Paano Binabawasan ng Bus Depot ang Peak-Charge ng 28% na may 240–720kW DC Flexible Charging Pile

Background ng Customer

Ang isang municipal transit operator sa rehiyon ng Rhine-Ruhr ay namamahala ng fleet ng 42 battery-electric bus at sumasaklaw sa humigit-kumulang 120,000 kilometro ng naka-iskedyul na serbisyo bawat buwan. Naka-base ang fleet sa iisang depot na itinayo noong 2019, kung saan na-install ang 30 fixed 120 kW DC charger para suportahan ang overnight at opportunity charging.

Ang pangunahing utos ng operator: panatilihin ang mga bus sa kalsada nang hindi bababa sa 16 na oras bawat araw, kasama ang mga peak period sa umaga at hapon. Nangangahulugan iyon na ang mga window ng pag-charge sa pagitan ng mga bloke ng serbisyo ay kasing-ikli ng 45 minuto. Masyadong mahigpit ang umiiral na layout ng fixed-charger para sa mga hadlang na ito sa pagpapatakbo.

Ang Hamon: Fixed Power, Fixed Rate, at Idle Charger

Ang bawat nakapirming 120 kW na charger ay itinalaga sa isang bus. Nang bumalik ang mga bus sa mga alon pagkatapos ng serbisyo sa umaga at gabi, maraming mga charger ang naupo habang ang isang pila ay nabuo sa mga aktibo. Ang isang bus na may 40% state of charge ay nangangailangan pa rin ng 1.5 oras sa isang 120 kW charger—napakahaba para sa 45 minutong layover.

Dahil ang grid connection ng depot ay limitado sa 600 kW ng sabay-sabay na pagkarga, ang pagdadala ng mas maraming kuryente sa bakuran ay mangangailangan ng isang bagong transpormer at isang mahabang proseso ng permit, na may tinantyang halaga na $180,000. Pansamantala, sinubukan ng operator ang dalawang solusyon:

• Manu-manong pag-iskedyul ng mga bus upang maiwasan ang pakikipagkumpitensya para sa kapangyarihan, na naantala ang mga oras ng pag-alis at nagpababa ng on-time na performance.
• Pinoprograma ang mga kasalukuyang charger upang limitahan ang output sa panahon ng peak demand, ngunit pinalawig lang ang mga oras ng pagsingil at iniwan ang mga bus na kulang ang singil para sa susunod na block.

Ang direktang kahihinatnan ay ang lumalaking tumpok ng alitan sa pagpapatakbo: pagpila, hindi nakuhang pag-alis, at buwanang mga singil sa demand na patuloy na umabot sa $24,000. Ang koponan ay nangangailangan ng isang charging architecture na maaaring iakma ang power allocation sa real time kung saan ito kinakailangan, hindi isang set ng mga nakapirming output.

Bakit ang 240–720kW DC Flexible Charging Pile

Sinuri ng operator ang dalawang alternatibo bago tumira sa Soutya 240–720 kW DC Flexible Charging Pile.

Ang unang alternatibo ay ang pagdaragdag ng pangalawang transformer at pag-deploy ng mas nakapirming 120 kW na mga charger. Ang diskarteng iyon ay mag-aalis ng pagpila ngunit mag-iiwan pa rin ng maraming charger na walang ginagawa sa kalagitnaan ng araw, at ang pag-upgrade ng grid lamang ay makakakain ng buong taunang badyet sa enerhiya.

Ang pangalawang alternatibo ay isang central high-power charger na may mechanical switch matrix na maaaring kumonekta sa isang bus sa isang pagkakataon. Nalutas nito ang problema sa pagbabahagi ng kuryente ngunit lumikha ng bagong bottleneck: ang isang solong pagkawala sa switch system ay magpapahinto sa buong depot.

