共享時代的換電業務電買賣

2021 年 06 月 08 日

 
一、關于雙向雙工模變流器產品拓撲
      為什么提這個話題呢?因為我們大會演講的主題是創新,我今天的核心創新就是雙向,那么這個雙向變流器,再加上一個系統監控和服務控制的平臺,兩個合二為一,做了一個創新概念設計。
1、基本功能:
     雙工模變壓器系統的基本功能,我們大致設置的功率是0.5-3KW之間,雙工模它是指既可以工作在并網模式下,也可以工作在獨立模式下,雙方可以整流給電池充電,也可以逆變,向電網賣電,所以叫做雙工模。
2、整個系統的控制部分是基于DSP系統進行控制。
3、通訊采用485/CAN和PLC;
4、它的一些應用領域。
     我們這里簡單介紹一下它從交流到直流的工作模式。
     這里是一個拓撲的簡單介紹,因為時間限制我就不做太詳細的說明。就是說當DSP系統控制開關板開和關的時候電流的走向,這是一個從交流電變到直流電的過程,我們電池端是匹配換電的需求,標稱為48V的電池系統。
     逆變這塊它的工作模式,有這4個過程,當我們按照需要系統會控制電流流向,把直流電電池轉換成220和230的交流電,我們這個系統采用的是單向230的系統。這個是我們中間的一些實驗的東西,因為商業性的問題,我就不講太多;這個講的是一個實驗性的東西,這個是低壓部分的原理圖,這邊是一個PCB板,這個我們可以看出來,右邊是一個橋形結構的MOS管,中間是一個離合器,中間的右邊部分是IGBT,三組IGBT,其中每一組的IGBT都是背靠背的,可以控制電流的方向。

這一部分是高壓部分,高壓部分就是逆變出去以后和電網負載之間的一個關系。這里面我們可以看到右邊這里有一個繼電器,這個繼電器可以控制孤島,以及獨立工作的時候和并網之間的切換關系,這些是低、中、高拓撲部分。

IGBT的部分驅動,主要是利用芯片控制;
MOS的驅動,MOS的驅動主要也是用芯片來驅動;
控制板電源:整個控制板的電源部分成了幾部分,經過了一些DCDC的變換,分別給控制板和驅動板供電;
DSP控制板:這是核心DSP控制板部分,它的外圍的一些電路。當然這個DSP我們可以采用定點式的,也可以采用浮點式的DSP控制,根據你系統的功能需求可以選擇相應的型號。
     剛才講的是硬件部分,硬件部分一些簡單原理,基本上來說這個演講里面主要拓撲是一個橋式結構,我們還有推廣式結構,橋式結構它的特點就是說我們可以工作在4個象限,就是說正電流、負電流、正電壓和負電壓。推廣式結構主要工作在2個象限。
     這個是軟件的主流流程部分,大家看一下就可以,主要控制是采用正弦波的PWM。那么,這個系統和我們常規的電源區別在哪里?這里面要考慮幾個問題,一是既然你是要和電網供電的,跟電網供電的時候一定考慮同相同頻,一般做電子開發我們知道,這里面有一個鎖相環,要控制好鎖相環功能的,這里就不一一介紹了。
     另外,它有一個并網和獨立的切換,這是我們切換的一個邏輯,這個是并網轉移網切換流程,下面這個是離網到并網的一個切換流程,這兩個流程,拓撲就是控制逆變器和整流器的變換。特別是在電網有電、電網停電的時候的切換過程。這個工作如果不做好的話,會出現很多問題,比如說你給電網沖擊或者雙負載的情況。
     這里主要是講孤島效應問題,既然是個電網并聯,電網有的時候出現什么情況?當我的主變壓器和維修或者故障的時候,我們分布式供電這一塊如果不檢索到這個情況,還在一直給電網供電,就會出現沖擊電網或者造成安全事故,這個線路我們稱做孤島效應。我們在雙工模雙向逆變器系統設置的時候一定要考慮到什么?孤島效應或者反孤島效應的研究,這里面呢了我們簡單看一下,孤島效應和反孤島效應的時候,它的電流能量的潮流方向,實際上就是在控制的時候,對功率、電流、電壓等等的判斷比較,這是孤島線路的示意圖。
     對于孤島效應反孤島效應的策略,電子電力系統有很多種算法。我們這里采用主動式方案,這是孤島運行控制的原理圖,就是說確定到底是并網還是離網。
 
