Kuidas bussidepoo 240–720 kW võimsusega alalisvoolu paindliku laadimiskuhjaga tipp-laadimiskulusid 28% võrra vähendab

Kliendi taust

Reini-Ruhri piirkonna munitsipaaltransiidioperaator haldab 42 aku-elektribussist koosnevat autoparki ja katab iga kuu ligikaudu 120 000 kilomeetrit regulaarset teenust. Autopark asub ühes 2019. aastal ehitatud depoos, kuhu paigaldati 30 fikseeritud 120 kW alalisvoolulaadijat, et toetada öö- ja võimalusel laadimist.

Käitaja põhiülesanne: hoida busse teel vähemalt 16 tundi päevas, sealhulgas hommikune ja pärastlõunane tippaeg. See tähendas, et teenindusplokkide vahelised laadimisaknad olid nii lühikesed kui 45 minutit. Olemasolev fikseeritud laadija paigutus osutus nende tööpiirangute jaoks liiga jäigaks.

Väljakutse: fikseeritud võimsus, fikseeritud kiirused ja tühikäigulaadijad

Iga fikseeritud 120 kW laadija määrati ühele siinile. Kui bussid pärast hommikust ja õhtust sõitu lainetena tagasi tulid, jäid paljud laadijad jõude, aktiivsete juurde tekkis järjekord. 40% laetud buss vajas siiski 1,5 tundi 120 kW laadijaga – liiga kaua 45-minutilise vaheaja jaoks.

Kuna depoo võrguühendus oli piiratud 600 kW samaaegse koormusega, oleks hoovi suurema võimsuse toomine nõudnud uut trafot ja pikka loamenetlust, mille hinnanguline maksumus on 180 000 dollarit. Vahepeal proovis operaator kahte lahendust:

• Busside käsitsi ajastamine, et vältida võimsuse pärast võistlemist, mis lükkas väljumisajad edasi ja vähendas õigeaegset jõudlust.
• Olemasolevate laadijate programmeerimine piirama võimsust tippnõudluse ajal, kuid see pikendas laadimisaegu ja jättis bussid järgmise ploki jaoks alalaadituks.

Otsene tagajärg oli kasvav kuhjaga töötamise hõõrdumine: järjekorrad, ärajäänud väljumised ja igakuised nõudluse tasud, mis ulatusid pidevalt 24 000 dollarini. Meeskond vajas laadimisarhitektuuri, mis suudaks kohandada võimsuse jaotamist reaalajas vastavalt vajadusele, mitte fikseeritud väljundite komplekti.

Miks 240–720 kW alalisvoolu paindlik laadimispakk

Operaator hindas kahte alternatiivi, enne kui asus Soutya 240–720 kW alalisvoolu paindlikule laadimisvaiale.

Esimene alternatiiv oli teise trafo lisamine ja 120 kW fikseeritud laadijate kasutuselevõtt. Selline lähenemine välistaks järjekorra, kuid jätaks paljud laadijad keset päeva jõude ja ainuüksi võrgu uuendamine sööks ära kogu aastase energiaeelarve.

Teiseks alternatiiviks oli mehaanilise lülitusmaatriksiga tsentraalne suure võimsusega laadija, mis suudab ühendada ühe siini korraga. See lahendas energia jagamise probleemi, kuid tekitas uue kitsaskoha: lülitisüsteemi üks katkestus peataks kogu depoo.

Soutya paindlik laadimisvaia paistis silma kolmel põhjusel:

• Dünaamiline võimsuse jaotamine:Üks 600 kW võimsusega seade võib jagada oma väljundi kuue kuni kaheksa laadimispunkti vahel, andes igale siinile ainult seda võimsust, mida ta hetkel vajab. Jaotust värskendatakse reaalajas ilma käsitsi sekkumiseta.
• Modulaarne mastaapsus:Vaia on ehitatud vahetatavatest toitemoodulitest. Kui autopark kasvab, saab operaator lisada mooduleid kogu seadet välja vahetamata.
• Võrgu uuendamine pole vajalik:Kuna vaia suudab jõustada konfigureeritava maksimaalse kogukoormuse, mahub see olemasolevasse 600 kW võrguühendusse, vältides 180 000 dollari suurust trafoprojekti.

Rakendamine: etapiviisiline juurutamine ja dünaamiline koormuse haldamine

Projekt viidi lõpule kuue nädala jooksul alates lepingu allkirjastamisest kuni täieliku kasutuselevõtuni. Rakendamisel oli neli etappi:

1. Asukoha uuring ja paigutuse kaardistamine.Meeskond kaardistas busside parkimiskohad, kaablite marsruudid ja olemasoleva elektrikilbi võimsuse, et määrata optimaalne laadimispunktide arv hunniku kohta.
2. Nelja 600 kW vaia paigaldamine,igaüks on konfigureeritud kaheksa pistikuga kokku 32 laadimispunkti jaoks. Vaiad paigutati parkimisridade vahele, et minimeerida kaabli pikkust ja kadusid.
3. Integratsioon depoo haldussüsteemiga.Vaia võimsusjaotus seoti sõidukite sõiduplaanide andmebaasiga, nii et varasemate väljumisaegadega bussid said eelisvõimsuse.
4. Personali koolitus.Laadimisoperaatoreid koolitati võimsuse jaotamise graafikute lugemiseks ja selle kohta, mida teha harvadel ühendusevea korral.

