architektura mikrosieci do inteligentnego ładowania pojazdów
Transkrypt
architektura mikrosieci do inteligentnego ładowania pojazdów
Katarzyna BIERNAT Konrad NITA Stefan WÓJTOWICZ ARCHITEKTURA MIKROSIECI DO INTELIGENTNEGO àADOWANIA POJAZDÓW ELEKTRYCZNYCH STRESZCZENIE Rozwój infrastruktury áadowania pojazdów z napĊdem elektrycznym jest jednym z podstawowych czynników umoĪliwiających wprowadzenie do sprzedaĪy oraz uĪytkowania samochodów elektrycznych. Instytut Elektrotechniki od kilku lat prowadzi badania w zakresie budowy tego typu infrastruktury. W artykule przedstawiono koncepcjĊ mikrosieci inteligentnej, której podstawowa funkcją jest zapewnienie áadowania pojazdów w energiĊ elektryczną. Pokazano jedno z moĪliwych rozwiązaĔ systemów áadowania pojazdów elektrycznych z zastosowaniem alternatywnych Ĩródeá energii, przede wszystkim Ĩródeá odnawialnych. Koniecznym elementem takich systemów są wewnĊtrzne zasobniki energii. Przedmiotem badaĔ są Inteligentne Systemy àadowania pojazdów, reagujące na bieĪącą sytuacjĊ obciąĪenia stacji áadowania, porĊ doby, stany wewnĊtrzne, takie jak stopieĔ naáadowania wewnĊtrznych zasobników energii, stan sieci elektroenergetycznej. Opisano stacje standardowego i szybkiego áadowania o standardzie CHADEMO zbudowaną w Instytucie Elektrotechniki. Przedstawiono jej budowĊ oraz sposób komunikowania z pojazdem elektrycznym. Sáowa kluczowe: pojazdy elektryczne, odnawialne Ĩródáa energii, szybkie áadowanie, CHADEMO mgr Katarzyna BIERNAT e-mail: [email protected] dr inĪ. Konrad NITA e-mail: [email protected] dr inĪ. Stefan WÓJTOWICZ e-mail: [email protected] Zakáad Systemów Diagnostycznych i Pomiarowych Instytut Elektrotechniki PRACE INSTYTUTU ELEKTROTECHNIKI, zeszyt 260, 2012 172 K. Biernat, K. Nita, S. Wójtowicz 1. WSTĉP Przewidywany w najbliĪszych latach rozwój pojazdów elektrycznych bĊdzie miaá istotny wpáyw na funkcjonowanie systemu wytwarzania i dystrybucji energii elektrycznej. Pojawi siĊ na masową skalĊ nowa grupa odbiorców energii elektrycznej, co wymusi rozbudowĊ infrastruktury áadowania pojazdów oraz wpáynie na zmiany w sieci elektroenergetycznej. JednoczeĞnie ta nowa grupa odbiorców energii stwarza moĪliwoĞci do rozwoju idei rozproszonego magazynowania energii elektrycznej, która moĪe byü wykorzystana do poprawy jakoĞci zasilania i niezawodnoĞci dostaw energii elektrycznej. Ze wzglĊdu na wymagania pakietu klimatycznego wskazane jest, by rozwój pojazdów elektrycznych pozostawaá w związku z rozwojem odnawialnych Ĩródeá energii. Wtedy zwiĊkszenie zapotrzebowania na energiĊ elektryczną nie pociągnie za sobą zwiĊkszenia niekorzystnych emisji w tym gazów cieplarnianych. W Instytucie Elektrotechniki prowadzone są prace nad rozwojem rynku samochodów elektrycznych. W ramach projektu „Budowa rynku pojazdów elektrycznych, infrastruktury ich áadowania – podstawą bezpieczeĔstwa energetycznego”, bĊdącego czĊĞcią Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, Dziaáanie 5.1: Dyfuzja Innowacji, Instytut Elektrotechniki wytworzyá i zamontowaá 200 terminali áadowania pojazdów elektrycznych. Poczynając od prostych terminali garaĪowych do uĪytku prywatnego, poprzez Publiczne Punkty àadowania (PPà) o jedno i dwukierunkowym przesyle energii, aĪ po stacje szybkiego áadowania (50 kW). Zbudowane Publiczne Punkty àadowania wystĊpują w wersjach jedno- i trzygniazdowych. Na podstawie zebranych doĞwiadczeĔ oraz zgodnie z trendami dominującymi w elektroenergetyce zaproponowano rozwiązania mikrosieci ukierunkowane na obsáugĊ pojazdów z napĊdem elektrycznym. 