0

Одна шина постоянного тока, три источника энергии: внутри интегрированной системы солнечной зарядки для автопарков E2W/E3W

В большей части Юго-Восточной Азии и стран Африки к югу от Сахары спрос на электроэнергию растет быстрее, чем сеть, которая должна его обслуживать. Международное энергетическое агентство отмечает, что спрос на энергию в Юго-Восточной Азии вырос примерно на 40 процентов с 2015 года, при этом спрос на электроэнергию растет еще быстрее.1В Африке проблема не всегда в отсутствии подключения к сети, а в ее надежности: операторы, имеющие доступ к сети, по-прежнему сталкиваются с перебоями в работе и нестабильностью напряжения, что делает инфраструктуру зарядки рискованной.2
Для парка электрических двух- или трехколесных транспортных средств эта авантюра имеет особую форму. Зарядная станция, которая отключается на два часа во время смены доставки, не просто теряет два часа — она может застрять в середине маршрута, нарушить ротацию сменных шкафов или заставить автопарк простаивать транспортные средства, которые они не могут позволить себе простаивать. Ответ, который предлагают многие поставщики, — прикрепить солнечную панель и аккумулятор к стандартному зарядному устройству и назвать его устойчивым. Это не то же самое, что проектирование системы.
В этой статье рассматривается, что меняется, когда солнечная энергия, хранилище и зарядка проектируются вместе из одной шины постоянного тока, а не собираются из трех отдельных блоков: почему архитектура построена такой, какая она есть, что на самом деле делает каждая подсистема и откуда берется реальный выигрыш в эффективности и безопасности.

Проблема с «зарядное устройство плюс аккумулятор плюс панель»

Соедините вместе три продукта, каждый из которых был разработан как автономный, и вы унаследовали три отдельных этапа преобразования энергии: солнечную энергию в переменный ток, переменный ток в батарею, батарею в выход постоянного тока — или некоторую перестановку этой цепочки, в зависимости от того, какая коробка от какого поставщика. Каждый этап преобразования требует энергии в виде тепла, и каждый этап — это момент, когда неправильный компонент под неправильной нагрузкой может стать причиной отключения света в зарядной сети автопарка.
Альтернатива — положить все наобщая шина постоянного токаи исключить этапы, существование которых не обязательно. Интегрированная система зарядки солнечных батарей Niuera для автопарков E2W/E3W построена именно таким образом: фотоэлектрическая генерация, аккумуляторная батарея, дополнительное подключение к сети и выходная мощность зарядки автомобиля объединены на уровне постоянного тока, на одной шине постоянного тока класса 307 В, а не связаны вместе после того, как каждая из них уже была преобразована в переменный ток и обратно.3
Следствие эффективности является прямым. Поскольку энергия перемещается между источниками и нагрузками по одной и той же шине постоянного тока, для полной цепочки требуется всего лишьдва этапа преобразования постоянного тока в постоянный, и система достигаетобщая эффективность около 92 процентов- против четырех ступеней преобразования типичной схемы с переменным током и 86–88 процентов.3Это согласуется с направлением (хотя и не всегда точными цифрами), которое наблюдается в более широкой отрасли солнечной энергии и систем хранения данных, где архитектуры с связью по постоянному току обычно документируются в диапазоне эффективности 88–98 процентов по сравнению с диапазонами с связью по переменному току в середине 80-х и начале 90-х годов именно потому, что связь по постоянному току устраняет избыточные этапы преобразования.4

