Како магацинот за автобуси ги намалува највисоките трошоци за 28% со флексибилен куп за полнење DC од 240–720 kW

Позадина на клиентите

Општински транзитен оператор во регионот Рајна-Рур управува со флота од 42 автобуси на струја и покрива приближно 120.000 километри планирана услуга секој месец. Флотата е сместена во едно складиште изградено во 2019 година, каде што беа инсталирани 30 фиксни полначи од 120 kW DC за поддршка на полнење преку ноќ и можности.

Основен мандат на операторот: држете ги автобусите на пат минимум 16 часа дневно, вклучувајќи ги утринските и попладневните периоди на шпиц. Тоа значеше дека полнењето на прозорците помеѓу сервисните блокови траеше дури 45 минути. Постојниот распоред на фиксен полнач се покажа премногу крут за овие оперативни ограничувања.

Предизвикот: фиксна моќност, фиксни стапки и полначи во мирување

Секој фиксен полнач од 120 kW беше доделен на еден автобус. Кога автобусите се враќаа во бранови по утринската и вечерната услуга, многу полначи седеа неактивен додека се формираше ред кај активните. На автобус со 40% наполнетост сè уште му требаат 1,5 час на полнач од 120 kW - премногу долго за 45-минутно престанок.

Бидејќи поврзувањето на мрежата на депото беше ограничено на 600 kW истовремено оптоварување, за да се донесе поголема моќност во дворот би бил потребен нов трансформатор и долг процес на издавање дозвола, со проценет трошок од 180.000 американски долари. Во меѓувреме, операторот се обиде со две заобиколувања:

• Рачно закажување автобуси за да се избегне конкуренција за струја, што го одложи времето на поаѓање и ги намали навремените перформанси.
• Програмирање на постојните полначи за ограничување на излезот при врвна побарувачка, но тоа само го продолжи времето на полнење и ги остави автобусите недоволно наполнети за следниот блок.

Директната последица беше зголемениот куп оперативни триење: редици, пропуштени поаѓања и месечни трошоци за побарувачка кои постојано достигнуваа 24.000 долари. На тимот му требаше архитектура за полнење што може да ја приспособи распределбата на енергија во реално време на местото каде што е потребно, а не збир на фиксни излези.

Зошто флексибилниот куп за полнење DC од 240–720 kW

Операторот процени две алтернативи пред да се насели на купот со флексибилно полнење DC од 240–720 kW.

Првата алтернатива беше додавање на втор трансформатор и распоредување на повеќе фиксни полначи од 120 kW. Тој пристап ќе го елиминира редот, но сепак ќе остави многу полначи неактивен во текот на денот, а само надградбата на мрежата ќе го изеде целиот годишен енергетски буџет.

Втората алтернатива беше централен полнач со голема моќност со механичка матрица на прекинувач што може да поврзува еден автобус во исто време. Го реши проблемот со споделување на електрична енергија, но создаде ново тесно грло: само еден прекин на прекинувачот ќе го запре целото складиште.

Флексибилниот куп за полнење Soutya се издвојуваше поради три причини:

• Динамична распределба на моќност:Единечна единица од 600 kW може да го подели својот излез на шест до осум точки за полнење, давајќи му на секој автобус само моќта што му е потребна во моментот. Распределбата се ажурира во реално време без рачна интервенција.
• Модуларна приспособливост:Купот е изграден од заменливи модули за напојување. Ако возниот парк расте, операторот може да додаде модули без да го замени целиот уред.
• Не е потребна надградба на мрежата:Бидејќи купот може да примени максимално вкупно оптоварување што може да се конфигурира, тој се вклопува во постоечката мрежна врска од 600 kW, избегнувајќи го проектот за трансформатор од 180.000 долари.

