Hoe de selectie van compacte onderstations de winstgevendheid van EV-laadstations beïnvloedt

Technische gids. EV LADING INFRASTRUctuur

Praktische groottelogica, toepassingsscenario's en implementatiegids

Voorbereid door HENTG POWER

Energieomzetting · Slimmere verdeling

In deze gids worden de belangrijkste selectieprincipes, capaciteitsberekeningen, toepassingsscenario's en implementatieprocedures voor laadstations voor elektrische voertuigen uitgelegd.We benaderen de selectie van compacte substations als onderdeel van een geïntegreerde oplossing voor de distributie van elektriciteit, niet alleen als een individuele aankoop van apparatuur..

Naarmate stedelijke laadnetwerken uitbreiden en het EV-bezit blijft stijgen, worden particuliere laadstations een aantrekkelijke investeringsmogelijkheid.veel investeerders richten zich aanvankelijk op grondverhuurDe Commissie heeft de Commissie verzocht om een verslag uit te brengen over de uitvoering van de programma's van de Commissie voor de ontwikkeling van de interne markt.

Problemen ontstaan vaak pas nadat de bouw is begonnen: onvoldoende transformatorcapaciteit, omhulde afmetingen die niet op de locatie passen of vertraging met de goedkeuring van de bouwbedrijven.vervanging van apparatuur, en een verstoring van het schema kan het oorspronkelijke financiële model snel ondermijnen.

In tegenstelling tot gewone apparatuur voor de distributie van gebouwen verbindt een laadstation voor elektrische voertuigen drie kritieke systemen:

• Het elektriciteitsnet
• De transformator en het MV/LV-distributiesysteem
• De laadapparatuur voor elektrische voertuigen

Daarom moet de keuze niet uitsluitend worden gebaseerd op het totale vermogen van de oplaadplaten.toekomstige uitbreiding, en de lokale normen moeten allemaal in aanmerking worden genomen.

1De werkelijke belasting is de basis voor de selectie van transformatoren.

Een veel voorkomende fout is om het nominale vermogen van een laadpunt te vermenigvuldigen met het totale aantal laadpunten en een transformator te kiezen op basis van het resultaat.Deze methode weerspiegelt zelden de werkelijke werking van het laadstation.

Privévoertuigen, bussen, bezorgparken en zware vrachtwagens hebben verschillende oplaadpatronen.Bij de schatting van de werkelijke piekvraag moet derhalve een factor van gelijktijdigheid of diversiteit worden toegepast..

Voorbeeld: Gemeenschappelijk laadstation

Beschouw een gemeenschappelijk laadstation uitgerust met twaalf 120 kW gelijkstroom snelladers:

Aangezien het onwaarschijnlijk is dat alle voertuigen in de avondspits tegelijkertijd op volle kracht opladen, heeft het station niet automatisch een transformer van 1600 kVA nodig.

Bij de definitieve transformatorclassificatie moet ook rekening worden gehouden met de vermogensfactor, de hulpbelastingen, het laadvermogen, de harmonische kenmerken, de omgevingstemperatuur, de verwachte belastinggroei,en de door het bedrijf goedgekeurde aansluitcapaciteit.

Stations voor personenauto's en laadpunten voor zware voertuigen verschillen

Vloot- en zware vrachtwagenlaadstations hebben over het algemeen veel hogere simultaneiteitsfactoren dan gemeenschappelijke personenauto-laadstations.

Logistieke voertuigen arriveren vaak in groepen in de avond of vroege ochtend en kunnen gedurende langere tijd verbonden blijven met hoogvermogensaankladers.de gelijktijdigheid factor kan 0 bereiken.80 ̊0.90Twee stations met hetzelfde aantal opladers kunnen dus, afhankelijk van het voertuigtype en het bedrijfsschema, zeer verschillende transformatorcapaciteiten vereisen.

De verbindingslimiet van de nutsvoorzieningen komt op de eerste plaats

De distributienetbeheerder keurt normaal gesproken een maximale aansluitcapaciteit goed.de ontwikkelaar kan zonder netgoedkeuring geen onbeperkte transformatorcapaciteit installerenHet verkrijgen van de officiële goedkeuring voor de aansluitcapaciteit en het bevestigen van het inkomende spanningsniveau moeten daarom worden afgerond voordat het compacte substation wordt voltooid.

Vermijd zowel te groot als te klein

Het vermogen van de transformator wordt uitgedrukt in kVA, terwijl het vermogen van de laadmachine gewoonlijk in kW wordt uitgedrukt.

