Az e-mobilitás várható hatása a villamosenergia-elosztó és - átviteli hálózaton

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Az e-mobilitás várható hatása a villamosenergia-elosztó és - átviteli hálózaton"

Benedek Fodor
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Az e-mobilitás várható hatása a villamosenergia-elosztó és - átviteli hálózaton Farkas Csaba PhD hallgató BME Villamos Energetika Tanszék Villamos Művek és Környezet Csoport MEE 59. Vándorgyűlés, szeptember 5-7. Diplomaterv és szakdolgozat pályázat Prikler László BME Villamos Energetika Tanszék Villamos Művek és Környezet Csoport Orlay Imre ÉMÁSZ Hálózati Kft. Hálózatoptimalizálási Osztály Villamos Energetika Tanszék Villamos Művek és Környezet Csoport

2 Villamos autók tulajdonságai Hibrid, tölthető hibrid és tisztán elektromos típusok Az akkumulátor kapacitása befolyásolja a hatótávolságot Mechanikai felépítés a belsőégésű motoros járművekéhez képest egyszerűbb

3 Töltési módok A töltés sebessége Lassú (3-5kW, 6-8h) Gyors (40-50kW, 1/2h) Szabályozottság Szabályozatlan Időben eltolt Intelligens (DSO által vezérelt)

4 Várható hálózati hatások Hatás a transzformátorokra Túlterhelődés Melegedés Öregedés/tönkremenetel Hatás a vezetékekre és kábelekre Túlterhelődés Feszültségesés Hatás a fogyasztókra Feszültségesés Harmonikusok Aszimmetria

5 Leszabályozási igény a magyar VERben Völgyfeltöltés lehetséges, de szabályozási szempontok is fontosak lehetnek A cél: Az eltolási időintervallum meghatározása úgy, hogy maximális leszabályozási tartalékot biztosítsunk és a völgyet is fel tudjuk tölteni Statisztikai vizsgálatok a MAVIR adatbázisából Téli és nyári időszámítás külön kezelése Hétvégék és ünnepnapok figyelembe vétele és évi adatok (de még így is determinisztikus) Görbe monotonitásának vizsgálata

6 Hatás a KIF elosztóhálózatra - Modell Modellezés DIgSILENT Power Factory-val A valós hálózatnak megfelelően kiválasztott beépített modellek 15 perces bontásban számító load-flow algoritmus

7 Szimulációs beállítások Autók Eltolás nélküli, szabályozatlan eset Beérkezés Poisson-eloszlás szerint hipotézisvizsgálat Beérkezés 16:00 és 20:00 között (statisztikai adat) 15 perces intervallumokra bontva ez 16 töltési csoport Más EV-részarány esetén arányosan változtatva

8 Szimulációs beállítások Autók Valós mérési eredmények Állandó töltőteljesítmény Gyakorlatilag csak hatásos teljesítmény felvétele Akkumulátor töltöttsége viszont nem vizsgálva!

9 Szimulációs beállítások Fogyasztók 30 különböző háztartási profil Valós fogyasztási adatok (mérési adatok) Koncentrált fogyasztók jellemző értékek alapján A profilok a fogyasztókhoz véletlenszerűen rendelve

10 Eredmények - Transzformátor

11 Sztochasztikus modellezés Benzinkutakhoz hasonló töltőállomások készletezési, létesítési problémáinak modellezése A modellezés alapját a sorbanállási rendszerek képezik Poisson-folyamatok, Markov-láncok Az M/M/c/N modell Az autók exponenciális eloszlás szerint érkeznek, két beérkezés között eltelt idő várható értéke 1/λ Egy autó kiszolgálása átlagosan 1/µ ideig tart, s a kiszolgálás is exponenciális eloszlású A kiszolgáló töltőfejek száma c A rendszer kapacitása N (töltő+férőhelyek) Meg lehet határozni az egyes állapotokban tartózkodás valószínűségét Meg lehet határozni az átlagos sorhosszúságot és az átlagos várakozási időt

12 Eredmények A töltőállomás paraméterei: c=90, λ=1/3, µ=1/240, N=140 Egyes számításoknál ezeket változtattam

13 Akkumulátorcserélős töltőállomások M/M/c/N modell itt is használható Paraméterek: N : az állomás befogadó és készletezési képessége c: töltőfejek száma ρ= λ/(cµ): foglaltsági ráta (most ρ=8/9) δ: küszöb (most δ=0,001) A kapott eredmény: A töltési idő növekedésével a szükséges készlet és a befogadóképesség nagysága nő π N ' = c n ρ i 1 λ + i! µ j= N ( cρ ) i= 0 c+ 1 ' c c c! 1 j c 1 λ c! µ j δ

14 Aggregált teljesítmény Egy villamos autó teljesítménye nagyon kicsi Sok jármű összefogásával viszont már MW nagyságú aggregálás kialakítható Új piaci szereplő: az aggregátor