2. KOSZTOWE KRYTERIUM OPTYMALIZACJI Tworzenie infrastruktury áadowania pojazdów elektrycznych otwiera pewne nowe moĪliwoĞci pozytywnego wpáywania na sieü energetyczną. MoĪliwe bĊdzie wykorzystanie pojazdowych zasobników (usáuga V2G – Vehicle to Grid) w celu poprawy niezawodnoĞci systemu energetycznego. Rozproszenie Ĩródeá energii i zwiĊkszenie udziaáu lokalnych Ĩródeá odnawialnych bĊdzie miaáo wpáyw na stabilnoĞü systemu [1]. Wprowadzanie przeksztaátników energoelektronicznych, towarzyszące rozwojowi sprzĊtowemu sieci energetycznych, umoĪliwia Architektura mikrosieci do inteligentnego áadowania pojazdów elektrycznych 173 aplikacje nowych strategii sterowania w celu stabilizacji czĊstotliwoĞci, regulacji napiĊcia czy kompensacji mocy biernej [8]. Celem badaĔ jest analiza moĪliwych rozwiązaĔ systemów áadowania pojazdów elektrycznych z zastosowaniem alternatywnych Ĩródeá energii, przede wszystkim Ĩródeá odnawialnych. Koniecznym elementem takich systemów są wewnĊtrzne zasobniki energii. Przedmiotem badaĔ są Inteligentne Systemy àadowania pojazdów, reagujące na bieĪącą sytuacjĊ obciąĪenia stacji áadowania, porĊ doby, stany wewnĊtrzne, takie jak stopieĔ naáadowania wewnĊtrznych zasobników energii, stan sieci elektroenergetycznej. Analizując wiedzĊ o stanie wewnĊtrznym, otoczeniu i historii, prognozowany jest rozwój wydarzeĔ. Podstawowym kryterium optymalizacji branym pod uwagĊ przy sterowaniu elementami wchodzącymi w skáad mikrosieci jest koszt chwilowy energii [2] wyznaczany z zaleĪnoĞci: ݇ ൌ σಿ సభ ǡ ǡ (1) σಿ సభ gdzie: ki – koszt energii w chwili i; kn,i – koszt energii ze Ĩródáa n w chwili i; pn,i – moc chwilowa Ĩródáa n w chwili i. Musi byü jednoczeĞnie speániony warunek: σୀଵ ǡ ൌ σே ୀଵ ǡ (2) gdzie pk,i – moc chwilowa odbiornika k w chwili i. W mikrosieci są zainstalowane zasobniki energii, które mogą byü zarówno odbiornikami energii, jak teĪ Ĩródáami. DziĊki magazynowaniu energii, koszt energii moĪe byü minimalizowany w dáuĪszym okresie czasu. Prowadzi to do bardziej interesującego kryterium, czyli do minimalizacja kosztów energii w dáuĪszym okresie, z uwzglĊdnieniem prognozowania: ் ் σಿ సభ ǡ ǡ ݇ ݀ ݐൌ σಿ సభ ݀ݐ (3) MinimalizacjĊ kosztów energii, z punktu widzenia operatora mikrosieci, moĪna uzyskaü, wprowadzając zarządzanie przepáywem energii w taki sposób, by w krótkim lub dáuĪszym okresie energia oddawana do pojazdów elektrycznych lub zwracana do sieci byáa pozyskiwana najmniejszym kosztem. 