА подключается к заброшенной парковке, и отправлялся искать более подробную информацию.

Большие зарядные устройства постоянного тока имеют большие выпрямители, и любой достойный инженер-электрик знает, что (старые) выпрямители производят гармонические искажения.

Это меняет форму кривой переменного напряжения, часто за счет отражения меньших волн обратно через сеть, отсюда и гармоническая часть этого термина.

Вместо красивой идеальной синусоидальной кривой что-то может отражать синусоидальную кривую с частотой 100 Гц, а не 50 Гц, поэтому волны иногда складываются, а иногда вычитаются. На сеть влияет то, как устройство использует источник питания.

Самый классический пример того, что вносит гармонические искажения, — это дешевый фен.

На полной мощности фен потребляет столько тока, сколько может, и превращает его в тепло, при этом двигатель и нагреватель идеально синхронизируются с сетью. Но он становится немного горячим, поэтому фен тоже работает на половинной мощности.

Для достижения половины мощности этот переключатель включает диод в цепь питания, что означает, что сушилка теперь использует только половину синусоидальной волны.

Вместо использования всей кривой, выше и ниже нуля, он использует только бит выше нуля, как серия лежачих полицейских.

Если сушилка использует только плюс, куда уходит минус?

Вернемся к сетке, как гармоническое искажение.

50 лет назад единственные крупные выпрямители производили электроэнергию для железнодорожных и трамвайных линий, и инженеры знали, что для управления ими необходимо принимать меры предосторожности.

Обычно они пытаются изолировать гармоники с помощью трансформатора, который гасит эти странные края, преобразуя кривую между катушками.

Поставками поездов можно управлять, потому что это большие специализированные площадки со всеми инженерными наворотами.

Что произойдет, когда они начнут повсюду устанавливать большие выпрямители, отравит ли это синусоидальную кривую для всех остальных?

К счастью, производители зарядных устройств столкнулись с этой проблемой и внедрили исправления и тесты, чтобы продемонстрировать эффективность гармонических искажений.

Обычно это проблема, решаемая самостоятельно; если большой выпрямитель отделен от остальной части сети трансформатором, скажем, выделенным распределительным трансформатором мощностью 500 кВА, искажения в значительной степени будут ограничены этим небольшим участком сети и не возникнут проблемы для других пользователей.

Некоторые производители включают в конструкцию своего зарядного устройства изолирующий трансформатор, отдельный от любого распределительного трансформатора потенциала. И все они теперь в стандартной комплектации проводят тесты на «общие гармонические искажения» и могут выдавать отчеты о том, что «THD <5%», если кто-нибудь начнет задавать вопросы.

Но я думаю, что отрасль параллельно с этим догнала, потому что мне не задавали вопросы о THD уже несколько лет.

«Откуда возьмется вся эта электроэнергия! Нам нужно будет увеличить выработку в четыре раза! И все равно это все уголь!»

Начнем с угля. Да, проблема заключается в том, что мы по-прежнему производим много электроэнергии из угля, но мы можем решить ее параллельно с внедрением электромобилей, перейдя на чистую энергию для производства электроэнергии.

Даже при нынешних энергетических технологиях электромобили оказывают лучшее воздействие на климат и со временем будут становиться все лучше.

Для меня золотым стандартом является исследование Ауке Хукстры, которое полезно резюмировано и приведено в этой статье RenewEconomy.