Een overmatig overgrote transformator verhoogt:

• Aanvankelijke uitrustingskosten
• Vereisten inzake burgerlijke grondslag
• Kosten van schakelingen en kabels
• Verliezen zonder belasting
• Routineonderhoudskosten

Een ondergrote transformator kan ervoor zorgen dat de opladers tijdens piekperiodes minder energie leveren.Het doel is niet om de grootste mogelijke transformator te kiezen, maar om de meest zuinige rating te vinden die het werkelijke bedrijfsprofiel veilig kan ondersteunen.

2. Twee hoofdcompacte substationsconfiguraties

Voor EV-oplaadprojecten wordt gewoonlijk gebruikgemaakt van een IEC-achtig geprefabriceerd compact substation – vaak een compact substation van Europese stijl genoemd – of een IEEE/ANSI-achtige pad-mounted oplossing.

De meest geschikte configuratie is afhankelijk van de lokale netstandaard, de vereisten van het nutsbedrijf, de lay-out van de site, de onderhoudsstrategie en het budget.HENTG POWER kan project-specifieke IEC-compacte onderstations en IEEE/ANSI-padmontage-transformatoroplossingen met gecoördineerde MV-switching leveren, transformator, bescherming en LV-verspreidingssystemen.

Compact substation in Europese stijl

Een compact substation van Europese stijl bestaat gewoonlijk uit drie duidelijk gescheiden secties:

• Compartiment van de middenspanningsschakelaar
• Transformatorcompartiment
• Verspreidingsruimte voor laagspanning

Het gecompartimenteerde ontwerp biedt duidelijke bedrijfs- en onderhoudsruimtes en maakt het mogelijk MV-, transformator- en LV-apparatuur afzonderlijk te inspecteren.

De voordelen zijn onder meer:

• Duidelijke functionele scheiding
• Gemakkelijke toegang tot onderhoud
• Flexible MV- en LV-configuraties
• Gemakkelijker vervangen van gestandaardiseerde onderdelen
• Meer aanpassingsvermogen voor complexe beschermings- en meetvereisten

De belangrijkste nadelen zijn een grotere voetafdruk, uitgebreidere civiele werken en meestal een hogere aanvangskosten dan een compacte pad-montage van een vergelijkbare rating.

Deze opstelling is vaak geschikt voor:

• Stedelijke laadpalen langs de weg
• Commerciële complexen
• Ondergrondse parkeerfaciliteiten
• Openbare laadpunten
• Projecten waarbij meerdere LV-voedercircuits nodig zijn
• Plaatsen met strikte eisen inzake toegang tot onderhoud

Voor ondergrondse installaties kunnen de lokale brandregels een droog-type transformator, speciale ventilatie, brandbestendige constructie of aanvullende beschermingsmaatregelen vereisen.

Een oplossing op pad gemonteerd in de Amerikaanse stijl

Een transformer met padmontage in de Amerikaanse stijl integreert de transformer en de primaire schakelings- of beschermingscomponenten in een compacte, manipulatiebestendige behuizing.de omvang van de onderbreking kan aanzienlijk kleiner zijn dan die van een conventionele compacte substation van Europese stijlHet kan ook de vereisten voor de fundering verminderen en de installatie op de site vereenvoudigen.

De voordelen zijn onder meer:

• Compacte afdruk
• Lagere eisen voor civiele constructies
• Kortere installatietijd
• Geschikte buitenconfiguratie
• Kosteneffectief gestandaardiseerd ontwerp
• Compatibiliteit met schakel- of radialvoersystemen

Het wordt gewoonlijk toegepast in:

• Logistieke parken
• Autowegdiensten
• Outdoor-laadpunten voor vloot
• Industriële installaties
• Distributienetwerken in Noord- en Midden-Amerika

De onderhoudsruimte is over het algemeen beperker, zodat het inspecteren van storingen en het vervangen van onderdelen een zorgvuldigere planning vereisen.belemmeringen, dood-front interfaces, en manipulatie-bestendige constructie moeten worden opgenomen.

Beschermingsniveau van de omheining

De vereiste behuizingskwalificatie is afhankelijk van lokale normen, gebruiksvoorschriften, installatieomstandigheden en interne apparatuur.IP33 wordt vaak als basisreferentieniveau behandeld, terwijl een IP44- of hogere project-specifieke beoordeling kan worden geprefereerd in gebieden met zware regenval, hoge luchtvochtigheid, stof, zoutspray of blootstelling aan de kust.

HENTG POWER kan de beveiliging van de behuizing, ventilatie, corrosiebestrijding,Het is de bedoeling dat de inrichting van de bouwplaats in het kader van de bouwprojecten wordt geconcentreerd op het milieu en de omgeving, in plaats van op elke bouwplaats één standaard omheining toe te passen..

3. Capaciteitsberekeningen voor typische ladingscenario's

Geval 1: Gemeenschappelijk laadstation voor personenwagens

De site is gepland voor acht 120 kW gelijkstroomladers en het bedrijf heeft een maximale aansluitcapaciteit van 1.000 kVA goedgekeurd.

