Page 16 - elektro.info 6/2020 demo
P. 16
elektromobilność
elektromobilność
hybrydowa sieć zasilania stacji
ładowania baterii przemysłowych
autonomicznych maszyn
i pojazdów elektrycznych (część 1.)
dr hab. inż. Jerzy Szymański, prof. UTH Radom, mgr inż. Marta Żurek-Mortka – Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny
im. K. Pułaskiego w Radomiu
yeliminowanie zanieczyszcze- EV dużymi mocami powinno odby-
Wnia powietrza występującego wać się w czasie zmniejszonego ob- R zb = 9,375 mΩ I b = 800 A
w aglomeracjach przemysłowych, ciążenia przekształtników napędo-
ograniczenie emisji dwutlenku wę- wych – wówczas nie wystąpi przekro- I c = 468 A
gla, to dziś kluczowe wyzwania cywi- czenie dopuszczalnej mocy w zakła- V zbn = 320 V Rys.J. Szymański, M. Żurek-Mortka
lizacyjne. Zdaniem autorów, przemysł dowej sieci elektroenergetycznej na- Konwerter DC/DC
musi zdecydowanie zwiększyć wyko- pięcia przemiennego. 20%-100% SOC V ch = 327,5 V ładowania baterii V cm = 560 V
rzystanie energii ze źródeł odnawial- P max(1C) = 262 kW
nych do zasilania przekształtników bateria litowo (P max(3C) = 786 kW)
napędowych silników elektrycznych ‑jonowa EV dużej mocy
oraz wykorzystać ją do ładowania ba- i zmagazynowanej energii
terii pojazdów elektrycznych (EV). Model zestawu bateryjnego EV
800 Ah/320 V/256 kWh
Moce stacji ładowania baterii EV Założono, że elektryczna maszy-
mogą być pochodną mocy napędo- na robocza (np. ciągnik, spychacz) Rys. 1. Model zestawu baterii 100s4g zbudowanej z ogniw Li-ion typu LPF200AHA
wych przemienników częstotliwości posiada baterię o parametrach – 800 Ah/320 V/256 kWh z przekształtnikiem DC/DC zasilanym z mikrosie-
i osiągać wartość rzędu 2 MW bez roz- 800 Ah/320 V/256 kWh, która jest ła- ci DC 600 V
budowy przemysłowych sieci niskie- dowania prądem stałym 3C = 3·800 A i 4 równoległe gałęzie) o pojemności wania podwyższa temperaturę baterii
go napięcia. Planowanie harmonogra- = 2400 A. Bateria będzie naładowa- i napięciu (1): i może powodować przyspieszoną jej
mu ładowania baterii zakładowych nia w czasie 20 min. Parametry bate- Q [ Ah] =⋅ Ah = degradację [1]. W rozważanym przy-
4 200
rii wynikają z jej konstrukcji, a wa- zbn2 = 800 Ah (1) padku otrzymuje się prąd ładowania
streszczenie runki ładowania i eksploatacji okre- U = 320 V 0,5C = 400 A. Maksymalny prąd ła-
śla jej producent. zbn dowania tego typu zestawu baterii
W artykule zaproponowano dostosowa-
nie zakładowej sieci energetycznej do Przykładowo dla ogniwa (ang. bat- Po przeliczeniu pojemności zesta- jest określany przez producenta na
zasilania szybkich stacji ładowania pojaz- tery cell) Li-ion typu LFP200AHA [1] wu bateryjnego Q zbn2 wyrażonego poziomie 3C (dla pojedynczego łań-
dów elektrycznych (moce 300 kW i wię-
cej) z wykorzystaniem energii ze źródeł o parametrach: U bn = 3,2 V (od 20% w Ah na kWh otrzymuje się (2): cucha), co daje wartość 2400 A. Pro-
odnawialnych OZE. Zastosowano mikro- do 100% SOC – ang. State Of Charge) ducent dopuszcza ładowanie prądem
sieć napięcia stałego 600 V dla dostar- Q zbn2 [ kWh] = (2)
czania energii ze źródeł OZE na potrzeby i Q no = 200 Ah, można zbudować ze- = 320 ⋅ Ah = 256 kWh impulsowym nawet do wartości 10C
V 800
procesów produkcyjnych i stacji ładowa- staw bateryjny, łącząc ogniwa szere- (5 s/1 min). Maksymalna moc punk-
nia baterii pojazdów elektrycznych. Wy- gowo dla ustalenia napięcia zestawu Masa podanego zestawu bateryj- tu ładowania dla analizowanego ze-
kazano, że możliwe jest wspomaganie
zasilania napędowych przemienników bateryjnego i równolegle dla zwięk- nego wynosi (3): społu bateryjnego przy szybkim łado-
częstotliwości energią OZE z mikrosieci szenia pojemności zestawu. waniu prądem stałym 3C wynosi (4):
600 V DC, co poprawia wskaźniki jako- M zbn2 =
ści energii w systemie elektroenerge- Przy szeregowym połączeniu = 79 ⋅ szt ⋅ . 4 g ałęzie = (3) P max(3 C) =
, kg 100
tycznym. Wykazano także możliwość 100 ogniw otrzymuje się zestaw (4)
V 100 2400⋅
⋅ .,
implementacji stacji szybkiego baterii po- 100 x 3.2 V, dających napięcie nomi- = 400 szt 79 g k = 3160 kg = ( , 32 ⋅ ) A =
jazdów z zakładowym systemem elektro- = 320 ⋅ A = 768 kW
V 2400
energetycznym w taki sposób, że nie jest nalne baterii o wartości U zbn = 320 V Zestaw bateryjny, zgodnie z za-
zwiększone zapotrzebowanie na energię i pojemności Q zbn1 = 200 Ah. leceniami producentów, jest łado- Dla ładowania prądem o wartości
systemową.
Słowa kluczowe: bateria EV, właściwo- Dalej łącząc 4 gałęzie baterii rów- wany do 80% SOC stanu naładowa- 0,5C, moc stacji ładowania wynosi (5):
ści baterii EV, specjalizowane pojazdy nolegle po 100 ogniw każda, można nia baterii prądem stałym o warto-
elektryczne, szybkie ładowanie baterii, P max( ,05 C) =
transport lokalny, dostawy towarów, na- zwiększyć pojemność baterii i tak ści 0,5C (spotyka się też oznaczenie = ( , 32 V 100 400⋅ )⋅ A = (5)
pędowy przemiennik częstotliwości, na- uzyskuje się zestaw bateryjny 100s4g CA) dla zapewnienia dużej żywotno-
=
V 400
pędowa przetwornica częstotliwości. = 320 ⋅ A 128 kW
(100 ogniw połączonych szeregowo ści baterii. Zwiększanie prądu łado-
www.elektro.info.pl nr 6/2020
36