174 K. Biernat, K. Nita, S. Wójtowicz 3. STRUKTURA FUNKCJONALNA MIKROSIECI Schemat funkcjonalny (rys. 1) prezentuje podstawowe bloki sieci lokalnej przeznaczonej do obsáugi wielostanowiskowej stacji áadowania pojazdów elektrycznych. AC/DC Ogniwo fotowoltaiczne DC/AC DC/DC Przyáącze energetyczne DC/AC DC H2 Ogniwo paliwowe H2 DC/DC AC DC/AC System zarządzania bio CH4 Agregat biogazowy AC/DC AC/AC Zasobnik Litowo-jonowy Sterowanie Monitorowanie Diagnostyka AC/DC AC/AC Zasobnik super kondensatorowy AC/DC AC/AC Inteligentny terminal szybkiego áadowania AC/DC AC/AC Inteligentny terminal szybkiego áadowania AC/DC AC/AC Terminal áadowania dwukierunkowy AC/DC AC/AC Terminal áadowania standardowy Terminal áadowania standardowy Rys. 1. Schemat funkcjonalny mikrosieci áadowania pojazdów elektrycznych Architektura mikrosieci do inteligentnego áadowania pojazdów elektrycznych 175 Mikrosieü jest systemem urządzeĔ funkcjonalnych (Ĩródeá, magazynów i odbiorów energii elektrycznej), komunikujących siĊ ze sobą przez magistralĊ informatyczną i poáączonych liniami elektroenergetycznymi prądu zmiennego lub staáego [3]. Celem nadrzĊdnym dziaáania sieci jest zapewnienie niezawodnego áadowania zasobników energii elektrycznej w podáączonych do stacji áadowania pojazdów. W skáad systemu wchodzą nastĊpujące moduáy: x elektrownia fotowoltaiczna, której zdaniem jest wytwarzanie odnawialnej energii, wykorzystywanej na bieĪąco do áadowania pojazdów, przy czym nadmiarowa energia jest magazynowana lub przekazywana do systemu elektroenergetycznego; x elektrownia z ogniwem paliwowym i instalacją wodorową, która wytwarza energiĊ elektryczną ze zmagazynowanego w instalacji wodorowej czystego wodoru; jest to Ĩródáo sterowalne; x zespóá agregatu prądotwórczego wraz z instalacją biogazową; zadaniem moduáu jest alternatywne wytwarzanie energii elektrycznej ze zmagazynowanego w instalacji biogazu; jest to Ĩródáo sterowalne; x moduá magazynowania energii elektrycznej skáadający siĊ z baterii akumulatorów i zasobnika super kondensatorowego; x moduá przyáącza energetycznego z zabezpieczeniami, zapewniający inteligentny pomiar energii z funkcjami pomiaru jakoĞci energii oraz rozliczenie przepáywów energii pomiĊdzy stacją áadowania a systemem elektroenergetycznym; x terminale áadowania róĪnych typów: standardowe, szybkie, bezkontaktowe, z dwukierunkowym przepáywem energii itp.; kaĪdy terminal posiada graficzny interfejs uĪytkownika i ma za zadanie umoĪliwiü uĪytkownikowi podáączenie pojazdu do systemu áadowania oraz dokonanie rozliczenia kosztów pobranej energii; x moduá zarządzania odpowiedzialny za sterowanie, diagnostykĊ serwisową, etc.; x przeksztaátnik AC-DC mający za zadanie áadowanie baterii akumulatorów z poziomu napiĊcia systemu elektroenergetycznego 3x230/400 VAC; zadaniem przeksztaátnika DC-AC jest zwrot energii elektrycznej zgromadzonej w akumulatorach do sieci prądu przemiennego. Ukáad áadowania pojazdu elektrycznego przeprowadza prawidáowe áadowanie baterii akumulatorów pojazdu z okreĞloną mocą oraz zapewnia moĪliwoĞü przekazania zgromadzonej w baterii pojazdu energii do systemu 230/400 VAC. Integralną czĊĞcią badanego systemu są pojazdy elektryczne, które mogą byü odbiornikami lub Ĩródáami energii. Pojazdy mogą byü podáączone do systemu lub pozostawaü w stanie odáączenia. Pracą caáego systemu steruje system zarządzania wykonując funkcje monitorowania, sterowania i diagnostyki. KaĪdy moduá jest poáączony z magistralą CAN systemu. 