محولات التوزيع أحادية الطور: المفتاح لنشر مرنة وفعالة للبنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية
محولات التوزيع أحادية الطور: المفتاح لنشر مرنة وفعالة للبنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية
في ظل النشر السريع لبنية تحتية لشحن السيارات الكهربائية، أصبح التغلب على قيود الشبكة وتحقيق تخطيطات مرنة ذات كفاءة تكلفة أمرًا حاسمًا. غالبًا ما تواجه حلول التغذية ثلاثية الطور التقليدية تحديات مثل دورة تثبيت طويلة وأعمال تعديل واسعة النطاق، خاصة في السيناريوهات الموزعة بشكل غير متوازن. تظهر محولات التوزيع أحادية الطور كحل مكمل مهم مع مزايا فريدة.
نقاط الألم التطبيقية: نقاط القيمة لمحولات التوزيع أحادية الطور
- القيود السعتية للشبكات منخفضة الجهد
- تشبع المحولات السكنية/التجارية بسرعة، حيث تدعم فقط 2-3 نقاط شحن سريعة قبل الوصول إلى الحد الأقصى.
- يتطلب ترقية السعة 6-12 شهرًا، مما يفشل في مواكبة الطلب المتزايد على الشحن.
- تحديات التغذية الموزعة
- تتجاوز النقاط المجاورة للمجتمعات أو مواقف السيارات المتناثرة في المراكز التجارية 500 متر من مصادر الطاقة.
- تكلفة وضع الكابلات ثلاثية الطور تتراوح بين 800-1200 ين/م، مما يجعلها اقتصاديًا غير جدير بالاهتمام.
- قيود الشبكات الحضرية القديمة
- تتميز المناطق التاريخية بكابلات أقل من 50 ملم².
- يتطلب التعديل ثلاثي الطور حفر الطرق (وهو يتطلب موافقات لأكثر من 3 أشهر).
- المطالب في أمريكا الشمالية/اليابان-كوريا الجنوبية
- تضمن الهيمنة أحادية الطور 120V/240V توافقًا.
- تتجاوز محطات الشحن السريع DC بقدرة 15-25 كيلوواط أكثر من 60% من حصة السوق (بيانات تحالف الشحن في أمريكا الشمالية 2023).
الحل: الهندسة الكهربائية أحادية الطور الوحدوية
المواصفات الأساسية
|
المعلمة |
الهدف الفني |
قيمة السيناريو |
|
نطاق السعة |
15-100 كيلوفولت أمبير |
مطابقة دقيقة لمجموعات صغيرة |
|
تكيف الجهد |
10kV/11kV→120V/240V/230V |
توافق متعدد الدول |
|
القدرة على التشغيل الزائد |
120% لمدة 4 ساعات |
مخزن كافٍ للشحن الذروي |
|
درجة الحماية |
IP55 |
الانتشار المباشر على جانب الطريق/في موقف السيارات |
|
خسارة بدون تحميل |
≤65W (نموذج 50kVA) |
يوفر >300 ين/سنة/وحدة |
سيناريوهات التطبيق النموذجية
- الشبكات الدقيقة للشحن المجتمعية
- تغطي محولة واحدة 8-12 نقطة وقوف سيارات.
- الأبعاد المدمجة: 1200×800×1000 مم (<1 مساحة وقوف سيارات قياسية).
- الانتشار: <72 ساعة (بما في ذلك الكابلات).
- توسيع حواف المجمعات التجارية
- انتشار على حواف مواقف السيارات على الأسطح.
- يستفيد من الدوائر الكهربائية الموجودة للأضاءة ( توفير 40% من تكلفة الكابلات).
- توسيع مناطق الراحة على الطرق السريعة
- إضافة نقاط شحن بالقرب من محطات ثلاثية الطور القائمة.
- يحفظ 30% من الهامش السعوي لتجنب ترقيات المحول الرئيسي.
نموذج التحقق من الكفاءة
|
البعد |
الحل التقليدي |
الحل أحادي الطور |
التحسن |
|
التكلفة لكل نقطة شحن |
¥185,000 (مع الترقية) |
¥98,000 |
↓47% |
|
جدول المشروع |
90-120 يومًا |
7-15 يومًا |
↓85% |
|
خسارة الطاقة |
10.2%@50% من الحمل |
7.3%@50% من الحمل |
↓28% |
|
احتلال المساحة |
8 م² (غرفة الطاقة) |
1.2 م² (صندوق الأرض) |
↓85% |
|
فترة استرداد الاستثمار |
5.2 سنوات |
2.8 سنوات |
↓46% |
التحسينات الفنية الرئيسية
- التوازن الديناميكي للحمل
- مراقبة تيار المرحلة في الوقت الحقيقي.
- يقوم بتخصيص تلقائي لقوة الشحن (<2.5% تقلبات الجهد).
- إدارة الحرارة
- مراقبة النقاط الساخنة ±1°س.
- تبريد بالهواء القسري عند 50°س؛ قطع التحميل الزائد عند 130°س.
- الاتصال متعدد الأوضاع
- معيار RS485/IEC61850.
- اختياري 4G/5G/LoRa؛ تكامل المنصات الخارجية.
دراسة حالة: إعادة تجهيز الشحن في شنتشن
- الخلفية: مجتمع بـ 500 منزل مع محول عام واحد بقدرة 400 كيلوفولت أمبير.
- الحل: تم نشر ثمانية محولات أحادية الطور بقدرة 50 كيلوفولت أمبير.
- النتائج:
- زادت نقاط الشحن من 6 إلى 46.
- التكلفة: ¥760,000 (مقارنة بموازنة ¥2.1 مليون).
- ارتفعت نسبة التوافق الجهد من 83% إلى 99.2%.
الخاتمة
تظهر محولات التوزيع أحادية الطور قدرة تكيف قوية في البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية. إنها تكمل - وليس تحل محل - أنظمة ثلاثية الطور عن طريق تقديم كفاءة اقتصادية في السيناريوهات الموزعة ذات الطاقة المنخفضة إلى المتوسطة. من خلال التصميم الوحدوي والخوارزميات الذكية والانتشار المرن، تقلل بشكل كبير من العقبات الفنية والمالية لتوسيع شبكة الشحن.