Aangezien 657 kVA geen gemeenschappelijke standaardklasse is, kan een compact substation van 800 kVA in Europese stijl worden gekozen.

Deze configuratie biedt een redelijke bedrijfsmarge.de toekomstige uitbreiding van de laders kan mogelijk zijn zonder het volledige substation te vervangen, afhankelijk van de werkelijke exploitatiegegevens en de goedkeuring van het nut.

Geval 2: Suburban Logistics en Heavy Truck Charging Hub

Het project omvat tien DC-laders met een vermogen van 250 kW.

Een mogelijke configuratie is twee 1.250 kVA padmontage-transformatoren of compacte substations.

In vergelijking met één grote transformator kan een tweevoudige transformatorinstallatie:

• Gemakkelijker vervoeren en tillen
• Een flexibeler onderhoud
• Betere beheersing van de fasenlast
• Deelwerkzaamheden van het station terwijl één eenheid onder onderhoud is
• Verminderd risico op volledige inkomstenonderbreking

Als de transformatoren parallel op een gemeenschappelijke bus werken, moeten hun spanningsverhouding, vectorgroep, impedantie, kraanpositie, bescherming en lastverdelingseigenschappen goed worden gecoördineerd.Een gedeeltelijke LV-bus kan ook worden overwogen wanneer operationele continuïteit belangrijker is dan volledige parallelle werking.

Geval 3: Ondergrondse laadstations in een commercieel complex

De ondergrondse parkeerplaats is voorzien van zes 75 kW gelijkstroomladers.

Een compact substation van 315 kVA kan geschikt zijn, afhankelijk van de lokale voorschriften en het vereiste transformatietype.Terwijl gescheiden compartimenten en gecoördineerde ventilatie thermische risico's in gesloten ruimtes kunnen verminderen.

Na de bepaling van de transformatorkwaliteit moeten ook het aantal en de capaciteit van de LV-uitgangscircuits worden gecontroleerd.Een adequate reservevoeder kan de toekomstige toevoeging van de laadmachine aanzienlijk vergemakkelijken en de noodzaak verminderen om het volledige LV-schakelbord te vervangen..

4Details die van invloed zijn op de lange termijn werking

Thermisch beheer

De levensduur van de transformator en de beschikbaarheid van het laadstation zijn rechtstreeks gerelateerd aan de thermische prestaties.de hoge-temperatuurbescherming kan werken en intermitterende uitschakelingen van de lader veroorzaken;.

Voor ondergrondse of afgesloten installaties kan een ventilatie met geforceerde lucht worden toegevoegd.het ontwerp van de ventilatie van het substation moet worden gecoördineerd met het ventilatiesysteem van het gebouw of de parkeergarage.

HENTG POWER evalueert de omgevingstemperatuur, de zonnestraling, de hoogte, de afmetingen van de behuizing, de transformatorverliezen en de ventilatiebehoeften bij het ontwikkelen van een project-specifiek thermisch ontwerp.

Kabels, busbalken en schakelaars

De grootte van de kabels, de busbars, de schakelaars en de beschermingsinrichtingen moeten worden gekozen op basis van de werkelijke belasting van de transformator en het laadapparaat.

Het verminderen van de kosten door het gebruik van ondergrote LV-brekers of busbars kan leiden tot langdurige problemen met oververhitting en isolatieveroudering.Deze problemen kunnen niet optreden tijdens de eerste ingebruikname, maar kunnen na enkele jaren van exploitatie leiden tot frequente storingen en verhoogde onderhoudskosten.

De specificaties van het project moeten derhalve vereisen dat:

• Componenten van gerenommeerde, door het project goedgekeurde fabrikanten
• Naleving van toepasselijke IEC-, IEEE-, ANSI-, UL-, CSA- of lokale normen
• Geverifieerde vermogen om kortsluiting te weerstaan
• Gepaste selectiviteit van de breaker en coördinatie van de bescherming
• Voldoende capaciteit van de busbalk
• Verificatie van temperatuurverhoging
• Toereikende ruimte voor de afsplitsing van kabels

Toekomstige uitbreiding

Veel laadstations voegen na drie tot vijf jaar gebruik nieuwe laadstations toe.met een reservering van ongeveer 15%~20% capaciteit en voldoende LV-uitgaande circuits kan de levensduur van het station worden verlengd.

