Kaip autobusų depas 28 % sumažina didžiausią įkrovimą naudojant 240–720 kW nuolatinės srovės lanksčią įkrovimo krūvą

Kliento fonas

Savivaldybės tranzito operatorius Reino-Rūro regione valdo 42 akumuliatorinių elektrinių autobusų parką ir kiekvieną mėnesį nuvažiuoja maždaug 120 000 kilometrų. Automobilių parkas yra viename 2019 m. pastatytame depe, kuriame buvo sumontuota 30 stacionarių 120 kW nuolatinės srovės įkroviklių, kad būtų palaikomas naktinis ir galimybė įkrauti.

Operatoriaus pagrindinė užduotis: išlaikyti autobusus kelyje mažiausiai 16 valandų per dieną, įskaitant rytinį ir popietinį piko periodus. Tai reiškė, kad įkrovimo langai tarp paslaugų blokų truko net 45 minutes. Esamas fiksuoto įkroviklio išdėstymas pasirodė per griežtas šiems veikimo apribojimams.

Iššūkis: fiksuota galia, fiksuoti tarifai ir tuščiosios eigos įkrovikliai

Kiekvienas fiksuotas 120 kW įkroviklis buvo priskirtas vienai magistralei. Kai po rytinio ir vakarinio kurso autobusai grįždavo bangomis, daugelis įkroviklių stovėdavo be darbo, o prie aktyvių susidėliodavo eilė. Autobusui su 40 % įkrovimo būsena vis tiek prireikė 1,5 val. su 120 kW įkrovikliu – per ilgai, kad būtų galima sustoti 45 minutes.

Kadangi depo prijungimas prie tinklo buvo apribotas iki 600 kW vienu metu veikiančios apkrovos, norint į kiemą atnešti daugiau galios, reikėjo naujo transformatoriaus ir ilgo leidimo proceso, o numatoma kaina būtų 180 000 USD. Tuo tarpu operatorius išbandė du sprendimus:

• Autobusų planavimas rankiniu būdu, kad būtų išvengta konkurencijos dėl galios, dėl kurios vėlavo išvykimo laikas ir sumažėjo našumas laiku.
• Esamų įkroviklių užprogramavimas apriboti išeigą didžiausios paklausos metu, tačiau tai tik pailgino įkrovimo laiką ir liko neįkrauti autobusai kitam blokui.

Tiesioginė pasekmė buvo didėjanti veiklos trinties krūva: eilės, praleisti išvykimai ir mėnesiniai paklausos mokesčiai, kurie nuolat siekė 24 000 USD. Komandai reikėjo įkrovimo architektūros, kuri galėtų pritaikyti energijos paskirstymą realiuoju laiku ten, kur to reikia, o ne fiksuotų išėjimų rinkinį.

Kodėl 240–720 kW DC lankstaus įkrovimo krūva

Operatorius įvertino dvi alternatyvas prieš apsigyvendamas „Soutya 240–720 kW DC Flexible Charging Pile“.

Pirmoji alternatyva buvo pridėti antrą transformatorių ir įdiegti daugiau fiksuotų 120 kW įkroviklių. Toks metodas pašalintų eiles, tačiau vidury dienos daugelis įkroviklių vis tiek neveiktų, o vien tik tinklo atnaujinimas sunaudotų visą metinį energijos biudžetą.

Antroji alternatyva buvo centrinis didelės galios įkroviklis su mechanine jungiklio matrica, galinčia vienu metu prijungti vieną magistralę. Tai išsprendė energijos pasidalijimo problemą, bet sukūrė naują kliūtį: vienas jungiklių sistemos gedimas sustabdytų visą depą.

„Soutya“ lanksti įkrovimo krūva išsiskyrė dėl trijų priežasčių:

• Dinaminis galios paskirstymas:Vienas 600 kW galios įrenginys gali padalyti išvestį šešiuose–aštuoniuose įkrovimo taškuose, todėl kiekvienai magistralei suteikiama tik tiek galios, kiek jai šiuo metu reikia. Paskirstymas atnaujinamas realiuoju laiku be rankinio įsikišimo.
• Modulinis mastelio keitimas:Krūva pastatyta iš keičiamų maitinimo modulių. Jei parkas auga, operatorius gali pridėti modulių nekeisdamas viso įrenginio.
• Nereikia naujovinti tinklelio:Kadangi krūva gali užtikrinti konfigūruojamą didžiausią bendrą apkrovą, ji telpa į esamą 600 kW tinklo jungtį, išvengiant 180 000 USD vertės transformatoriaus projekto.

Diegimas: laipsniškas diegimas ir dinaminis apkrovos valdymas

Projektas buvo baigtas per šešias savaites nuo sutarties pasirašymo iki visiško eksploatavimo. Diegimą sudarė keturi etapai:

1. Sklypo apžiūra ir maketavimas.Komanda nubrėžė autobusų stovėjimo vietas, kabelių maršrutus ir esamą skirstomojo skydo talpą, kad nustatytų optimalų įkrovimo lizdų skaičių vienoje krūvoje.
2. Keturių 600 kW polių įrengimas,kiekvienas sukonfigūruotas su aštuoniomis jungtimis, iš viso 32 įkrovimo taškais. Poliai buvo išdėstyti tarp stovėjimo eilių, kad būtų sumažintas kabelių ilgis ir nuostoliai.
3. Integracija su depo valdymo sistema.Krūvos galios paskirstymas buvo susietas su transporto priemonių tvarkaraščių duomenų baze, kad autobusai su ankstesniais išvykimo laikais gautų pirmenybę.
4. Personalo mokymas.Įkrovimo operatoriai buvo apmokyti perskaityti galios paskirstymo grafikus ir ką daryti retais ryšio klaidos atvejais.