176 K. Biernat, K. Nita, S. Wójtowicz 4. TERMINALE àADOWANIA POJAZDÓW W ramach projektu testowego Zakáad Systemów Pomiarowo-Diagnostycznych Instytutu Elektrotechniki wykonaá i zainstalowaá Publiczne Punkty áadowania jako samodzielne terminale podáączone do istniejących sieci niskiego napiĊcia. Rys. 2. Publiczny Punkt àadowania samochodów elektrycznych zainstalowany w Warszawie przy Instytucie Elektrotechniki Rys. 3. Terminale garaĪowe w trakcie testowania Publiczne Punkty àadowania [4], w zaleĪnoĞci od lokalizacji, instalowano na terenie prywatnym – podáączenie przez podlicznik z istniejącej rozdzielni Architektura mikrosieci do inteligentnego áadowania pojazdów elektrycznych 177 w budynku udostĊpniającego teren, lub w miejscach publicznych – budowa przyáącza energetycznego na podstawie podpisanej umowy z lokalnym dystrybutorem energii. Terminale zapewniaáy moĪliwoĞü áadowania standardowego dla pojazdów posiadających dostĊp przy pomocy karty zbliĪeniowej. 5. STANDARD CHADEMO Akumulatory oáowiowe pojazdów elektrycznych umoĪliwiaáy áadowanie prądem 10 lub 16 amperów. Zastosowanie akumulatorów litowo-Īelazowych, które są znacznie lĪejsze od oáowiowych przy tej samej mocy, pozwoliáo na znacznie szybsze áadowanie. Na Ğwiecie prowadzone są badania nad rozwojem szybkiego áadowania akumulatorów. Jednym z rozwiązaĔ jest stacja szybkiego áadowania typu CHADEMO, która udostĊpnia prąd staáy o natĊĪeniu do 125 A i napiĊciu do 500 V. Typowa moc takiej stacji to 50 kW. Istnieją jeszcze innego rodzaju standardy szybkiego áadowania, udostĊpniające napiĊcie trójfazowe 230/400 V i naRys. 4. Przykáadowe stacje szybkiego áadowania tĊĪenie prądu do 32 A. w standardzie CHADEMO Jednak najbardziej rozpowszechnione są áadowarki CHADEMO. Przykáadowe áadowarki tego typu zostaáy pokazane na rysunku 4. W kilkunastu krajach Europy i Azji, infrastruktura szybkiego áadowania zostaáa juĪ bardzo rozwiniĊta, co pozwala na swobodne przemieszczanie siĊ samochodem elektrycznym nawet na duĪe odlegáoĞci. Poziom rozwoju infrastruktury szybkiego áadowania na Ğwiecie moĪna obejrzeü na rysunku 5. 178 K. Biernat, K. Nita, S. Wójtowicz Rys. 5. Rozmieszczenie stacje szybkiego áadowania akumulatorów typu CHADEMO na Ğwiecie DuĪym problemem przy instalacjach stacji szybkiego áadowania jest miejsce instalacji. Nie wszĊdzie istnieje fizyczna moĪliwoĞü zainstalowania terminala szybkiego áadowania. Wynika to z mocy znamionowej, jaką potrzebuje stacja skáadająca siĊ z kilku terminali szybkiego áadowania. W wielu przypadkach przekracza to moĪliwoĞci niektórych stacji transformatorowych, do których istnieje moĪliwoĞü podáączenia siĊ w danej okolicy. Instalowanie stacji szybkiego áadowania zalecane jest w pobliĪu fabryk, duĪych biurowców, gdzie są duĪe stacje transformatorowe rzĊdu megawatów, z duĪym zapasem mocy. Tego rodzaju instalacje nie stanowią wiĊkszego zagroĪenia dla stabilnoĞci sieci elektroenergetycznej. Istnieje moĪliwoĞü stawiania stacji szybkiego áadowania w pobliĪu róĪnego rodzaju przedsiĊbiorstw oraz duĪych osiedli mieszkaniowych, ale raczej jako pojedynczych stanowisk szybkiego