De aanvankelijke extra kosten zijn gewoonlijk veel lager dan de gecombineerde kosten van:

• Vervanging van de volledige transformator of het onderstation
• Heropbouw van de burgerlijke basis
• Vervanging van MV- en LV-kabels
• Verandering van schakelingsapparatuur
• Herhalende gebruiksgoedkeuringsprocedures
• Opschorting van het station tijdens de wederopbouw

Afstand van het netverbindingspunt

De afstand tussen het compacte substation en het aansluitpunt van het bedrijf heeft ook invloed op de kosten en de efficiëntie van het project.installatie- en loopgravenkosten, spanningsverlies, vermogensafbreken en complexiteit van de bescherming-coördinatie.

Indien praktisch, moet het compacte substation dicht bij het goedgekeurde MV-aansluitpunt worden geplaatst met behoud van veilige toegang, voertuigvrijheden, afvoer, ventilatie en onderhoudsruimte.

5Implementatieproces: van nettoepassing tot energiesector

1. Bevestig de verbindingsvoorwaarden- de voorlopige lay-out van het laadstation en de geraamde vraag aan de lokale exploitant van het elektriciteitsnet of het distributienet indienen.verbindingsmethodeDe toepasselijke spanning kan 10 kV, 11 kV, 13,8 kV, 22 kV, 33 kV of een andere lokale distributiespanning zijn.
2. Uitvoeren van een siteonderzoek¢ Controleer de beschikbare installatieruimte, de toegangs- en hefomstandigheden, de plafondhoogte, de drainage, het overstromingsrisico, de ventilatie, de afstand tussen de kabels, de onderhoudsvrijstellingen,en milieuomstandighedenHet onderzoek bepaalt of een IEC compact substation, pad-mounted solution, dry-type arrangement of customized enclosure het meest geschikt is.
3. Bereken de werkelijke laadbelasting¢ Herziening van de oplaadplaats, het nominale vermogen, het voertuigtype, het oplaadschema, de gelijktijdige factor, de hulpbelastingen, de krachtfactor, de harmonics en de verwachte toekomstige uitbreiding.Gebruik deze factoren om de transformator rating te bepalen, aantal transformatoren, MV-schakelingsapparatuur, LV-circuits, omheining, ventilatiemethode, beveiliging en meting.
4. Voorbereiden en indienen van technische tekeningenDe fabrikant moet de algemene opstelling, het enkellijnsdiagram, de basis, het plan van de kabel, de apparatuurgegevensbladen en de beschermingsconfiguratie opstellen.Deze documenten moeten vóór aanvang van de productie aan de dienstverlener en de projectconsultant worden voorgelegd.. HENTG POWER ondersteunt projectteams met de bevestiging van technische gegevens, SLD en GA-ontwikkeling, selectie van componenten, documentenbeoordeling en aangepaste ingenieurswerkzaamheden voor onderstations.
5. Installeer, test en activeerNa levering, de apparatuur op te tillen in positie, de kabelverbindingen te voltooien, en uit te voeren testen en in gebruik te nemen.

Typische inbedrijfstellingsactiviteiten zijn:

• Mechanische inspectie
• Afsluiting van de kabel
• Isolatieonderzoek
• Verificatie van beschermingsinstellingen
• Test van transformatoren
• Functionele controles
• Testing van communicatiesystemen
• Inspectie van nutsbedrijven
• Eindverzorging van het net

Onder alle projectfasen zijn de goedkeuring van de aansluiting en de goedkeuring van de technische tekeningen de twee belangrijkste mijlpalen.Het in een vroeg stadium delen van de parameters van de voorgestelde transformator en het substation met het nutsbedrijf kan de goedkeuringcyclus aanzienlijk verkorten en de tijdige ingebruikname ondersteunen..

Conclusies

De lange termijn winstgevendheid van een laadstation voor elektrische voertuigen wordt ondersteund door vele technische details.een compact substation kan niet worden geselecteerd door slechts één transformator te matchen met de totale laadcapaciteit.

De juiste oplossing vereist een evenwicht tussen:

• Voorwaarden voor aansluiting
• Werkelijke piekvraag
• Voertuig en laadpatronen
• Sitebeperkingen
• Milieuomstandigheden
• Onderhoudsstrategie
• Toekomstige uitbreidingsvereisten
• Toepasselijke technische normen

De aanbevolen aanpak is om eerst de realistische piekvraag te bepalen, de geschikte substationsconfiguratie voor de site te selecteren en een redelijke uitbreidingsmarge te reserveren.Dit helpt bij het beheersen van de initiële investering terwijl verborgen vermogen verliezen te verminderen, opladers afvallen, ongeplande shutdowns, en dure toekomstige reconstructie.

HENTG POWER levert geïntegreerde transformator- en stroomdistributieoplossingen voor de laadinfrastructuur van elektrische voertuigen, waaronder IEC-compacte onderstations, IEEE/ANSI-padmontage-transformatoren,Integratie van MV-switchapparatuur, LV-distributiesystemen, coördinatie van de bescherming en project-specifieke technische ondersteuning.