コンパクトサブステーションの選定がEV充電ステーションの収益性に与える影響

電気自動車の充電インフラストラクチャ

実用的なサイズロジック,アプリケーションシナリオ,実装ガイドライン

HENTG POWERによって作成されました

電力変換 · よりスマートな分配

このガイドでは,EV充電サブステーションの主要な選択原則,容量計算,アプリケーションシナリオ,実施手順について説明します.単一の設備の購入としてではなく,統合された電力配送ソリューションの一部としてコンパクトのサブステーションの選択にアプローチします.

都市充電網が拡大し,EVの所有者が増加し続けるにつれて,民間で開発された充電ステーションは魅力的な投資機会になっています.多くの投資家は当初,土地の賃貸に集中しています充電器の調達と交通予測は,コンパクトなサブステーションを無視しながら行われます.

トランスフォーマー容量の不足,敷地内に合致しない収納物寸法,または公益事業の承認の遅延など,建設が開始された後にしか問題が生じることが多い.設備の交換計画中断は 元の金融モデルを 急速に損なう可能性があります

普通の建物配送機器とは異なり,EV充電サブステーションは3つの重要なシステムを接続します.

• 電力網
• トランスフォーマーとMV/LV配送システム
• 電気自動車の充電装置

ネットワーク接続制限,充電パターン,場所の条件,利用可能スペース,運用コスト,将来の拡大地方の基準も考慮する必要があります.

1トランスフォーマー選択の基礎は実際の負荷です

1つの充電点の定位電力を充電器の総数で掛け,結果に基づいて直接トランスフォーマーを選択することです.この方法は,充電ステーションの実際の動作をほとんど反映していない..

個人用車,バス,配送車隊,重荷トラックには異なる充電パターンがあります. 駅は通常,充電器が常に全電力を供給している状態で動作しません.したがって,実際のピーク需要を推定する際には,同時性または多様性因子を適用する必要があります..

例: コミュニティ充電ステーション

12台の120kWの直流高速充電装置を備えたコミュニティ充電ステーションを考えてみましょう.

夜のピークですべての車両が同時にフル出力で充電する可能性が低いため,この駅は自動的に1,600kVAのトランスフォーマーを必要としません.

最終的なトランスフォーマー評価には,電源因子,補助負荷,充電器効率,調和特性,環境温度,期待される負荷増加,電力会社によって承認された接続容量.

乗用 車 の 駅 と 重荷 車 の 充電 センター は 異なっ て い ます

車両車隊や重型トラック用の充電ステーションは,一般的には,民間用車用の充電ステーションよりもはるかに高い同時性因数を持っています.

ロジスティック車両は,しばしば夕方または朝早くに批量で到着し,長時間高電力充電器に接続されることがあります.同期因子は0に達する可能性があります..80・0.90したがって,同じ数の充電器を持つ2つのステーションは,車両タイプと運転スケジュールに応じて,非常に異なるトランスフォーマー容量を必要とする可能性があります.

電力接続の制限が第一です

配送網運営者は通常,最大接続容量を承認します.開発者は,ネットワーク承認なしに無制限のトランスフォーマー容量を設置することはできません.したがって,コンパクトサブステーションの完成前に,公式の接続容量承認を取得し,入力電圧レベルを確認することが完了する必要があります.

大きすぎたり 小さすぎたり する こと を 避ける

トランスフォーマー容量はkVAで表され,充電器の出力は通常kWで表されます.変換には,電源因子とシステム設計全体の利益率を考慮する必要があります.

過剰に大きすぎるトランスフォーマーでは

• 初期設備コスト
• 市民的根拠の要件
• スイッチ機器とケーブルコスト
• 負荷なしの損失
• 日常維持費

充電器 の サイズ が 小さすぎ た 場合,充電器 は ピーク 期 に 出力 を 減らす こと に なり ます.充電 時間 が 長く なる と,充電 ステーション の 周回 量 が 減少 し,顧客 が 減少 する こと が あり ます.可能な限り大きなトランスフォーマーを選ぶのではなくしかし,最も経済的な格付けを特定し,実際の運用プロフィールを安全にサポートすることができます.