áadowania, nieznacznie pogarszających stabilnoĞü sieci elektroenergetycznej. W przypadku maáych stacji transformatorowych instalowanych w pobliĪu zabudowy domów jednorodzinnych, odradza siĊ instalacje terminali szybkiego áadowania, natomiast zalecane jest normalne áadowanie prądem 10-16 A w godzinach nocnych, co zmniejsza nocną nadprodukcjĊ energii. W áadowarkach CHADEMO jednostka sterująca pojazdu elektrycznego decyduje o szybkoĞci áadowania akumulatorów na podstawie informacji otrzymanych z systemu zarządzania baterią (z ang. Battery Management System – BMS). Komunikaty pomiĊdzy samochodem elektrycznym a szybką áadowarką przesyáane są przy pomocy uniwersalnego interfejsu CAN. Dopiero po wymianie informacji odnoĞnie parametrów zainstalowanych akumulatorów w samochodzie, ustaleniu początkowego poziomu naáadowania akumulatorów, Architektura mikrosieci do inteligentnego áadowania pojazdów elektrycznych 179 akceptacji zapotrzebowania na energiĊ pojazd wysyáa do áadowarki pozwolenie na rozpoczĊcie áadowania. Terminal szybkiego áadowania powinien skáadaü siĊ z odpowiednich zabezpieczeĔ, które pozwolą na bezpieczną pracĊ oraz nie dopuszczą do wprowadzenia do sieci elektroenergetycznej zakáóceĔ. Kolejne elementy skáadowe tego typu terminala to filtr AC, ukáad transformator izolujący, prostownik oraz filtr LC. Zadaniem filtru AC jest odfiltrowanie wyĪszych harmonicznych, w celu „oczyszczenia” sygnaáu. Poprawa wspóáczynnika mocy (PFC) polega na zwiĊkszaniu wspóáczynnika mocy (cosM) do wartoĞci moĪliwie bliskiej 1, aby zminimalizowaü straty mocy w liniach przesyáowych. Transformator separujący zapewnia bezpieczeĔstwo poprzez separacje Ĩródáa prądu trójfazowego od odbiornika. Kolejny element to prostownik oraz filtr LC, chroniący system akumulatorów i redukujący zakáócenia na wyjĞciu prostownika. Dodatkowo, caáy terminal musi posiadaü przycisk szybkiego wyáączenia, aby umoĪliwiü natychmiastowe wyáączenie w przypadku zagroĪenia. CaáoĞü urządzenia musi byü obowiązkowo uziemiona, aby wyeliminowaü poraĪenie prądem uĪytkownika terminala. Typowe elementy skáadowe áadowarki CHADEMO zostaáy przedstawione na rysunku 7. Kolorem Īóátym oznaczono bloki odpowiadające za bezpieczeĔstwo, natomiast na zielono bloki poprawiające wydajnoĞü urządzenia. Do áadowania stosowana jest wtyczka kompatybilna ze standardem SAE J1772. Wtyczka ta wyposaĪona jest w dwie linie prądowe (+) oraz (-), linie komunikacyjne, oraz interfejs CAN. Do komunikacji pojazdu z szybką áadowarką wykorzystywane są linie komunikacyjne oraz interfejs CAN. Inicjacje áadowania rozpoczyna uĪytkownik; po podáączeniu wtyczki do pojazdu naciska przycisk rozpoczynający áadowanie. Pojazd rozpoznaje sygnaá do rozpoczĊcia áadowania i wysyáa do áadowarki informacje o akumulatorach, takie jak: x maksymalne napiĊcie zainstalowanego akumulatora, x napiĊcie áadowania, x pojemnoĞü baterii, itp. àadowarka sprawdza kompatybilnoĞü swojej mocy i baterii zainstalowanej w samochodzie i wysyáa parametry áadowania. Po otrzymaniu tych parametrów samochód wylicza maksymalny czas áadowania i zezwala áadowarce na rozpoczĊcie áadowania. àadowarka po otrzymaniu pozwolenia