Пять подсистем, один шкаф

Архитектура состоит из пяти частей, и в спецификации Niuera четко указано, что они интегрированы в единую систему.один стандартный шкаф— Контроллеры MPPT, аккумуляторная батарея, BMS, высоковольтная коробка и EMS расположены в одном корпусе с предустановленными интерфейсами для подключения фотоэлектрического источника постоянного тока и подключения постоянного тока для зарядки (а в сетевых конфигурациях — дополнительный вход переменного тока).3
1 — Сторона генерации: многоканальный MPPT.Фотоэлектрическая батарея мощностью 20–40 кВт подключается черезтри или более независимых каналов MPPT DC-DC, в стандартной конфигурации 30 кВт или 60 кВт; Панели поставляются заказчиком или доступны как часть стандартной упаковки.3Независимое отслеживание MPPT для каждого канала важно по причине, которую легко недооценить: при использовании одного комбинированного контроллера MPPT тень, падающая на одну строку панелей, снижает выходной сигнал всего массива. При использовании независимых каналов каждая строка отслеживается по собственной кривой, что устраняет необходимость в отдельном блоке сумматора и снижает потери от частичного затенения.5
2 — Общая шина постоянного тока.Вся энергия — солнечная, накопительная, сетевая (если имеется) и мощность зарядки — сходится в одномШина постоянного тока класса 307 В, который действует черезОкно 269–350 Вкоторый зависит от состояния заряда системы хранения.3
3 — Хранение: LFP при напряжении 307,2 В.Аккумулятор представляет собой литий-железо-фосфатную систему (LFP) при номинальном номинале.307,2 В(шесть блоков 51,2 В последовательно), доступны в60 кВтч и 100 кВтчемкости с использованием элементов емкостью 200 Ач и 314 Ач соответственно.3Система хранения включает в себя собственную систему управления ведущим/ведомым BMS и высоковольтную коробку — цепь предварительной зарядки, главный контактор, предохранитель, ручное сервисное отключение и контроль изоляции — подключенную непосредственно к шине.5Это подсистема, которая сохраняет избыток выработанного дневного света для использования в ночное время и сглаживает кратковременные колебания мощности, что и составляет разницу между «зарядкой, когда светит солнце» и «зарядкой по расписанию».
4 — Дополнительное подключение к сети.Система предназначена для запускаавтономный, используя систему хранения в качестве источника опорного напряжения для независимой работы. Там, где существует подключение к сети и его стоит использовать,Модуль AC/DC можно добавить к зарезервированному интерфейсу.: входное напряжение 260–485 В переменного тока, выходное напряжение 150–1000 В постоянного тока, эффективность ≥95 процентов, снулевой обратный поток мощности— система получает энергию из сети для первоначальной зарядки или дополнительной энергии, но не предназначена для ее обратного экспорта.35
5 — Выход зарядки.Система обеспечиваетОт 4 до 6 зарядных пистолетов, каждый мощностью 3,6–10 кВт, в течениеобщая мощность станции до 40 кВт, с выходным напряжением 30–112 В постоянного тока / 0–100 А, соответствует литиевым аккумуляторным системам 48–72 В, используемым в электрических двух- и трехколесных транспортных средствах и легких логистических транспортных средствах.3Количество орудий и общая мощность настраиваются в пределах этого диапазона, а не фиксируются на одном значении — различие, которое стоит подтвердить по сравнению с текущей спецификацией для любого конкретного развертывания, поскольку конфигурации гибких орудий такого типа обычно документируются как диапазон, а не как одно фиксированное число.

Мозг: разгрузка EMS и защита SOC

Ничто из вышеперечисленного не работает безопасно без какой-либо координации, и это задачаСистема энергоменеджмента (EMS). Он осуществляет планирование электропитания и управление состоянием заряда во всей системе, обмениваясь данными через CAN/RS485 для организации сети устройств и 4G/Ethernet для удаленного мониторинга, измерения и сбора данных.3
Внутри EMS работают два механизма, отвечающих на два разных вопроса.
Приоритизация источников и распределение нагрузкиответьте "откуда сейчас должна взяться власть, и что уступит место, если ее не хватит". СЭМ вырабатывает определенный порядок источников — сначала фотоэлектрическая генерация, запасной вариант — хранение, а любое доступное подключение к сети — в качестве дополнения в крайнем случае — в сочетании спятиуровневая стратегия распределения нагрузкикоторый отказывается от нагрузки с более низким приоритетом поэтапно, а не отказывает сразу.35Конкретные уровни сброса устанавливаются для каждого развертывания; в опубликованной спецификации стратегия названа без перечисления ее уровней.
Девятиполосная схема защиты SOCотвечает: «Что происходит, когда батарея разряжается». Это механизм, который позволяет автопарку заряжаться всю ночь, не разряжая батарею до уровня повреждения. Пороги, опубликованные в спецификации:5

Состояние заряда

Ответ системы

30%

Начало снижения мощности

20%

Зарядные орудия с более низким приоритетом отключены.

15%

Все выходы зарядки прекращаются

10%

Система выключается, но оставляет питание на плате управления, готовой к возобновлению работы.

