Первая зима после перехода автопарка на электромобили – вот чему многие операторы учатся на собственном горьком опыте. В 6 утра диспетчер открывает депо, и треть грузовиков оказывается разряженной. Зарядные устройства работают. Электричество подключили. Но каждый водитель подключился к зарядке, как только вернулся, одновременно было подключено двадцать устройств, трансформатор сработал, зарядные устройства начали снижать мощность друг друга, и ни у кого не получилось полностью зарядить батарею.
Вы купили быстрые зарядные устройства постоянного тока, а не медленные зарядные устройства переменного тока. Почему же их всё ещё недостаточно?
Потому что ночная зарядка на станции никогда не была проблемой оборудования. Это проблема планирования. У вас есть только одно восьмичасовое окно в сутки и один трансформатор. Пока вы не решите эти два ограничения, увеличение количества зарядных устройств только усугубит проблему.
1. Сначала посчитайте: сколько энергии на самом деле требуется за одну ночь?
Наиболее распространенная причина сбоев в работе зарядных станций в сервисных центрах — покупка зарядных устройств до сборки модели. Все просто: три шага.
Энергопотребление на один грузовик в день = суточный пробег × потребление энергии на километр. Для перевозки грузов на легком логистическом фургоне, проезжающем 150 км в день со скоростью 0,35 кВт⋅ч/км, требуется около 52 кВт⋅ч.
Суточная потребность автопарка = потребление электроэнергии одним грузовиком × размер автопарка. Сорок грузовиков означают примерно 2100 кВт⋅ч в сутки..
Требуемая мощность зарядки = общая потребность ÷ эффективное время зарядки. За восемь часов, после подключения и отключения от сети, а также с учетом снижения емкости батареи в конце цикла зарядки, остается около шести полезных часов. 2100 кВт·ч ÷ 6 часов ≈ 350 кВт средней мощности.
Это ваш минимальный показатель. Прежде чем обращаться к конкретному поставщику зарядных устройств, введите в формулу свои собственные показатели пробега и потребления.
2. Пример решения задачи, где вы можете подставить свои собственные числа.
Возьмем, к примеру, компанию среднего размера, занимающуюся доставкой посылок: 30 фургонов, средний суточный маршрут 180 км, 0,4 кВт·ч/км. Это 72 кВт·ч на один фургон, итого 2160 кВт·ч на весь автопарк за ночь.
Шесть полезных часов зарядки означают, что депо потребляет в среднем около 360 кВт электроэнергии. Без планирования фургоны возвращаются между 18:00 и 21:00, и все подключаются к зарядке по прибытии, поэтому реальная пиковая нагрузка может достигать 550–600 кВт. Трансформатор должен быть рассчитан на такой пик. При использовании системы управления зарядкой в ночное время одинаковая энергия распределяется по всему временному интервалу, пиковая нагрузка снижается примерно до 400 кВт, и трансформатор мощностью 500 кВА, который уже находится на месте, обычно может обеспечить зарядку всего автопарка.
Разница между требуемой мощностью в 600 кВт и 400 кВт не является чисто теоретической. Модернизация трансформаторов обходится очень дорого и занимает много времени. Во многих случаях программное обеспечение для планирования обходится дешевле, чем позволяет избежать модернизации трансформатора.
3. Два ограничения: временной интервал и пропускная способность сети.
Первое ограничение — время. Грузовики возвращаются в 8 вечера, уезжают в 6 утра. Десять часов на бумаге, восемь — на практике. Чтобы уложиться в отведенное время, нужно либо увеличить мощность, либо сократить время простоя. Третьего варианта нет.
Второе ограничение — это электросеть. Номинальная мощность зарядного устройства не является максимально допустимой; пределом является трансформатор. Десять зарядных устройств мощностью 60 кВт в сумме дают 600 кВт, но трансформатор депо может иметь номинальную мощность всего 400 кВА. Если запустить все устройства на полную мощность одновременно, трансформатор перегрузится. Это не проблема зарядных устройств, это проблема подключения к сети, а модернизация сети обычно занимает месяцы и является серьезной статьей расходов в бюджете.
В двух словах, зарядка на складе — это распределение энергии каждому грузовику в установленные сроки в течение восьмичасового интервала и при ограниченных ресурсах трансформатора. Максимальный уровень нагрузки определяется оборудованием. А вот планирование решает, удастся ли его достичь.
4. Что на самом деле дает планирование: три рычага воздействия
Рычаг один: перенести зарядку в период действия тарифов вне пиковой нагрузки. На большинстве коммерческих рынков электроэнергии цены на пиковые и внепиковые часы различаются, и ночная электроэнергия часто стоит вдвое дешевле пиковой цены или даже меньше. Сорок грузовиков, потребляющих 2100 кВт⋅ч в сутки, даже если половина этого объема перенесена с пикового на внепиковый период, позволяют сэкономить значительную пятизначную сумму на годовых затратах на электроэнергию. Без планирования грузовики заряжаются по прибытии, и период действия дешевых тарифов остается неиспользованным. С планированием ночная зарядка автоматически концентрируется в самые дешевые часы.