15 Nehézségek Az autók akkumulátorai kis kapacitásúak rövid idejű szabályozási képesség Teljesen feltöltött akkumulátor leszabályozni nem tud Előírt mértékig kisütött akkumulátor felszabályozni nem tud Fontos tehát az akkumulátorok töltöttségének figyelése A sűrű töltési-kisütési ciklusok csökkentik az élettartamot Fogyasztói ellenállás: Tönkreteszik az akkumulátort Rendelkezésre nem állás

16 Frekvenciaszabályozás vizsgálata A cél annak vizsgálata, hogy a villamos autók visszatáplálásos üzemmódja (V2G) milyen lehetőséget nyújt az aggregátor számára a frekvenciaszabályozási tartalék biztosításában való részvételre A frekvencia csökkenését a terhelés csökkentésével lehet megállítani villamos autók töltését megszakítjuk Ennél jobb megoldás, ha képesek visszatáplálni, így fogyasztók helyett termelőkként vannak jelen (V2G) A frekvencia növekedését a terhelés növelésével lehet megállítani az autók töltési teljesítményét növeljük

17 PP1_G1 G ~ PP1_G2 G ~ PP1_L1 PP1_ASM1 M ~ DIgSILENT 52,79-2,86 35,25 57,94-4,13 38,72 0,50 0,24 2,00 0,93 Aggregált villamos autók -1,00-0,00 51,79-2,86 65,08 57,94-4,13 72,92-2,50-1,17 80,07 EV Load Tpp1_G1 Tpp1_G2 Tpp1_EB -51,79 3,88 65,08-57,93 5,41 72,92 2,50 1,24 80,07 Ld_1 PP1/PP110_1 109,715 0,997 2,535 53,61-5,26 28,35 53,61-5,26 28,35 55,31 33,06 L_pp1a -53,60 5,24 28,35 L_pp1b -53,60 5,24 28,35 NAF hálózatrész S1/T110_1a 109,715 S1/T110_1b 109,715 0,997 2, ,20-10,48 0,00 12,97-10,88 8,91 12,97-10,88 8,91 12,97-10,88 8,91 12,97-10,88 8,91 L12a L12b L14a L14b L23 L43-12,95 7,49 8,91-12,95 7,49 8,91 40,62 12,71 22,42-40,56-13,33 22,42-40,56-13,33 22,42 40,62 12,71 22,42-12,95 7,49 8,91-12,95 7,49 8,91 S2/T110_2a 110,577 S3/T110_3a 109,957 S4/T110_4a 110,577 S2/T110_2b 110,577 1,005 1,645 14,72 27,70 0,00 115,78 60,91 87,21 101,05 33,21 S3/T110_3b 109,957 1,000 0,905 81,11 26,66 0,00 40,56 13,33 0,00 0,00 0,00 40,56 13,33 S4/T110_4b 110,577 1,005 1,645 14,72 27,70 0,00 101,05 33,21 115,78 60,91 87,21 G ~ SM_2 Ld_2 Ld_3a T1_Swab Ld_3b Ld_4 G ~ SM_4 RMS-Simulation,balanced 11:40:00 min Nodes Line to Line Positive-Sequence Voltage, Magnitude [kv] DIgSILENT Transmission Network 0, Line-Ground Positive-Sequence Voltage, Magnitude [p.u.] Line-Ground Positive-Sequence Voltage, Angle [deg] S1/D1_Swab 0,000 0,000-0,00-0,00 0,00 PowerFactory Exercise 7 finished Grid "Part 2" Stage 4 Project: Tutorial Graphic: Part 2 Date: 11/14/2011 Annex:

18 Villamos autó töltésszabályozó Static generator control block diagram: StaGen Ctrl DIgSILENT PQ_Measurement StaPqmea* 0 Pin Power Controller ElmDsl* Static generator ElmGenstat* 1 Qin 0 0 id_ref 0 EV Droop Control ElmDsl* Pref iq_ref 1 Freq Qref cosref 2 sinref 3 PLL ElmPhi*

19 Szigetüzem -Villamos autó teljesítmény A villamos autók visszatáplálnak! (negatív teljesítmény=fogyasztás, pozitív=termelés) Önmagukban a villamos autók nem alkalmasak a szabályozásra, csak támogatást biztosítanak Szükséges, hogy továbbra is a nagy erőművek végezzék a szabályozást

20 Összefoglalás Kedvező hatás csak megfelelő szabályozással érhető el Ekkor a hálózati hatások és terhelések csökkenthetők Az autók részt tudnak venni a völgyfeltöltésben Szabályozási tartalékot tudnak képezni Visszatáplálással és a töltési teljesítmény változtatásával segíthetik a frekvenciaszabályozást

21 Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

Effects and opportunities of supplying electric vehicles by public charging stations

Effects and opportunities of supplying electric vehicles by public charging stations MEE Diplomaterv pályázat II. helyezett - 2012 Vereczki György BME Villamos Energetika Tanszék Konzulensek: Prikler László