Ниже 5%

BMS автоматически отключается в качестве последней меры защиты.
Если прочитать вместе, то эти два механизма являются причиной, по которой спецификация требуеткоординация из нескольких источниковинепрерывная работа при прерывании источникакак реальная ценность продукта: если один источник энергии отключается, система спроектирована так, чтобы постепенно деградировать — сбрасывая нагрузку в определенной последовательности — а не полностью останавливаться.5

Связь по постоянному току и связь по переменному току, в частности

Стоит уточнить, что здесь означает «связь по постоянному току», потому что этот термин широко используется в отрасли солнечной энергии и систем хранения данных.
В конструкции, связанной с переменным током, солнечная энергия преобразуется в переменный ток, затем — если она поступает в хранилище — преобразуется обратно в постоянный ток для зарядки аккумулятора, затем снова преобразуется в переменный ток для использования, а в приложении зарядки снова преобразуется в постоянный ток для автомобиля. То есть целых четыре этапа конверсии, каждый со своими потерями.
В архитектуре Niuera, связанной с постоянным током, их два: фотоэлектрический вход через каскад MPPT DC-DC на шину и шина через каскад DC-DC к выходу зарядки.3Система хранения — это не третий этап — этоподключается напрямую к автобусу, именно поэтому рабочее окно шины плавает между 269 и 350 В постоянного тока в зависимости от уровня заряда аккумулятора, а не удерживается при фиксированном напряжении.5Энергия, поступающая в хранилище или выходящая из него, вообще не пересекает преобразователь.
Более широкая отраслевая литература по солнечной энергии и накопителям в целом согласуется с направлением этого утверждения, даже если точные проценты различаются в зависимости от источника и конструкции системы: архитектуры с постоянным током постоянно документируются как достигающие более высокой эффективности в обоих направлениях, чем эквиваленты с переменным током, именно потому, что они удаляют этапы преобразования, а не добавляют более интеллектуальные компоненты к существующим.4Компромисс, который также встречается в этой литературе, заключается в гибкости модернизации: соединение по переменному току остается более простым способом добавления хранилища к уже установленному инвертору, поэтому оно по-прежнему доминирует в проектах модернизации; Связь по постоянному току является более надежным выбором, когда система с самого начала проектируется как единое целое.4Для специально построенной зарядной станции, а не для ее модернизации, этот компромисс решается в пользу связи по постоянному току.

Две конфигурации, а не один фиксированный продукт

Система предлагается в двух стандартных конфигурациях, а не в одной фиксированной спецификации, и разница заключается в прямом компромиссе по мощности:35

Конфигурация 60 кВтч

Конфигурация 100 кВтч

Позиционирование

Стандартный

Улучшенный

Фотоэлектрический вход

20–30 кВтпик (≥3 каналов MPPT, 30 кВт)

30–40 кВтпик (≥3 каналов MPPT, 60 кВт)

Хранилище

6 блоков 51,2 В, 60 кВтч

6 блоков 51,2 В, 100 кВтч

Зарядка

2–4 орудия общей мощностью 40 кВт.

4–6 орудий общей мощностью 40 кВт.

Подходит для

Небольшие объекты, общественная зарядка, киоски доставки/на вынос

Станции замены аккумуляторов, логистические пересадочные узлы, коммерческие зарядные станции.
Схема соответствует тому, как документирована остальная часть этой архитектуры: общая мощность зарядки достигает 40 кВт в обеих конфигурациях, а с учетом емкости хранилища масштабируется количество пистолетов и ежедневный запас пропускной способности, а не пиковая мощность. Небольшому общественному сайту не нужно шесть пистолетов; подменная станция, обеспечивающая непрерывную текучесть автопарка, делает это.