Рычаг два: Сгладить кривую мощности и отказаться от модернизации трансформатора. Те же сорок грузовиков, те же 2100 кВт·ч, те же восемь часов. Без планирования все подключаются одновременно, и пиковая нагрузка может достигать 600 кВт, поэтому трансформатор должен быть рассчитан на 600 кВт. С планированием нагрузка распределяется по ночам, пиковая нагрузка остается ниже 400 кВт, существующего трансформатора может быть достаточно, и счет за модернизацию исчезает. Тот же автопарк, та же энергия, совершенно другие инвестиции в сеть.
Рычаг триПриоритет следует отдавать по времени отправления. Не все грузовики отправляются в одно и то же время. Первая волна в 5 утра должна быть полностью заряжена. Грузовики, отправляющиеся в 9 утра, могут заряжаться позже и медленнее. Система планирования распределяет энергию в соответствии с порядком отправления, чтобы каждое транспортное средство достигло целевого уровня заряда до отправления. Метод «подключи и молись» никогда этого не обеспечит.
5. Когда трансформатор действительно работает на пределе своих возможностей: накопитель в качестве четвертого рычага.
Иногда существующий трансформатор не справляется с обеспечением электроснабжения парка поездов даже после составления графика, а модернизация в этом году невозможна. Именно в таких случаях аккумуляторная батарея оказывается незаменимой. Батарея заряжается в непиковые часы, а затем разряжается на зарядных устройствах в течение концентрированного вечернего периода, так что депо потребляет от сети постоянную, умеренную нагрузку всю ночь.
Хранение энергии — не универсальное решение. Оно увеличивает капитальные затраты и требует обслуживания второй системы. Но когда узким местом является подключение к сети, и движение транспорта невозможно, аккумуляторная батарея может обеспечить ту же мощность автопарка за гораздо меньшую стоимость и время ожидания по сравнению с модернизацией трансформатора. Расчет производится по той же схеме: то, что требуется автопарку в ночное время, за вычетом того, что может обеспечить трансформатор, — это то, что должна покрыть батарея.
6. Как это работает с технической точки зрения
Планирование — это не магия, а стандартный протокол управления зарядкой. OCPP 1.6J включает в себя набор функций интеллектуальной зарядки, который позволяет зарядным устройствам и платформе управления зарядкой согласовывать интервалы мощности и времени в режиме реального времени. На уровне депо динамическая балансировка нагрузки (DLB) распределяет мощность по трансформатору, предоставляя больше энергии грузовику, которому она нужна сейчас, и меньше тому, который может подождать. Платформа формирует план зарядки, зарядные устройства его выполняют, и утром каждый грузовик находится на своем месте.
Перед покупкой стоит задать себе один вопрос: действительно ли ваше зарядное устройство поддерживает планирование работы на платформе, или на нем есть только наклейка OCPP? Некоторые устройства заявляют о соответствии стандарту OCPP, используя только самые базовые сообщения, функция «умной зарядки» так и не реализована, и ни одна платформа не может планировать зарядку, независимо от качества программного обеспечения.
7. Планирование — не панацея.
Планирование решает вопрос о том, как и когда распределяется мощность. Оно не решает три проблемы:
• Задержки с возвратом. У грузовика, который возвращается в час ночи, остается пять часов в рабочем окне, а не восемь. Планирование работает как может; законы физики остаются законами.
• Экстремальные погодные условия. Во время сильных морозов батареи заряжаются менее эффективно, поэтому для получения того же количества энергии требуется больше времени. План должен иметь запас прочности.
• Аппаратный сбой. Когда одно зарядное устройство выходит из строя, его грузовики должны переместиться к другому устройству, и система должна автоматически перепланировать работу.
Поэтому оставляйте запас времени в плане. Работа в режиме "вплоть до восьми часов" приводит к тому, что обычный день превращается в простое отключение электроэнергии. Более надежной практикой является планирование семи эффективных часов с запасом в один час.
8. Как мы к этому подходим
При проектировании депо для заказчика порядок всегда следующий: сначала сеть, затем электроэнергия, и только потом зарядные устройства. Мы оцениваем реальную мощность трансформатора, затем потребность автопарка в электроэнергии за ночь, после чего определяем мощность зарядки и целесообразность использования накопителей энергии.
Наши зарядные устройства постоянного тока работают по стандарту OCPP 1.6J с открытыми функциями Core и Smart Charging, поэтому они не привязаны к нашей собственной платформе и могут планироваться основными системами управления зарядкой. Динамическая балансировка нагрузки является стандартной функцией для всего модельного ряда устройств постоянного тока, что означает, что депо с ограниченным трансформатором может обслуживать больше грузовиков в рамках уже имеющейся мощности. Срок поставки составляет около 30 дней, поэтому решение о покупке не будет откладываться на полгода.
Если ваш автопарк уже производит эти расчеты, пришлите нам данные о численности автопарка, ежедневном пробеге и мощности трансформатора. Мы сообщим вам, может ли ваша существующая электросеть обеспечить работу вашего автопарка, или же трансформатор необходимо перенести.
Произведите расчеты до покупки зарядных устройств. Это дешевле, чем разбираться в расчетах после покупки.
Если вы хотите узнать больше о стоимости и сроке окупаемости эксплуатации зарядных станций для парка техники, вы можете ознакомиться с нашим новейшим инструментом расчета. Калькулятор совокупной стоимости владения, нажмите на ссылку.
