Jak wybór kompaktowej podstawy wpływa na rentowność stacji ładowania pojazdów elektrycznych

Wskazówka techniczna.

Praktyczna logika rozmiarowania, scenariusze zastosowań i wytyczne wdrożeniowe

Przygotowany przez HENTG POWER

Transformacja mocy · inteligentniejsza dystrybucja

W niniejszym przewodniku wyjaśniono kluczowe zasady wyboru, obliczenia pojemności, scenariusze zastosowań i procedury wdrożenia dla podstacji ładowania pojazdów elektrycznych.podejmujemy wybór kompaktowych podstacji jako część zintegrowanego rozwiązania dystrybucji energii, a nie tylko jako indywidualny zakup urządzeń.

Wraz z rozwojem sieci ładowania w miastach i z dalszym wzrostem liczby użytkowników pojazdów elektrycznych, prywatnie opracowane stacje ładowania stają się atrakcyjną okazją inwestycyjną.wielu inwestorów początkowo skupia się na wynajęciu gruntów, zakup ładowarek i prognozy ruchu, z pominięciem kompaktowej podstawy, mniej widocznej, ale istotnej części całej operacji.

Problemy pojawiają się często dopiero po rozpoczęciu budowy: niewystarczająca pojemność transformatora, rozmiary obudowy, które nie pasują do miejsca budowy, lub opóźnienia w zatwierdzaniu urządzeń użytkowych.wymiana sprzętu, a zakłócenia harmonogramu mogą szybko podważyć pierwotny model finansowy.

W przeciwieństwie do zwykłego sprzętu dystrybucyjnego w budynku, podstawa ładowania pojazdów elektrycznych łączy trzy systemy krytyczne:

• Sieć energetyczna
• Transformator i system dystrybucji MV/LV
• Urządzenia do ładowania pojazdów elektrycznych

W związku z tym wybór nie powinien opierać się wyłącznie na całkowitej mocy płytki z nazwą ładowarek.przyszła ekspansja, a także lokalne standardy muszą być uwzględnione.

1. Rzeczywiste obciążenie jest podstawą wyboru transformatora

Częstym błędem jest pomnożenie mocy znamionowej jednego punktu ładowania przez całkowitą liczbę ładowarek i wybór transformatora bezpośrednio na podstawie wyniku.Metoda ta rzadko odzwierciedla rzeczywistą pracę stacji ładowania.

Prywatne pojazdy, autobusy, floty dostawcze i ciężkie ciężarówki mają różne wzory ładowania.W związku z tym przy szacowaniu rzeczywistego zapotrzebowania szczytowego należy zastosować współczynnik równoczesności lub różnorodności..

Przykład ilustrujący: wspólnotowa stacja ładowania

Przyjrzyjmy się wspólnej stacji ładowania wyposażonej w dwanaście szybkich ładowarek prądu stałego o mocy 120 kW:

Ponieważ nie wszystkie pojazdy mogą ładować się jednocześnie przy pełnej mocy w godzinach szczytowych wieczorów, stacja nie wymaga automatycznie transformatora o mocy 1600 kVA.

W ostatecznej klasyfikacji transformatora należy również uwzględnić współczynnik mocy, obciążenia pomocnicze, wydajność ładowarki, właściwości harmonijne, temperaturę otoczenia, oczekiwany wzrost obciążenia,i pojemność połączenia zatwierdzona przez przedsiębiorstwo.

Stacje samochodowe i stacje ładowania ciężkich pojazdów różnią się

Stacje ładowania dla floty i ciężkich pojazdów ciężarowych mają na ogół znacznie wyższy współczynnik równoczesności niż stacje ładowania dla samochodów osobowych.

Pojazdy logistyczne często przyjeżdżają w partiach wieczorem lub wczesnym rankiem i mogą pozostawać podłączone do ładowarek o dużej mocy przez dłuższy czas.współczynnik równoczesności może osiągnąć 0.80 ‰ 0.90Dwie stacje z taką samą liczbą ładowarek mogą zatem wymagać bardzo różnych mocy transformatora w zależności od typu pojazdu i harmonogramu pracy.