二、換電業務
      剛才我上面講的這些說白了就是一個核心,換電系統現在我們大概用的是一個充電的電源,換電系統只是把功率用電網傳遞到電池中去。那么,今天我為什么提出這個問題呢?特別是大家集中的是在B2B市場,B2C市場我們知道電力做了很多嘗試,包括換電充電一體化,柜子一體化,還有充電線、充電頭和換電柜一體化。C端市場的運行有很多?,F在碰到一個難題,C端換電的頻次比較低,比如一個禮拜可能換一次,或者今天把這個電池換出來,換出來以后可能放一個禮拜,這一個禮拜里面,我們知道電池的電會慢慢的放出去,如果說我們電池管理系統里面有這個無線模塊高耗能這一塊,耗電會更高,這是從客戶端的角度來講。從運營端來講的話我們知道很多代理商或者地推也會碰到這個事,他要算這個經濟賬,我們今天為什么要提出電能買賣的概念?就是我除去給電池充電以外,當我們電池不用的時候,我們還可以把電池的電賣給電網,或者是有需要的人,所以我演講的題目叫做“電能買賣”,我今天主要講的目的就在這。
 
三、服務場景
      服務場景現在實際上主要就是這幾個內容,充電、換電、賣電、備電、換電,我們市場主要運作的就是這些。我們這里結合了未來電動汽車它們的電運營的一個模式,這個不是我個人創新是,只是一個參考,今天需要加重的地方用紅色表示,這里共享提出了一個虛擬電場的概念,也就是說我們現在換電這個行業,如果做到電的買賣,除去充電網買電以外,還要給電網賣電,還有給其他團體或者其他歸網的用戶賣電,你要參與網絡,國內也在研究和實施虛擬電場的事情,我們海雷可以對虛擬電場這件事情進行充分的結合,大家一起來探討,特別是做運營的時候來探討這個事兒,我前2天剛剛看到,上海也在搞這個虛擬電場的事情,在虛擬電場這個事情里面,涉及到很多環節,包括充電站、換電站、電池、回收等等,包括車輛這些運營的關系,這個是說現在虛擬電場的領域。
      再一個就是關于區塊鏈,區塊鏈是一個很大的系統的概念。這個系統里面實際上分三部分,一個是智能和約部分,畢竟是運營嘛,還有網絡交易系統以及比特幣區塊鏈的系統。這些系統它也是和我們比如說換電柜、電動車、區塊鏈礦工、還有中間人、這些相互掛鉤的,最終還要體現到一個電網公司,這里面就是說區塊鏈和我們的電的一個賣買,通過區塊鏈來進行虛擬網絡里面電池的電量的潮流走向的交易等。
      最后我們再看作為動力電池,特別是兩輪三輪,我們48V、60V、72V的電池平常都在干嘛?一種充滿電以后,電池最主要的是要放電滿足車輛的需求,沒事兒的時候就閑置著,充電、換電、賣電還有備電。我們現在做這么大的一個領域,這個換電電池你不要僅僅把它當成一個電池看待,它就是大系統中的一個環,那他的習性是什么?我們今天不談電池的特性,我們就說把它當做一個商品來看待,這是體現它最主要的地方,這里面就提到了賣電的問題。
      對于電動自行車和電動三輪車來講,我們在賣電的時候希望是賣買,那么在賣買的時候有個最基本的理念,希望低電價的時候實施低電價的一些充電,高電量有余額的時候可以進行電力的交易,另外就是它給電網放電,我們就是說希望SOC足夠高,負荷峰值高電價的時候賣電,這一些主要是想表達,我們在設置控制系統潮流轉換的時候,系統控制要考慮的細節問題。
      這段就是從電力市場來講的話,用電需求方面的設備的一些需求,包括虛擬電場的概念,涉及到管控、聚合器、監視,包括家用電器、換電柜、公用場所電動車充放電設備這些,這是一個分散式的APP的環節,它要和大規模電力來源進行交互,這一塊的交互它主要是跟常規的電網之間進行交互,這個交互通過誰來進行?就是現在的一種主流的模式,通過Blockechain in Energy區塊鏈來走。

      基本內容就是這么多,我簡單總結一下什么意思?大家現在談創新,其實創新我們知道,在不同時期、不同階段、不同模式的都有很多的創新方法,我今天提的創新概念就是賣電的過程,我們的電池雖然說很小,但是國內市場非常大,投放電池量非常多,畢竟有些地方電池會閑置,如果參與到能源互聯網并融合到大家庭里面,發揮它應有的余熱,除去消費以外,它還可以再代來盈利,這是一個創新的概念。

這個創新的實現基于兩個硬件構成。
第一個是雙向變流器,在設計的時候一定要強調兩點,第一個就是說減少中間BASS,因為BASS越多能耗也越多,成本也越高。第二個要增加什么?增加效率。這里面就包含了比如說難啟動,0電壓0電流轉換效率的問題,這是第一個硬件雙向變流器;

第二個要實現部分輔佐,就是通過一個APP、通過區塊鏈來進行交易的一個控制系統,這兩塊我們都在做相關的研究和設計過程,如果大家有興趣的話,事后可以聯系陳京才博士溝通這些事情。

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