na áadowanie wysyáa sygnaá startu do samochodu, który zaczyna áadowaü baterie. W trakcie áadowania sprawdzane są parametry baterii, takie jak prąd áadowania oraz temperatura. Caáy czas obliczany jest optymalny prąd áadowania i co 100 ms wysyáany do áadowarki, która sprawdza parametry obwodu áadującego i kontroluje prąd i czas áadowania. Po osiągniĊciu przez bateriĊ maksymalnego napiĊcia, pojazd wysyáa sygnaá przerwania áadowania, co jest sygnaáem dla áadowarki do przerwania obwodu áadowania. 180 K. Biernat, K. Nita, S. Wójtowicz 6. UWAGI KOēCOWE Mikrosieci ukierunkowane funkcjonalnie na áadowanie pojazdów elektrycznych mogą staü siĊ podstawowym elementem infrastruktury áadowania. NajwaĪniejszymi urządzeniami tej infrastruktury są terminale standardowe i umoĪliwiające szybkie áadowanie. Terminale juĪ testowane zostaáy przedstawione w rozdziaáach 4 i 5. W oparciu o doĞwiadczenia zdobyte przy budowie infrastruktury áadowania samochodów elektrycznych w Polsce, w Instytucie Elektrotechniki zostaá zaprojektowany i zbudowany terminal szybkiego áadowania w standardzie CHADEMO [5, 6]. Zbudowane terminale szybkiego áadowania pokazano na rysunku 6. Stacja ta zostaáa zbudowana zgodnie ze standardem CHADEMO. Parametry jej áadowania to: x max. prąd áadowania 125 A, x max. napiĊcie áadowania 500 V, x stopieĔ ochrony IP 55. Stacja szybkiego áadowania zostaáa wyposaĪona w szereg zabezpieczeĔ, chroniących zarówno pojazd elektryczny, áadowarkĊ oraz uĪytkowników przed przepiĊciami, poraĪeniem. Na rysunku 7 przedstawiono schemat blokowy zbudoRys. 6. Terminale szybkiego áadowania w trakcie testów zbudowane w Instytucie wanej szybkiej áadowarki. Elektrotechniki Rys. 7. Schemat blokowy terminala szybkiego áadowania zbudowanego w Instytucie Elektrotechniki Architektura mikrosieci do inteligentnego áadowania pojazdów elektrycznych 181 Oprócz specjalistycznych zabezpieczeĔ, terminal zostaá wyposaĪony w linie pomiarowe, pozwalające na peáną kontrolĊ linii zasilającej terminala oraz napiĊcie i prąd wyjĞciowy. Opomiarowanie terminala i sterowanie prostownikiem, zostaáo wykonane przy pomocy sterownika PLC. Urządzenia do áadowania pojazdów elektrycznych poĞredniczą miĊdzy pojazdem elektrycznym a siecią elektroenergetyczną. Proponowany system áadowania pozwala na wáączenie odnawialnych Ĩródeá energii oraz dodatkowego elektrochemicznego zasobnika energii elektrycznej bezpoĞrednio do stacji áadowania. Ponadto umoĪliwia áadowanie wewnĊtrznego zasobnika z sieci elektroenergetycznej w tzw. „dolinie nocnej”. Zastosowanie zasobnika energii elektrycznej [7] jest korzystne, bo umoĪliwia instalacjĊ takich obiektów przy niĪszej mocy przyáącza elektroenergetycznego, bez koniecznoĞci modernizacji sieci elektroenergetycznej w punkcie przyáączenia. Ukáad zasobnika niweluje dodatkowo negatywne skutki oddziaáywania na sieü niesterowalnych, odnawialnych Ĩródeá energii. Przedstawiona mikrosieü áadowania pojazdów elektrycznych duĪej mocy jest przeznaczona do áadowania we wszystkich wariantach wszelkich pojazdów elektrycznych (G2V – Grid to Vehicle) [9]. JednoczeĞnie peáni funkcje rozproszonego magazynu energii elektrycznej, który