Po pierwsze, ograniczenie łącza

Operator sieci dystrybucyjnej zazwyczaj zatwierdza maksymalną pojemność połączenia.Projektant nie może zainstalować nieograniczonej mocy transformatora bez zatwierdzenia sieciDlatego też przed zakończeniem budowy stacji podłącza kompaktowej należy zakończyć uzyskanie oficjalnego zatwierdzenia połączenia i potwierdzenie poziomu napięcia wejściowego.

Unikaj zarówno nadmiaru, jak i niedostateczności

Pojemność transformatora wyrażona jest w kVA, natomiast moc ładowarki jest zwykle wyrażona w kW. W przeliczeniu należy uwzględnić współczynnik mocy i ogólne marże konstrukcyjne systemu.

Zbyt duży transformator zwiększa:

• Początkowe koszty wyposażenia
• Wymogi dotyczące podstaw cywilnych
• Koszty urządzeń przełącznikowych i kabli
• Straty bez obciążenia
• Koszty utrzymania

Niewielki transformator może zmusić ładowarki do zmniejszenia mocy w okresach szczytu.Celem nie jest wybór największego możliwego transformatora, ale w celu określenia najbardziej ekonomicznej klasyfikacji, która może bezpiecznie wspierać rzeczywisty profil operacyjny.

2. Dwie główne konfiguracje kompaktowych podstacji

Projekty ładowania pojazdów elektrycznych powszechnie wykorzystują albo prefabrykowaną kompaktową podstawę typu IEC, często zwaną podstawą kompaktową w stylu europejskim, albo rozwiązanie zamontowane na podłodze w stylu IEEE/ANSI.

Najodpowiedniejsza konfiguracja zależy od lokalnego standardu sieci, wymagań użyteczności publicznej, układu terenu, strategii konserwacji i budżetu.HENTG POWER może dostarczyć kompaktowe podstacje IEC specyficzne dla danego projektu oraz rozwiązania przekształtników IEEE/ANSI z skoordynowanym przełączeniem MV, transformator, ochrona i systemy dystrybucji LV.

Podstawa kompaktowa w stylu europejskim

Kompaktna podstacja europejskiego typu zawiera zazwyczaj trzy wyraźnie oddzielone sekcje:

• Kompact urządzeń przełącznikowych średniego napięcia
• Kompact transformatora
• Kompact dystrybucyjny niskiego napięcia

Konstrukcja w przedziale zapewnia jasne obszary eksploatacji i konserwacji oraz umożliwia osobną inspekcję urządzeń MV, transformatorów i LV.

Jego zaletami są:

• Wyraźne oddzielenie funkcjonalne
• Wygodny dostęp do obsługi
• Elastyczne konfiguracje MV i LV
• Łatwiejsza wymiana standaryzowanych komponentów
• Większa zdolność dostosowania do złożonych wymagań w zakresie ochrony i pomiaru

Głównymi wadami są większy zasięg, bardziej rozległe prace budowlane i zwykle wyższe koszty początkowe niż kompaktowy układ mocowany na podkładce o podobnej klasyfikacji.

Ta konfiguracja jest często odpowiednia do:

• Miasteczkowe stacje ładowania przy drodze
• Kompleksy handlowe
• Podziemne parkingi
• Publiczne węzły ładowania
• Projekty wymagające wielu obwodów podsycających LV
• Miejsca z rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi dostępu do obsługi

W przypadku instalacji podziemnych lokalne przepisy przeciwpożarowe mogą wymagać zastosowania transformatora typu suchego, specjalnej wentylacji, konstrukcji odpornej na ogień lub dodatkowych środków ochrony.

Rozwiązanie w stylu amerykańskim

Transformator w stylu amerykańskim z podkładką zintegrowany z transformatorem i podstawowymi elementami przełącznikowymi lub zabezpieczającymi w kompaktowej, odpornej na manipulacje obudowie.jego zasięg może być znacznie mniejszy niż w konwencjonalnej, kompaktowej podstawie europejskiego typuMoże również zmniejszyć wymagania dotyczące fundamentów i uprościć instalację na miejscu.