Где это подходит, а где нет

Эта система предназначена дляразвертывание с ограничением по электричеству— города и деревни без стабильной электросети, объекты с частыми отключениями электроэнергии или места, где новое подключение к сети непрактично или слишком медленно.5Эта закономерность повторяет то, что продолжают обнаруживать исследования в области региональной энергетической безопасности: поскольку спрос на электроэнергию в Юго-Восточной Азии превышает пропускную способность энергосистемы, а в некоторых частях Африки продолжают сочетаться ограниченная доступность энергосистемы с ненадежным обслуживанием там, где соединения существуют, распределенная генерация в сочетании с хранилищем все чаще становится практическим ответом, а не ожиданием построения энергосистемы.12
В документации продукта повторяются четыре сценария:5
  • Сообщества и рынки, находящиеся вне сети или со слабой сетью— города и села без сети или с частыми отключениями, где система развернута и работает автономно.
  • Парковые депо E2W/E3W— Парки доставки, еды на вынос и пассажирские автопарки, заряжающие 4–6 автомобилей одновременно для поддержания пропускной способности в течение всего рабочего дня.
  • Аварийная поддержка и поддержка сменных шкафов- служить источником постоянного тока для шкафов с возможностью замены батарей, используя солнечную генерацию и сглаживание пиковых нагрузок для хранения электроэнергии для снижения затрат на электроэнергию.
  • Коммерческие объекты без мощной сети с большими нагрузками— автозаправочные станции, магазины повседневного спроса и рынки, которые не могут получить подключение к высокопроизводительной сети, но все же хотят быстрого развертывания.
Стоит также четко понимать, чем это не является. Это не тот же продукт, что и автономные фотоэлектрические зарядные станции постоянного тока Niuera (FGC-48/R4 и FGC-72/R4) — это устройства, работающие исключительно на солнечной энергии, без накопителя и без EMS, рассчитанные на выходную мощность 2 кВт на канал для базовой автономной зарядки самого дешевого уровня.6Описанная здесь система представляет собой интегрированную станцию ​​с шиной 307 В, хранилищем и координацией нескольких источников, предназначенную для разного масштаба развертывания. Эти два параметра не следует указывать как взаимозаменяемые, а их параметры не следует смешивать.

Что спросить, прежде чем указать один из них

  • Какова фактическая ситуация с сетью на объекте?— нет соединения, ненадежное соединение или соединение слишком медленное или дорогостоящее? Автономные и привязанные к сети варианты этой архитектуры решают разные проблемы.
  • Какова реальная ежедневная потребность в зарядке?, автомобилей в день и предпочтительные периоды зарядки? Это определяет, является ли конфигурация 60 кВтч/2–4 пушки или 100 кВтч/4–6 пушек правильной отправной точкой.
  • Есть ли операция замены батареи, которую необходимо поддерживать?и если да, то учитывается ли уже в плане объекта система, служащая источником постоянного тока конкретно для сменных шкафов?
  • Каков солнечный ресурс объекта?— доступная площадь панели, условия затенения и ожидаемая выработка в влажный и засушливый сезоны? Независимый многоканальный MPPT снижает потери затенения, но не устраняет действительно плохую солнечную установку.
  • Доступно ли подключение к сети сейчас или ожидается позже?Модуль AC/DC представляет собой дополнение с зарезервированным интерфейсом, которое имеет значение для поэтапного развертывания, когда доступ к сети может быть получен после первоначальной установки. 

Вывод

Аргументы в пользу создания солнечной энергии, хранения и зарядки как одной системы, а не трех продуктов, не являются маркетинговым отличием — они проявляются в измеримых различиях в потерях преобразования, в том, что происходит, когда один источник энергии отключается, и в том, как батарея защищается в течение многодневного рабочего цикла без надежной сети позади нее. Шина постоянного тока 307 В, три или более независимых каналов MPPT, система хранения LFP, имеющая две стандартные конфигурации, а также EMS с пятиуровневым сбросом нагрузки и девятиуровневой защитой SOC не являются функциями, прикрепленными к зарядному устройству. Именно по этой причине зарядное устройство продолжает работать там, где сети нельзя доверять.

Выбор системы для вашего сайта

Niuera разрабатывает конфигурацию для интегрированного развертывания солнечной батареи с учетом солнечных ресурсов, доступности сети и требований к пропускной способности парка, включая стандартные конфигурации на 60 кВтч и 100 кВтч, добавление сетевых модулей переменного/постоянного тока и поддержку шкафа для замены батарей.
Отправьте нам информацию о состоянии сети вашего объекта, солнечном ресурсе и ожидаемом ежедневном объеме зарядки.и наши инженеры подтвердят конфигурацию для вашего развертывания. Свяжитесь с нами по адресуinfo@niuera.cnили+86 0512-68303879или посетитеwww.niueraenergy.com.