moĪe byü wykorzystywany na potrzeby energetyki. Dodatkowo pozwala na wykorzystanie energii elektrycznej zgromadzonej w akumulatorach pojazdów podáączonych do áadowania (Vehicle to Grid). UmoĪliwia takĪe bezpoĞrednie podáączenie do stacji áadowania odnawialnych Ĩródeá energii, baterii ogniw fotowoltaicznych i/lub generatora z silnikiem wiatrowym. Elementem systemu jest takĪe ogniwo paliwowe PEM z instalacją wodorową i/lub generator spalinowy z instalacją biogazową, pozwalające na generowanie energii elektrycznej ze zmagazynowanego wodoru, biogazu. W systemie mogą byü implementowane rozbudowane funkcje, takie jak automatyczne rozpoznawanie rodzaju baterii, peáne zdalne monitorowanie procesu áadowania i rozliczenia zarówno energii pobranej, jak i oddanej do sieci, energii pobranej z alternatywnych Ĩródeá energii po cenach dynamicznych. Dalsze prace zmierzają do wdroĪenia do produkcji moduáów umoĪliwiających konfigurowanie dowolnych stacji áadowania, dostosowanych do lokalnych potrzeb. LITERATURA 1. Benysek G.: Improvement in the Quality of Delivery of Electrical Energy Using Power Electronics Systems. Springer-Verlag, London, 2007. 2. Biczel P., Koniak M., Paska J.: Mikrosieci prądu staáego sposobem na integracjĊ Ĩródeá rozproszonych z systemem elektroenergetyczym. NapĊdy i sterowanie, nr 10, 2011, s. 56-59. 182 K. Biernat, K. Nita, S. Wójtowicz 3. Biczel P.: Integracja rozproszonych Ĩródeá energii w mikrosieci prądu staáego. Prace Naukowe Elektryka, z. 142., Politechnika Warszawska, Warszawa, 2012. 4. Biernat K., Nita K.: Stacje szybkiego áadowania pojazdów elektrycznych, Seminarium ENEX Kielce, 7.03.2012. 5. Biernat K., Nita K.: Problemy przy instalacjach Publicznych Punktów àadowania, seminarium „Pojazdy elektryczne i systemy áadowania”, Lublin, listopad 2011. 6. Biernat K., Nita K., Wojtowicz S.: Publiczne Punkty àadowania samochodów elektrycznych, w: Pojazdy elektryczne i sieci Smart Grid, 2011. 7. Samborski R.: Performance tests of SLPB polymer lithium batteries for energy storage system cooperating with photovoltaic source, KKE VIII, Daráowo, czerwiec 2009. 8. Strzelecki R., Benysek G.: Power Electronics In Smart Electrical Energy Networks. SpringerVerlag, London, 2008. 9. Wójtowicz S.: Systemy áadowania pojazdów elektrycznych. Seminarium „Sieci inteligentne i pojazdy elektryczne”, IIPhDW International Interdisciplinary PhD Workshop, Zielona Góra, 29-30.08.2011. RĊkopis dostarczono dnia 06.11.2012 r. AN ARCHITECTURE OF MICROGRID INTENDED FOR SYSTEMS OF ELECTRIC CART SMART CHARGING Katarzyna BIERNAT Konrad NITA Stefan WÓJTOWICZ ABSTRACT The electric cart charging system development is a necessary condition to boost demand for electric vehicles. For several years the Electrotechnical Institute has performed research in the area of developing electric car infrastructure. The concept of smart microgrid that supports electric vehicle powering has been presented. One of the possible solutions has been shown; i.e. charging system incorporating renewable energy sources that requires internal energy storage circuit. The performed research aims at Smart Charging Systems