Jego zaletami są:

• Kompaktny odcisk
• Obniżone wymagania w zakresie budownictwa cywilnego
• Krótszy czas instalacji
• Odpowiednia konfiguracja zewnętrzna
• Kosztowo efektywny, znormalizowany projekt
• Kompatybilność z systemami podania pętli lub zasilaczami radialnymi

Jest on powszechnie stosowany w:

• Parki logistyczne
• Obszary obsługi drogowej
• Centrum ładowania na zewnątrz
• Obiekty przemysłowe
• Sieci dystrybucyjne w Ameryce Północnej i Ameryce Środkowej

Przestrzeń konserwacyjna jest zazwyczaj ograniczona, dlatego inspekcja usterek i wymiana części wymagają dokładniejszego planowania.bariery, interfejsy z martwym frontem i konstrukcja odporna na manipulacje powinny być włączone.

Poziom ochrony obudowy

Wymagana klasyfikacja obudowy zależy od lokalnych norm, specyfikacji użytkowych, warunków instalacji i wyposażenia wewnętrznego.IP33 jest często traktowany jako podstawowy poziom odniesienia, natomiast IP44 lub wyższa ocena specyficzna dla danego projektu może być preferowana w obszarach o dużym opadaniu deszczu, wysokiej wilgotności, pyłu, natrysku soli lub ekspozycji na wybrzeże.

HENTG POWER może skonfigurować ochronę obudowy, wentylację, działanie przeciwkorodowe,Projekty w zakresie zarządzania środowiskiem w zależności od lokalizacji projektu, zamiast stosować jedno standardowe zamknięcie do każdego obiektu.

3. Obliczenia mocy dla typowych scenariuszy pobierania opłat

Sprawa 1: Stacja ładowania samochodów osobowych Wspólnoty

Na terenie zakładu zaplanowano osiem ładowarek prądu stałego o mocy 120 kW, a przedsiębiorstwo zatwierdziło maksymalną moc podłączenia wynoszącą 1000 kVA.

Ponieważ 657 kVA nie jest wspólnym standardem mocy, można wybrać kompaktową podstawę o mocy 800 kVA w stylu europejskim.

Ta konfiguracja zapewnia rozsądny margines pracy.ograniczona przyszła rozbudowa ładowarki może być możliwa bez wymiany całej podstawy, z zastrzeżeniem faktycznych danych operacyjnych i zatwierdzenia użytkowego.

Przypadek 2: Podmiejska logistyka i centrum ładowania ciężarówek

Projekt obejmuje dziesięć ładowarek prądu stałego o dużej mocy 250 kW.

Jedną z możliwych konfiguracji są dwa transformery z podkładkami o mocy 1,250 kVA lub kompaktowe podstacje.

W porównaniu z jednym dużym transformatorem układ z dwoma transformatorami może oferować:

• Łatwiejszy transport i podnoszenie
• Większa elastyczność w obsłudze
• Lepsze zarządzanie ładunkami etapowymi
• Częściowa eksploatacja stacji podczas utrzymania jednej jednostki
• Zmniejszone ryzyko całkowitego przerwania dochodów

Jeżeli transformatory działają równolegle na wspólnym pociągu, należy odpowiednio skoordynować ich współczynnik napięcia, grupę wektorów, impedancję, pozycję kranu, ochronę i właściwości podziału obciążenia.Można również rozważyć sekcjonalny autobus LV, gdy ciągłość operacyjna jest ważniejsza niż pełna operacja równoległa..

Przypadek 3: podziemna stacja ładowania w kompleksie handlowym

Podmiotowy parkingiem zaplanowano sześć ładowarek prądu stałego o mocy 75 kW. Przybycia pojazdów są stosunkowo rozproszone i stosuje się współczynnik równoczesności 0,50.

Kompaktowa podstacja o mocy 315 kVA może być odpowiednia, z zastrzeżeniem lokalnych przepisów i wymaganego typu transformatora.Podczas gdy oddzielne przedziały i skoordynowane wentylacje mogą zmniejszyć ryzyko cieplne w zamkniętych pomieszczeniach.