Часто задаваемые вопросы

Что делает это «системой», а не зарядным устройством с солнечной батареей и подключенной батареей?
Фотоэлектрическая генерация, аккумуляторная батарея, дополнительное подключение к сети и выход для зарядки автомобиля объединены в единую шину постоянного тока класса 307 В и координируются одной системой управления энергопотреблением, интегрированной в один стандартный шкаф. Это устраняет избыточные этапы преобразования переменного/постоянного тока и позволяет системе в целом сбрасывать нагрузку в определенной последовательности, а не сразу выходить из строя при отключении одного источника энергии.35
Насколько это более эффективно, чем сборная установка с соединением по переменному току?
В спецификации Niuera указывается, что общая эффективность системы составляет примерно 92 процента для архитектуры со связью по постоянному току по сравнению примерно с 86–88 процентами для типичной схемы с связью по переменному току, поскольку для полной цепочки требуется только две ступени преобразования постоянного тока в постоянный, а не дополнительные этапы преобразования и реконверсии переменного тока, которые требуются для конструкции с переменным током.3
Может ли это работать полностью автономно?
Да. Система использует систему хранения в качестве источника опорного напряжения для независимой автономной работы. Подключение к сети не является обязательным: там, где он доступен и полезен, модуль переменного/постоянного тока можно добавить к зарезервированному интерфейсу с нулевым обратным потоком мощности в сеть.35
Что произойдет, если аккумулятор разрядится за ночь?
Реакцией управляет девятиуровневая схема защиты от состояния заряда: снижение мощности начинается при 30 % SOC, зарядные пистолеты с более низким приоритетом отключаются при 20 %, вся зарядка прекращается при 15 %, система выключается, но сохраняет питание на своей плате управления при уровне 10 %, а BMS автоматически отключается при уровне ниже 5 %.5
Сколько автомобилей можно заряжать одновременно?
От 4 до 6 зарядных пистолетов мощностью 3,6–10 кВт каждый, для общей мощности станции до 40 кВт — количество пистолетов зависит от конфигурации (2–4 пистолета в конфигурации 60 кВтч, 4–6 пистолетов в конфигурации 100 кВтч).35
Это то же самое, что солнечные зарядные станции постоянного тока Niuera (серия FGC)?
Нет. FGC-48/R4 и FGC-72/R4 представляют собой автономные фотоэлектрические зарядные устройства без накопителя и EMS, рассчитанные на выходную мощность 2 кВт на канал. Описанная здесь система представляет собой интегрированную станцию ​​с шиной 307 В, хранилищем LFP и координацией EMS из нескольких источников, созданную для различного масштаба и типа развертывания. Параметры двух продуктовых линеек не следует смешивать.6
Существует ли номер инженерной модели этой системы?
На момент написания статьи еще не назначено. Пожалуйста, свяжитесь с Niuera для получения текущей модели и информации для заказа вашей конфигурации.

Ссылки

  1. Международное энергетическое агентство —Как ускорение электрификации может укрепить энергетическую безопасность в Юго-Восточной Азии(2026).
  2. Обзор технологий MIT —Почему электромобили набирают популярность в Африке(февраль 2026 г.).
  3. Suzhou Niuera Energy Co., Ltd. — каталог продукции электрических мотоциклов и легких электромобилей, версия 1.7 (2026 г.), спецификация интегрированной системы зарядки солнечных батарей.
  4. Отраслевые источники об архитектуре «солнечная энергия плюс накопитель» со связью по постоянному току и по переменному току (2025–2026 гг.), В которых суммируются обычно сообщаемые диапазоны эффективности для каждого метода соединения.
  5. Suzhou Niuera Energy Co., Ltd. — техническое введение в интегрированную систему фотоэлектрической зарядки для электрических двух- и трехколесных транспортных средств (2026 г.).
  6. Suzhou Niuera Energy Co., Ltd. — Технические характеристики фотоэлектрических зарядных станций постоянного тока FGC-48/R4 и FGC-72/R4, каталог продукции V1.7 (2026 г.).
Приведенные выше характеристики продукта взяты из каталога продуктов Niuera версии 1.7 и соответствующей технической документации, актуальной на момент написания, и могут быть изменены. Пожалуйста, подтвердите текущие характеристики и доступность модели в Niuera для любого конкретного проекта. Данные сторонних производителей по эффективности связи различаются в зависимости от источника и конструкции системы и приводятся для указания общего направления, а не для подтверждения собственных показателей Niuera.

 
Время выпуска: 2026-09-18

Разговор с аккумулятором: связь BMS, разъемы и безопасная быстрая зарядка для легких электромобилей

Related blog