adaptable to the changing conditions of terminal load that varies over time, state of charge and electrical grid load profile. The article describes conventional and CHADEMO quick charging stations, developed at Electrotechnical Institute. Their physical and functional structures have been shown. Keywords: electric vehicles, sustainable energy sources, quick charging, CHADEMO Architektura mikrosieci do inteligentnego áadowania pojazdów elektrycznych 183 Mgr Katarzyna BIERNAT uzyskaáa tytuá magistra w 2005 r. na Politechnice Radomskiej na Wydziale Informatyki. Jest pracownikiem Instytutu Elektrotechniki. Od 2006 r. jest zastĊpcą kierownika Zakáadu Systemów Pomiarowo-Diagnostycznych. W 2007 r. ukoĔczyáa studia podyplomowe: Zarządzenie w Jednostkach Badawczo-Rozwojowych. Jest autorką i wspóáautorką kilkudziesiĊciu publikacji naukowych i popularyzatorskich o tematyce dotyczącej metrologii i systemów pomiarowych. Uczestniczyáa w grantach i kilkunastu projektach MNiSW. Jest wspóáorganizatorką konferencji i warsztatów. Dr inĪ. Konrad NITA uzyskaá tytuá magistra inĪyniera w 2002 r., nastĊpnie w 2007 r. uzyskaá tytuá doktora na Politechnice Warszawskiej na Wydziale Elektrycznym. Na przeáomie stycznia i lutego 2007 r. odbyá miesiĊczny staĪ naukowy związany z badaniem aktywnoĞci mózgu w Brain Science Institute RIKEN w Japonii. W 2007 r. ukoĔczyá studia podyplomowe: Zarządzenie w Jednostkach Badawczo-Rozwojowych. Od 2005 r. jest pracownikiem Instytutu Elektrotechniki, w Zakáadzie Systemów Pomiarowo Diagnostycznych. Od 2008 r. jest kierownikiem Pracowni Tomografii Elektrycznej oraz sekretarzem naukowym Warsztatów Doktoranckich organizowanych przez Instytut Elektrotechniki. W 2008 r. w Genewie otrzymaá srebrny medal za projekt innowacyjny „Nowa metoda monitorowania i diagnostyki waáów przeciwpowodziowych z zastosowaniem elektrycznej tomografii impedancyjnej”. Jest autorem licznych publikacji związanych z tomografią komputerową oraz infrastruklturą do áadowania pojazdów elektrycznych. Dr Stefan S. WÓJTOWICZ ukoĔczyá Wydziaá Elektryczny Politechniki SzczeciĔskiej w 1973 r. Pracowaá w Instytucie Automatyki Przemysáowej Politechniki SzczeciĔskiej, jako asystent i adiunkt. Od 1978 r. zatrudniony jest w Instytucie Elektrotechniki w Warszawie. Jego zainteresowania naukowe związane byáy z systemami pomiarowymi i diagnostycznymi. Jest autorem i wspóáautorem ponad 150 publikacji, w tym ksiąĪek, monografii, artykuáów i referatów naukowych i publicystycznych. Peániá róĪne funkcje związane z zarządzaniem zespoáami badawczymi, kierowaá Zakáadem Naukowym Instytutu, peániá funkcje ZastĊpcy Dyrektora ds. Naukowych oraz ZastĊpcy Dyrektora ds. WdroĪeĔ i Transferu Technologii w Instytucie Elektrotechniki, byá czáonkiem Rady Naukowej Instytutu Elektrotechniki, Redaktorem Naczelnym Czasopisma Naukowego „Prace Instytutu Elektrotechniki”, czáonkiem komitetu redakcyjnego miesiĊcznika „Nowa Elektrotechnika”, czáonkiem Sekcji Ksztaácenia i Rozwoju Kadry Naukowej Komitetu Metrologii i Aparatury Naukowej PAN oraz Sekcji Podstaw Metrologii Komitetu Metrologii i Aparatury Naukowej PAN. 184 K. Biernat, K. Nita, S. Wójtowicz