Po ustaleniu klasyfikacji transformatora należy również sprawdzić liczbę i pojemność obwodów wyjściowych LV.Odpowiednie podkładki zapasowe mogą znacząco ułatwić przyszłe dodanie ładowarki i zmniejszyć potrzebę wymiany całej centralki LV.

4Szczegóły mające wpływ na długoterminową działalność

Zarządzanie cieplne

Żywotność transformatora i dostępność stacji ładowania są bezpośrednio związane z wydajnością termiczną.ochrona przed wysoką temperaturą może działać i powodować przerywane wyłączenia ładowarki.

Podstawy zewnętrzne mogą korzystać z naturalnych szybek wentylacyjnych, natomiast w przypadku projektów o gorącym klimacie można dodać wentylację wymuszonym powietrzem.projekt wentylacji podstacji musi być skoordynowany z systemem wentylacji budynku lub garażu.

HENTG POWER ocenia temperaturę otoczenia, promieniowanie słoneczne, wysokość, wymiary obudowy, straty transformatorów i wymagania w zakresie wentylacji przy opracowywaniu projektowego projektu termicznego.

Kable, pręty i urządzenia przełącznikowe

Rozmiary kabli, prętów, wyłączników i urządzeń ochronnych należy wybrać w zależności od rzeczywistego obciążenia transformatora i ładowarki.

Zmniejszenie kosztów poprzez stosowanie niewystarczających rozmiarów przełączników LV lub sztabów może powodować długotrwałe problemy z przegrzaniem i starzeniem się izolacji.Problemy te mogą nie pojawiać się podczas początkowego uruchamiania, ale mogą powodować częste uszkodzenia i zwiększone koszty utrzymania po kilku latach eksploatacji.

W specyfikacjach projektu należy zatem wymagać:

• Komponenty od renomowanych, zatwierdzonych przez projekt producentów
• Zgodność z obowiązującymi normami IEC, IEEE, ANSI, UL, CSA lub lokalnymi normami
• Zweryfikowana zdolność do przetrwania zwarcia
• Odpowiednia selektywność i koordynacja zabezpieczeń w przypadku awarii
• Wystarczająca pojemność prądu prądu w pręcie
• Weryfikacja wzrostu temperatury
• Odpowiednia przestrzeń końcowa kabli

Przyszła ekspansja

Wiele stacji ładowania dodaje nowych ładowarek po trzech do pięciu latach eksploatacji.rezerwacji około 15%~20% pojemności i wystarczających obwodów wyjściowych LV może wydłużyć żywotność stacji.

Dodatkowy koszt początkowy jest zazwyczaj znacznie niższy niż łączny koszt:

• Wymiana całego transformatora lub podstacji
• Odbudowa bazy cywilnej
• Wymiana kabli MV i LV
• Modyfikacja urządzeń rozdzielczych
• Powtarzanie procedur zatwierdzania użytkowania
• Zawieszenie pracy stacji podczas przebudowy

Odległość od punktu połączenia sieci

Odległość między kompaktową podstacją a punktem podłączenia urządzeń użyteczności publicznej wpływa również na koszty i efektywność projektu.koszty instalacji i wykopalisk, spadek napięcia, straty mocy i złożoność koordynacji ochrony.

Jeżeli jest to praktyczne, kompaktowa podstacja powinna być umieszczona w pobliżu zatwierdzonego punktu podłączenia MV przy jednoczesnym zapewnieniu bezpiecznego dostępu, wolnych miejsc dla pojazdów, kanalizacji, wentylacji i przestrzeni konserwacyjnej.