22つのメインコンパクトサブステーション構成

電気自動車の充電プロジェクトでは,通常,IEC型プリファブリックコンパクトサブステーション (しばしば欧州型コンパクトサブステーションと呼ばれる) またはIEEE/ANSI型パッド搭載ソリューションを使用します.

最適な構成は,地元のグリッド標準,ユーティリティ要件,サイトレイアウト,保守戦略,予算に依存します.HENTG POWER は,プロジェクト特有の IEC コンパクトサブステーションと IEEE/ANSI パッドマウント トランスフォーマーソリューションを MV スイッチを調整して提供できますトランスフォーマー,保護,LV配送装置

ヨーロッパ型コンパクトサブステーション

ヨーロッパ型コンパクトサブステーションは,通常,3つの明確に分離されたセクションで構成されます.

• 中電圧のスイッチ装置のコンパートメント
• トランスフォーマーコンパートメント
• 低電圧配送コンパクト

隔離された設計により,明確な操作および保守領域が提供され,MV,トランスフォーマー,LV機器を別々に検査することができます.

その利点は以下の通りです.

• 明確な機能的分離
• 便利なメンテナンスアクセス
• 柔軟なMVとLV構成
• 標準化された部品の更換を容易にする
• 複雑な保護および計測要件に対するより高い適応性

主な欠点は,より大きな足跡,より広範な土木工事,および通常,同様のグレードのコンパクトなパッドマウント装置よりも高い初期コストです.

この配置は,以下に適しています.

• 道路沿いの充電ステーション
• 商業施設
• 地下駐車場
• 公共の充電ハブ
• 複数のLVフィッダー回路を必要とするプロジェクト
• 厳格なメンテナンスアクセス要件のあるサイト

地下装置では,地元の消防規制では,乾式トランスフォーマー,特別な換気,耐火構造,または追加の保護措置が必要かもしれません.

アメリカン スタイルの パッド に 搭載 さ れ た ソリューション

アメリカ式のパッドマウントトランスフォーマーでは トランスフォーマーと主要スイッチまたは保護部品を コンパクトで防犯性のある箱に統合します プロジェクトの構成に応じて標準的なヨーロッパ型のコンパクトサブステーションよりもかなり小さい場合がある.また,基礎の必要性を軽減し,現場の設置を簡素化することができます.

その利点は以下の通りです.

• コンパクトな足跡
• 建築における要求が低く
• 設置時間が短くなる
• 適正な屋外配置
• 費用対効果の高い標準化設計
• ループ・フィード・システムや放射線・フィード・システムとの互換性

一般的に,以下に用いられる.

• ロジスティック・パーク
• 高速道路サービスエリア
• 室外充電センター
• 産業施設
• 北米及び中米の流通網

整備スペースは一般的により限られているため,故障検査と部品交換はより注意深く計画する必要があります.障壁,死角インターフェース,そして操作に耐える構造を組み込む必要があります.

保護レベル

必要な囲い評価は,地元の標準,ユーティリティ仕様,設置条件,および内部機器に依存します.IP33 は,しばしば基本的な基準レベルとして扱われます.雨量,湿度,塵,塩噴霧,または海岸露出のある地域でIP44またはそれ以上のプロジェクト特有の評価が好ましいかもしれません.

HENTG POWERは 保護室,換気,防腐処理を設定できます標準的な囲み具を各サイトに適用する代わりに,プロジェクトの場所に応じて環境設計.

3典型的な充電シナリオにおける容量計算

ケース1: 民間自動車の充電ステーション

この施設には8台の120kWの直流充電器が設置され,電力会社は最大接続容量が1,000kVAを承認している.

657 kVA は共通の標準値ではないため,欧州型小型の 800 kVA のサブステーションを選択できます.