Teisel nädalal kerkis esile peamine väljakutse. Depoo olemasolev elektriruum ei mahutanud ilma väikese ümberseadistamata uute vaiade jaoks vajalikku lisapingekaitset ja mõõteseadmeid. Probleem lahendati kompaktse alamjaotuskilbi paigaldamisega ja varuelektrikoormuse viimisega teise faasi – see oli väike ehitustöö, mis lisas graafikusse neli päeva.

Kvantifitseeritavad tulemused: kiiremad toimingud, madalamad nõudluse tasud, vähem järjekordi

Soutya paindlike laadimisvaiade esimese kolme kuu tööandmed näitasid mõõdetavat paranemist.

• Laadimisaeg bussi kohta vähenes 38%.200 kWh aku keskmine langes 4,5 tunnilt 2,2 tunnile, sest kui parkla oli pooltühi, suutis hunnik ühele bussile koondada 240 kW.
• Tippnõudluse tasud langesid 28%.24 000 dollarilt 17 300 dollarini kuus. Vaia koormust piirav algoritm hoidis depoo kogutarbimise alla 600 kW künnise isegi siis, kui laadis korraga 20 bussi.
• Laadimiskasutus tõusis 47%-lt 78%-le.Kuna toide on suunatud paindlikult, saab kell 14.00 saabuv buss laadida täisvõimsusel, samal ajal kui kell 18.00 väljuv buss ootab oma järjekorda.
• 180 000 dollari suurust võrguuuendust välditi.Projekti maksumus, sealhulgas neli vaia ja paigaldus, ulatus ligikaudu 96 000 dollarini, mis tähendab, et tasuvusaeg oli üle ühe aasta, tuginedes ainuüksi nõudmiskulude kokkuhoiule.

Laiem mõju ilmnes graafikust kinnipidamises: depoost alla 90% laenguga väljuvate busside arv langes 12-lt 2-le nädalas ning lennukipargi õigeaegse väljumise määr paranes 92%-lt 98%-le.

Kliendi iseloomustus

Depoo operatiivjuht sõnastas selle lihtsalt:

"Paindlik hunnik ei anna kiiremat laadimist; see annab meile tagasi kontrolli oma graafiku üle. Ma ei pea enam otsustama, milline buss saab esimesena laadida. Toide läheb sinna, kus seda vajatakse, ja see on muutnud kogu meie vahetuste plaani."

Teine hooldusinspektor lisas: "Modulaarne konstruktsioon tähendab, et saame suurendada võimsust ilma olemasolevat paigaldist välja rebimata. See ei olnud meie vanade fikseeritud seadmetega võimalik."

Õppetunnid teistele laevastiku- ja laadimisoperaatoritele

Sellest projektist saadi kolm korratavat õppetundi:

1. Sobitage vaia konfiguratsioon tegelike bussigraafikutega, mitte maksimaalse võimsusega.Depoos käsitleti 720 kW mudelit, kuid 600 kW 32 väljalaskeavaga agregaadid sobivad bussi pöörlemissagedusega paremini ja maksavad vähem. Tagastusaegade tipptaseme kattuvuse mõistmine on väärtuslikum kui võimalikult suure ühiku ostmine.
2. Kasutage võimsuse jaotamise algoritmi alates esimesest päevast.Tehase vaikeseade on määratud üldise stsenaariumi jaoks. Depoo jõudlus paranes alles pärast seda, kui nad konfigureerisid jaotamise prioriteedid, et need vastaksid väljumisaegadele ja aku laetuse olekule.
3. Planeerige autopargi kasvu, valides moodulüksuse.Kui operaator lisab veel 10 bussi, saab ta olemasolevatesse vaiadesse sisestada täiendavaid toitemooduleid. Fikseeritud laadija nõuaks täiesti uut paigaldust ja teist võrguühendust.

Meeskonna suurim üllatus oli see, kuidas laadimiskäitumise muutus nende üldist tegevust mõjutas. Üleminek fikseeritud võimsusega mudelilt nõudluspõhisele säästis raha, parandas õigeaegset jõudlust ja kaotas töötajate igapäevase stressiallika.

Viited

Alalisvoolu paindlikke laadimisvaiusid hindavate operaatorite jaoks pakuvad järgmised tööstusstandardid kasulikku konteksti ohutuse ja jõudluse kohta:

• EN 50620:2017 – Elektrikaablid elektrisõidukite laadimiseks, mis määratlevad kaabli paindlikkuse, ilmastikukindluse ja pinge nõuded 0,6/1 kV alalisvoolusüsteemidele.
• IEC 62196 seeria – pistikud, pistikupesad ja sõiduki pistikud elektrisõidukite juhtivaks laadimiseks, mis katab nii vahelduv- kui alalisvooluliidese nõuded (sh CCS ja CHAdeMO).
• UL 1699B – fotogalvaaniline (PV) alalisvoolu kaartõrkekaitse, viide alalisvoolu kaarrikke tuvastamise meetoditele, mida kasutatakse suure võimsusega alalisvoolu laadimissüsteemides.