5Proces wdrożenia: od zastosowania sieci do energetyzacji

1. Potwierdzenie warunków połączenia Przedstawić wstępny układ stacji ładowania i szacunkowe zapotrzebowanie lokalnemu operatorowi sieci komunalnej lub dystrybucyjnej.metoda podłączenia, wymagania pomiarowe, wymagania ochrony i punkt interfejsu urządzenia użytkowego.
2. Przeprowadzenie badania terenuW celu zapewnienia odpowiedniej kontroli w zakresie bezpieczeństwa i bezpieczeństwa, należy zapewnić, aby urządzenia były w pełni zabezpieczone przed zanieczyszczeniem.i warunków środowiskowychBadanie określa, czy kompaktowa podstacja IEC, rozwiązanie montowane na podkładce, układ typu suchego lub zamek dostosowany do potrzeb jest najbardziej odpowiedni.
3. Obliczenie rzeczywistego obciążenia ładowania¢ Przegląd układu ładowarki, moc znamionowa, typ pojazdu, harmonogram ładowania, współczynnik jednoczesności, obciążenia pomocnicze, współczynnik mocy, harmoniki i oczekiwana przyszła ekspansja.Użyj tych czynników do określenia klasyfikacji transformatora, liczba transformatorów, urządzenia przełącznikowe MV, obwody LV, klasyfikacja obudowy, metoda wentylacji, ochrona i układ pomiarowy.
4. Przygotowanie i przedłożenie rysunków technicznych Producent powinien przygotować rysunek ogólnego układu, rysunek pojedynczej linii, rysunek fundamentów, plan wejścia kabli, arkusze danych urządzeń i konfigurację zabezpieczeń.Przed rozpoczęciem produkcji należy przekazać te dokumenty konsultantowi energetycznemu i projektuHENTG POWER wspiera zespoły projektowe w zakresie potwierdzenia danych technicznych, rozwoju SLD i GA, wyboru komponentów, przeglądu dokumentów i dostosowania inżynierii podstacji.
5. Zainstalować, przetestować i uruchomićPo dostarczeniu, podnieść sprzęt na miejsce, zakończyć połączenie kabli, przeprowadzić testy i uruchomić.

Typowe działania związane z uruchamianiem obejmują:

• Inspekcja mechaniczna
• Zakończenie kabla
• Badanie izolacji
• Weryfikacja ustawień zabezpieczeń
• Badania transformatorów
• Kontrole funkcjonalne
• Badanie systemu łączności
• Inspekcja urządzeń użytkowych
• Końcowe zasilanie sieci

Wśród wszystkich etapów projektu dwa najważniejsze etapy to zatwierdzenie połączenia i zatwierdzenie rysunku technicznego.Wspólne udostępnianie proponowanych parametrów transformatora i podstacji przedsiębiorstwu energetycznemu na wczesnym etapie może znacznie skrócić cykl zatwierdzania i wspierać terminowe uruchomienie.

Wniosek

Długoterminowa rentowność stacji ładowania pojazdów elektrycznych opiera się na wielu szczegółach inżynieryjnych.nie można wybrać kompaktowej podstawy poprzez dopasowanie tylko jednej klasyfikacji transformatora do całkowitej pojemności ładowarki.

Prawidłowe rozwiązanie wymaga równowagi między:

• Warunki podłączenia
• Rzeczywisty szczyt popytu
• Pojazd i wzory ładowania
• Ograniczenia lokalizacji
• Warunki środowiska
• Strategia utrzymania
• Wymagania dotyczące przyszłej ekspansji
• Stosowane normy techniczne

Zalecane podejście polega na ustaleniu najpierw realistycznego szczytowego zapotrzebowania, wyborze odpowiedniej konfiguracji podstacji dla danego obiektu i zarezerwowaniu rozsądnego marginesu rozszerzenia.Pomaga to kontrolować początkową inwestycję przy jednoczesnym zmniejszeniu ukrytych strat energii, obniżenie mocy ładowarki, nieplanowane wyłączenia i kosztowna przyszła rekonstrukcja.

HENTG POWER dostarcza zintegrowane rozwiązania w zakresie transformatorów i dystrybucji energii dla infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych, w tym kompaktowe podstawy IEC, transformatory IEEE/ANSI,Integracja urządzeń rozdzielczych MV, systemów dystrybucji LV, koordynacji ochrony i wsparcia inżynieryjnego dla poszczególnych projektów.