Ang Soutya flexible charging pile ay namumukod-tangi sa tatlong dahilan:

• Dynamic na power allocation:Maaaring hatiin ng isang 600 kW unit ang output nito sa anim hanggang walong charging point, na nagbibigay sa bawat bus ng power na kailangan lang nito sa ngayon. Ang alokasyon ay nag-a-update sa real time nang walang manu-manong interbensyon.
• Modular scalability:Ang pile ay binuo mula sa mga mapagpapalit na power module. Kung ang fleet ay lumalaki, ang operator ay maaaring magdagdag ng mga module nang hindi pinapalitan ang buong unit.
• Walang kinakailangang pag-upgrade ng grid:Dahil ang pile ay maaaring magpatupad ng isang mako-configure na maximum na kabuuang pagkarga, umaangkop ito sa kasalukuyang 600 kW na koneksyon sa grid, na iniiwasan ang $180,000 na proyekto ng transformer.

Pagpapatupad: Phased Deployment at Dynamic Load Management

Nakumpleto ang proyekto sa loob ng anim na linggo, mula sa pagpirma ng kontrata hanggang sa ganap na operasyon. Ang pagpapatupad ay may apat na hakbang:

1. Survey ng site at pagmamapa ng layout.Ang koponan ay nag-mapa ng mga posisyon ng paradahan ng bus, mga ruta ng cable, at ang kasalukuyang kapasidad ng switchboard upang matukoy ang pinakamainam na bilang ng mga charging outlet sa bawat pile.
2. Pag-install ng apat na 600 kW pile,bawat isa ay na-configure na may walong konektor para sa kabuuang 32 charging point. Ang mga tambak ay inilagay sa pagitan ng mga hilera ng paradahan upang mabawasan ang mga haba at pagkalugi ng cable.
3. Pagsasama sa sistema ng pamamahala ng depot.Ang paglalaan ng kuryente ng pile ay naka-link sa database ng pag-iiskedyul ng sasakyan upang ang mga bus na may mas maagang oras ng pag-alis ay nakatanggap ng priyoridad na kapangyarihan.
4. Pagsasanay ng mga tauhan.Ang mga operator ng pagsingil ay sinanay sa pagbabasa ng mga graph ng paglalaan ng kuryente at kung ano ang gagawin sa bihirang kaso ng isang error sa koneksyon.

Isang mahalagang hamon ang lumitaw sa ikalawang linggo. Ang kasalukuyang electrical room ng depot ay hindi kayang tumanggap ng karagdagang surge protection at metering equipment na kinakailangan para sa mga bagong tambak nang walang maliit na reconfiguration. Ang isyu ay nalutas sa pamamagitan ng pag-install ng isang compact sub-distribution board at paglipat ng mga backup na electrical load sa ibang yugto—isang maliit na gawaing sibil na nagdagdag ng apat na araw sa iskedyul.

Mabibilang na Mga Resulta: Mas Mabilis na Pag-ikot, Mas Mababang Bayarin sa Demand, Mas Kaunting Pila

Ang data ng pagpapatakbo mula sa unang tatlong buwan ng pagtakbo sa Soutya flexible charging piles ay nagpakita ng masusukat na mga pagpapabuti sa kabuuan.

• Bumaba ng 38% ang oras ng pag-charge bawat bus.Bumaba ang average para sa 200 kWh na baterya mula 4.5 hours hanggang 2.2 hours, dahil ang pile ay maaaring mag-concentrate ng 240 kW sa isang bus kapag kalahating laman ang parking lot.
• Bumaba ng 28% ang mga singil sa peak demand,mula $24,000 hanggang $17,300 bawat buwan. Ang algorithm sa paglilimita sa pagkarga ng pile ay nagpapanatili ng kabuuang draw ng depot na mas mababa sa 600 kW threshold kahit na 20 bus ang nagcha-charge nang sabay-sabay.
• Ang paggamit ng pagsingil ay tumaas mula 47% hanggang 78%.Dahil flexible ang ruta ng kuryente, ang isang bus na darating ng 2:00 pm ay maaaring mag-charge nang buong lakas habang naghihintay ang isang bus na nakaiskedyul na umalis ng 6:00 pm.
• Ang $180,000 grid upgrade ay naiwasan.Ang halaga ng proyekto, kabilang ang apat na tambak at pag-install, ay umabot sa humigit-kumulang $96,000, ibig sabihin, ang panahon ng pagbabayad ay higit sa isang taon batay sa pagtitipid sa demand-charge lamang.