この配置では合理的な稼働幅が確保されます.十分なLVフィッダー回路とインテリジェントロード管理システムが含まれている場合,充電器の拡張は 完全なるサブステーションを交換することなく 限られた範囲で可能になる可能性があります,実際の運用データと公用品承認の条件で

ケース2:郊外物流と重型トラック充電ハブ

このプロジェクトには,10台の250kWの高功率直流充電器が含まれています.トラックが夜間集中的に充電される予定なので,同時に充電する係数は0.85です.

1つの可能な構成は,2つの1,250kVAのパッド搭載トランスフォーマーまたはコンパクトサブステーションである.

1つの大きなトランスフォーマーと比較して,二重トランスフォーマー装置は以下のようなものを提供することができる.

• 輸送や持ち上げが容易
• より柔軟なメンテナンス
• 段階的な負荷の管理を改善する
• 1つのユニットがメンテナンス中である間,部分的なステーション運用
• 収入が完全に切断されるリスクの軽減

トランスフォーマーが共通バスで並行して動作する場合は,電圧比,ベクトルグループ,インピーダンス,タップ位置,保護,負荷共有の特徴が適切に調整されなければならない.完全な並行操作よりも継続的な運用が重要であれば,セクション化されたLVバスも検討できる..

ケース3: 商業施設の地下充電ステーション

地下駐車場は6台の75kWのDC充電器を設置する計画である.車両の到着は比較的分散しており,同時性因子は0.50で適用されている.

315 kVA の コンパクト 変電 ステーション が 適し で ある こと が あり ます.地方 の 規制 と 必要 な トランスフォーマー タイプ に 従っ て です.個別 に 設計 さ れ た 低 プロフィール の 囲み は 制限 さ れ た 天井 高さ に 対応 し ます.隔離されたコンパートメントと調整された換気によって 閉ざされた空間での熱リスクは 軽減できます.

トランスフォーマの定位値を決定した後,LV出力回路の数と容量も確認しなければならない.適切なリザーブフィッダは,将来の充電器の追加を大幅に容易にし,LVスイッチボードを完全に交換する必要性を軽減することができます..

4長期運用に影響する詳細

熱管理

トランスフォーマーの寿命と充電ステーションの利用可能性は熱性能と直接関係しています.完全な負荷に近い状態で動作するトランスフォーマーは継続的に熱を生成します.換気が不十分であれば,高温保護が動作し,充電器の断続的な停止を引き起こす可能性があります..

屋外サブステーションは,自然換気ラバーを使用し,熱気候のプロジェクトでは強制換気が追加されることがあります.地下または閉ざされた装置では,サブステーションの換気設計は,建物や駐車場・ガレージの換気システムと調整されなければならない..

HENTG POWERは,プロジェクト特有の熱設計を開発する際に,環境温度,太陽光放射線,海拔,囲い寸法,トランスフォーマー損失,換気要件を評価します.

ケーブル,バスバー,スイッチ 装置

ケーブルサイズ,バスバー,断路器,保護装置は,実際のトランスフォーマーと充電器の負荷に応じて選択する必要があります.

低サイズのLVブレーカーやバスバーを使用することでコストを削減すると,長期にわたる過熱や隔熱老化が問題になる可能性があります.これらの問題は,最初の運用中に現れなくても,数年の運用後に頻繁なトリップと維持費の増加を引き起こす可能性があります..

したがって,プロジェクト仕様には,次の事項が要求されるべきである.

• プロジェクトで承認された評判の良い製造業者からの部品
• 適用されるIEC,IEEE,ANSI,UL,CSA,または地方標準の遵守
• 確認された短回路耐える能力
• 適切な断片選択性と保護調整
• バスバーの電流容量が十分
• 温度上昇の検証
• 十分なケーブル終端スペース

将来 の 拡大

多くの充電ステーションは,3~5年稼働後,充電器を追加します.約15%~20%の容量と十分なLV出力回路を予約することで,ステーションの使用寿命を延長することができます..

初期追加コストは,通常,以下の費用の合計よりもはるかに低くなっています.

