Controlled charging of electric vehicles to mitigate their impact on distribution networks

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Farkas Csaba
Villamos Energetika Tanszék

A villamos autók (EV) sokkal jobb hatásfokkal rendelkeznek, mint a belsőégésű motoros járművek és sokkal környezetbarátabbak is. Világszerte számítani lehet arra, hogy számuk egyre növekedni fog. Ezt elősegítendő sok országban kormányzati programok indultak, amelyek valamilyen ösztönzővel próbálják a növekedést segíteni. Az autógyártók is kezdenek a technológia felé mozdulni, egyre több kínálatában jelennek meg a villamos autók. A villamos autókat töltőállomásokon, utcai, munkahelyi, vagy otthoni töltőknél lehet feltölteni; ezek mindegyike a villamosenergia-elosztóhálózatról van ellátva. A megjelenő többlet terhelés miatt az áramszolgáltatóknak fel kell készülniük a villamos autó töltés befogadására, s szimulációs vizsgálatok segítségével jó előre meg kell határozni a fejlesztési irányelveket, továbbá be kell vezetniük olyan megoldásokat, amelyek segítségével a hálózatra való hátrányos hatások kiküszöbölhetőek, de legalábbis csökkenthetőek lesznek.

Diplomatervem elején röviden ismertetem a villamos autókat, azok piacát, az alkalmazott akkumulátorokat. Részletesen kitérek a töltés miatti várható hatásokra, illetve arra is, hogy milyen pozitív hozadékai lehetnek a villamos autók elterjedésének (környezeti, gazdasági szempontból, de a villamos hálózatot tekintve is).

A dolgozat második részében a vezéreletlen töltés hatásait vizsgálom meg egy kisfeszültségű hálózatrészen, különböző mértékű villamos autó elterjedtség (12,5%, 25%, 50% esetén). A töltés által okozott hálózati hatások (transzformátor és kábelek terhelődése, feszültségesés, veszteségek) mérséklésére töltéseltolást valósítottam meg, s a hatásokat DIgSILENT Power Factory szimulációs szoftverben vizsgáltam, 24 órányi, negyedórás time-sweep szimuláció segítségével. A szimulációs eredmények azt mutatják, hogy a töltés időbeli eltolódása kedvező hatással van a hálózat terhelődésére és a feszültség nagyságára: a transzformátor nem terhelődik túl (vezéreletlen töltés esetén túlterhelődött); ugyanakkor a töltésvezérlés hatására megjelenik egy második terhelési csúcs is a csúcsidőn kívüli időszakban. A kábelek egyik esetben sem terhelődtek jelentősen, s a feszültségesés nagysága is a szabványban megengedett sávon belül volt, de nagysága csökkent töltésvezérlés esetén. A veszteség csökkent a vezérlés hatására.

Dolgozatom harmadik részében egy töltésvezérlési algoritmust mutatok be. Az algoritmus fuzzy szabályozón alapszik, s két variánst is szerepeltetek. Az első algoritmus helyi mérési eredményekkel dolgozik, így nincs szüksége kommunikációs infrastruktúrára. Bemenetként a csatlakozási pont feszültségére és az autó akkumulátorának töltöttségére (SoC) van szüksége, a kimenete pedig a szükséges töltőteljesítmény. A második algoritmusnak kommunikációra is szüksége van, mert bemenetként használja a villamos energia aktuális árát. Ez az algoritmus is használja bemenetként az akkumulátor töltöttségi állapotát, s a kimenete a szükséges töltőteljesítmény. A szimulációs eredmények igazolják, hogy a javasolt töltésszabályozási algoritmusok csökkentik a villamos autók töltése miatt előálló hálózati hatásokat.

A dolgozat negyedik részében vezéreletlen töltés és elosztott napelemes termelés együttes hatását vizsgáltam meg. A szimulációs eredmények azt mutatják, hogy a napelemes termelés hatására csökken az autók töltése miatti hálózati hatás: a transzformátor terhelődése csökken, a kábelek terhelődése kisebb lesz, s a feszültségprofil is kedvezőbbé válik. Csökken a veszteség is a hálózaton.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.