Ang mas malawak na epekto ay nakikita sa pagsunod sa iskedyul: ang bilang ng mga bus na umaalis sa depot na may mas mababa sa 90% na state of charge ay bumaba mula 12 hanggang 2 bawat linggo, at ang on-time na rate ng pag-alis ng fleet ay bumuti mula 92% hanggang 98%.

Testimonial ng Kliyente

Inilagay ito ng manager ng pagpapatakbo ng depot sa mga simpleng termino:

"Ang flexible pile ay hindi naghahatid ng mas mabilis na singil; ito ay nagbibigay sa amin ng kontrol sa aming iskedyul. Hindi ko na kailangang magpasya kung aling bus ang unang mag-charge. Ang kuryente ay napupunta kung saan ito kinakailangan, at iyon ay nagbago sa paraan ng aming buong shift plan."

Idinagdag ng isa pang superbisor sa pagpapanatili: "Ang modular na disenyo ay nangangahulugan na maaari naming i-upgrade ang kapasidad nang hindi natatanggal ang umiiral na pag-install. Iyon ay hindi posible sa aming mga lumang fixed unit."

Mga Aralin para sa Iba pang Fleet at Charging Operator

Tatlong maaaring replicable na aral ang lumitaw mula sa proyektong ito:

1. Itugma ang configuration ng pile sa aktwal na mga iskedyul ng bus, hindi maximum power.Itinuring ng depot ang isang 720 kW na modelo, ngunit ang 600 kW na mga unit na may 32 outlet ay mas angkop sa pag-ikot ng bus at mas mura. Ang pag-unawa sa peak overlap ng mga oras ng pagbalik ay mas mahalaga kaysa sa pagbili ng pinakamalaking posibleng unit.
2. Gamitin ang power allocation algorithm mula sa unang araw.Ang factory default ay nakatakda para sa isang generic na senaryo. Ang pagganap ng depot ay bumuti lamang pagkatapos nilang i-configure ang mga priyoridad sa paglalaan upang tumugma sa mga oras ng pag-alis at estado ng pag-charge ng baterya.
3. Magplano para sa paglaki ng fleet sa pamamagitan ng pagpili ng isang modular unit.Kung magdaragdag ang operator ng isa pang 10 bus, maaari silang magpasok ng karagdagang mga power module sa mga umiiral nang tambak. Ang isang nakapirming charger ay mangangailangan ng isang buong bagong pag-install at isa pang koneksyon sa grid.

Ang pinakamalaking sorpresa para sa koponan ay kung paano naapektuhan ng pagbabago sa gawi sa pagsingil ang kanilang pangkalahatang mga operasyon. Ang paglipat mula sa isang fixed power model patungo sa isang demand-driven ay nakatipid ng pera, pinahusay ang on-time na performance, at inalis ang pang-araw-araw na pinagmumulan ng stress ng staff.

Mga sanggunian

Para sa mga operator na sinusuri ang DC flexible charging piles, ang mga sumusunod na pamantayan sa industriya ay nagbibigay ng kapaki-pakinabang na konteksto sa kaligtasan at pagganap:

• EN 50620:2017 – Mga de-koryenteng cable para sa pag-charge ng mga de-koryenteng sasakyan, pagtukoy sa flexibility ng cable, paglaban sa panahon, at mga kinakailangan sa boltahe para sa 0.6/1 kV DC system.
• IEC 62196 Series – Mga plug, socket-outlet, at connectors ng sasakyan para sa conductive charging ng mga de-koryenteng sasakyan, na sumasaklaw sa parehong mga kinakailangan sa interface ng AC at DC (kabilang ang CCS at CHAdeMO).
• UL 1699B – Photovoltaic (PV) DC Arc-Fault Circuit Protection, isang reference para sa DC arc-fault detection method na ginagamit sa high-power DC charging system.