• トランスフォーマーやサブステーションの交換
• 市民基盤の再構築
• MVとLVケーブルの交換
• 切り替え装置
• 復習式公用品承認手順
• 再建中に駅の運行停止

ネットワーク接続点からの距離

コンパクトなサブステーションと電力接続点の間の距離は,プロジェクトのコストと効率にも影響します.設置・掘削費用電力損失 保護調整の複雑さ

実行可能な場合,コンパクトサブステーションは,安全なアクセス,車両のクリアランス,排水,換気,および保守スペースを維持しながら,承認されたMV接続点に近い位置に置くべきである.

5導入プロセス:グリッドの適用からエネルギー化

1. 電力接続条件を確認する充電ステーションの予備の配置と推定需要を 地元の電力会社または配送ネットワークオペレーターに提出します. 承認された接続容量,受信電圧,接続方法適用される電圧は10kV,11kV,13.8kV,22kV,33kV,または他の局所配送電圧である.
2. 敷地調査を行う可能な設置面積,アクセスとリフティング条件,天井の高さ,排水,洪水リスク,換気,ケーブル路線距離,保守許可を確認します.環境環境この調査は,コンパクトなIECサブステーション,パッドマウントソリューション,ドライタイプ配置,またはカスタマイズされた囲いが最も適切かどうかを決定します.
3. 実際の充電負荷を計算する充電器のレイアウト,定位電源,車両タイプ,充電スケジュール,同時性因子,補助負荷,電源因子,ハーモニック,および将来の拡大を予測します.変圧器の評価を決定するためにこれらの要素を使用, トランスフォーマー数, MV スイッチ, LV 回路, 囲い付け, 換気方法, 保護, 計測装置.
4. 技術図の作成と提出√ 製造者は,一般配置図,単行図,基礎図,ケーブル入力図,機器データシート,保護配置を準備する必要があります.生産開始前にユーティリティとプロジェクトコンサルタントにこれらの文書を提出HENTG POWERは,技術データ確認,SLDおよびGA開発,部品選択,文書レビュー,およびカスタマイズされたサブステーションエンジニアリングでプロジェクトチームをサポートします.
5. インストール,テスト,電源化配達後,設備を位置に持ち上げ,ケーブル接続を完了し,テストと稼働を開始します.

典型的運用活動には,以下が含まれます.

• 機械検査
• ケーブルの端末
• 隔熱試験
• 保護設定の検証
• トランスフォーマー試験
• 機能的チェック
• 通信システムのテスト
• 公益事業の検査
• 最終的な電力供給

プロジェクトのすべての段階の中で,ユーティリティ接続の承認と技術設計の承認は2つの最も重要なマイルストーンです.提案されたトランスフォーマーとサブステーションのパラメータを早期に電力会社と共有することで,承認サイクルを大幅に短縮し,時間通りに稼働できるようにすることができます..

結論

電気自動車の充電ステーションの長期的収益性は 多くのエンジニアリングの詳細によって支えられていますコンパクトのサブステーションは,チャージャーの総容量に1つのトランスフォーマーのみをマッチすることで選択することはできません..

正しい解決策は次の2つのバランスが必要です

• 電力接続条件
• 実際のピーク需要
• 車両と充電パターン
• サイト制限
• 環境条件
• メンテナンス戦略
• 将来の拡張要件
• 適用される技術規格

推奨されるアプローチは,まず現実的なピーク需要を決定し,そのサイトに適したサブステーション構成を選択し,合理的な拡張幅を保持することです.隠された電力の損失を減らすと同時に初期投資を制御するのに役立ちます計画外の停電や 将来の費用のかかる再建です

HENTG POWERは,IECコンパクトサブステーション,IEEE/ANSIパッド搭載トランスフォーマーを含むEV充電インフラストラクチャのための統合トランスフォーマーと電力配送ソリューションを提供しています.MV スイッチ装置の統合防護の調整とプロジェクト特有のエンジニアリングサポート