Pagrindinis iššūkis iškilo per antrąją savaitę. Esamoje depo elektros patalpoje be nedidelio pertvarkymo nebuvo galima sutalpinti papildomos apsaugos nuo viršįtampių ir apskaitos įrangos, reikalingos naujiems poliams. Problema buvo išspręsta sumontavus kompaktišką antrinę skirstomąją plokštę ir perkeliant atsargines elektros apkrovas į kitą etapą – tai buvo nedidelis civilinis darbas, dėl kurio grafiką papildė keturios dienos.

Kiekybiškai įvertinami rezultatai: greitesnis atsiskaitymas, mažesni paklausos mokesčiai, mažiau eilių

Pirmųjų trijų „Soutya“ lanksčiųjų įkrovimo polių eksploatavimo mėnesių duomenys parodė išmatuojamus patobulinimus.

• Vieno autobuso įkrovimo laikas sumažėjo 38%.200 kWh baterijos vidurkis sumažėjo nuo 4,5 valandos iki 2,2 valandos, nes krūva galėjo sutelkti 240 kW vienam autobusui, kai automobilių stovėjimo aikštelė buvo pusiau tuščia.
• Piko paklausos mokesčiai sumažėjo 28 proc.nuo 24 000 USD iki 17 300 USD per mėnesį. Krūvos apkrovą ribojantis algoritmas išlaikė bendrą depo energijos suvartojimą žemiau 600 kW slenksčio, net kai vienu metu kraunasi 20 autobusų.
• Įkrovimo panaudojimas padidėjo nuo 47% iki 78%.Kadangi maitinimas nukreipiamas lanksčiai, autobusas, atvykstantis 14:00, gali įkrauti visą galią, o autobusas, kurio tvarkaraštis išvyksta 18:00, laukia savo eilės.
• Buvo išvengta 180 000 USD tinklo atnaujinimo.Projekto kaina, įskaitant keturis polius ir įrengimą, siekė maždaug 96 000 USD, o tai reiškia, kad atsipirkimo laikotarpis buvo daugiau nei vieneri metai, remiantis vien sutaupytais mokesčiais.

Didesnis poveikis buvo matomas laikantis tvarkaraščio: autobusų, išvažiuojančių iš depo, kai įkrauta mažiau nei 90 %, skaičius sumažėjo nuo 12 iki 2 per savaitę, o parko išvykimo laiku rodiklis pagerėjo nuo 92 % iki 98 %.

Kliento atsiliepimas

Depo operacijų vadovas tai pasakė paprastai:

"Lanksti krūva neužtikrina greitesnio įkrovimo; ji suteikia mums galimybę valdyti savo tvarkaraštį. Man nebereikia nuspręsti, kuris autobusas bus įkraunamas pirmas. Energija eina ten, kur jos reikia, ir tai pakeitė mūsų visų pamainų planus."

Kitas techninės priežiūros vadovas pridūrė: "Modulinė konstrukcija reiškia, kad galime padidinti pajėgumus neišardydami esamos įrangos. Tai nebuvo įmanoma naudojant senus stacionarius įrenginius."

Pamokos kitiems laivyno ir įkrovimo operatoriams

Iš šio projekto išplaukė trys atkartojamos pamokos:

1. Suderinkite krūvos konfigūraciją su faktiniais autobusų tvarkaraščiais, o ne maksimalia galia.Depas svarstė 720 kW modelį, tačiau 600 kW agregatai su 32 lizdais geriau tinka autobuso sukimuisi ir kainuoja pigiau. Suprasti didžiausią grąžinimo laiko sutapimą yra vertingiau nei įsigyti didžiausią įmanomą vienetą.
2. Nuo pirmos dienos naudokite galios paskirstymo algoritmą.Gamyklos numatytoji vertė nustatyta bendram scenarijui. Depo našumas pagerėjo tik sukonfigūravus paskirstymo prioritetus, kad jie atitiktų išvykimo laiką ir akumuliatoriaus įkrovimo būseną.
3. Planuokite parko augimą pasirinkdami modulinį įrenginį.Jei operatorius prideda dar 10 autobusų, jie gali į esamas krūvas įdėti papildomų galios modulių. Stacionariam įkrovikliui reikės visiškai naujo instaliacijos ir kito tinklo prijungimo.

Didžiausia komandos staigmena buvo tai, kaip apmokestinimo elgesio pasikeitimas paveikė jų bendrą veiklą. Perėjus nuo fiksuotos galios modelio prie paklausos pagrįsto modelio, sutaupyta pinigų, pagerintas našumas laiku ir pašalintas kasdienis darbuotojų streso šaltinis.

Nuorodos

Naudotojams, vertinantiems nuolatinės srovės lanksčias įkrovimo polius, šie pramonės standartai pateikia naudingą saugos ir veikimo kontekstą:

• EN 50620:2017 – Elektros laidai, skirti įkrauti elektromobilius, apibrėžiantys kabelio lankstumą, atsparumą oro sąlygoms ir įtampos reikalavimus 0,6/1 kV nuolatinės srovės sistemoms.
• IEC 62196 serija – kištukai, kištukiniai lizdai ir transporto priemonių jungtys, skirtos elektrinių transporto priemonių laidiniam įkrovimui, atitinkančios kintamosios ir nuolatinės srovės sąsajos reikalavimus (įskaitant CCS ir CHAdeMO).
• UL 1699B – fotovoltinės (PV) nuolatinės srovės lanko gedimo grandinės apsauga, nuolatinės srovės lanko gedimų aptikimo metodų, naudojamų didelės galios nuolatinės srovės įkrovimo sistemose, nuoroda.