Имплементација: Фазно распоредување и управување со динамичко оптоварување

Проектот беше завршен во текот на шест недели, од потпишувањето на договорот до целосното функционирање. Имплементацијата имаше четири чекори:

1. Истражување на локацијата и мапирање на распоред.Тимот ги мапираше позициите за паркирање автобуси, маршрутите со кабел и постојниот капацитет на разводната табла за да го одреди оптималниот број на места за полнење по куп.
2. Инсталација на четири купови од 600 kW,секој конфигуриран со осум конектори за вкупно 32 точки за полнење. Куповите беа поставени помеѓу паркинг редовите за да се минимизираат должините на кабелот и загубите.
3. Интеграција со системот за управување со депото.Распределбата на моќноста на купот беше поврзана со базата на податоци за распоред на возила, така што автобусите со порано време на поаѓање добија приоритетна моќност.
4. Обука на персоналот.Операторите за полнење беа обучени за читање на графиконите за распределба на енергија и за тоа што да прават во редок случај на грешка при поврзувањето.

Во текот на втората недела се појави клучен предизвик. Постоечката електрична просторија на депото не можеше да ја смести дополнителната заштита од пренапони и мерната опрема потребни за новите купови без мала реконфигурација. Проблемот беше решен со инсталирање на компактна поддистрибутивна табла и преместување на резервните електрични оптоварувања во друга фаза - мала градежна работа која додаде четири дена на распоредот.

Резултати што може да се измерат: побрзи пресврт, помали такси за побарувачка, помалку редици

Оперативните податоци од првите три месеци од работењето на флексибилните купови за полнење Soutya покажаа мерливи подобрувања насекаде.

• Времето на полнење по автобус падна за 38%.Просекот за батерија од 200 kWh падна од 4,5 часа на 2,2 часа, бидејќи купот можеше да концентрира 240 kW на еден автобус кога паркингот беше полупразен.
• Надоместоците за врвна побарувачка се намалија за 28%,од 24.000 до 17.300 долари месечно. Алгоритмот за ограничување на оптоварувањето на купот го одржуваше вкупниот повлекување на депото под прагот од 600 kW дури и кога 20 автобуси се полнат истовремено.
• Искористеноста на полнење се зголеми од 47% на 78%.Бидејќи струјата е флексибилно насочувана, автобусот што пристигнува во 14:00 часот може да се полни со полна моќност додека автобусот што треба да тргне во 18:00 часот чека на ред.
• Беше избегната надградбата на мрежата од 180.000 долари.Цената на проектот, вклучувајќи ги четирите купови и инсталацијата, достигна приближно 96.000 американски долари, што значи дека периодот на враќање беше повеќе од една година врз основа само на заштедите на побарувачката.

Поголемото влијание беше видливо во почитувањето на распоредот: бројот на автобуси што го напуштаа складиштето со помалку од 90% наполнетост падна од 12 на 2 неделно, а стапката на навремено поаѓање на возниот парк се подобри од 92% на 98%.

Сведоштво на клиентот

Менаџерот за операции на депото го кажа тоа со едноставни зборови:

„Флексибилниот куп не испорачува побрзо полнење; ни ја враќа контролата над нашиот распоред. Веќе не треба да одлучувам кој автобус прв ќе се полни. Напојувањето оди таму каде што е потребно, а тоа го промени начинот на кој планира целата наша смена“.

Друг надзорник за одржување додаде: „Модуларниот дизајн значи дека можеме да го надградиме капацитетот без да ја искинеме постоечката инсталација. Тоа не беше можно со нашите стари фиксни единици“.

Лекции за други флоти и оператори за полнење

Од овој проект произлегоа три повторливи лекции:

1. Поставете ја конфигурацијата на купот со вистинските распореди на автобуси, а не со максималната моќност.Депото сметаше за модел од 720 kW, но единиците од 600 kW со 32 излези подобро се вклопуваат во ротацијата на автобусот и чинат помалку. Разбирањето на врвното преклопување на времињата на враќање е повредно од купувањето на најголемата можна единица.
2. Користете го алгоритмот за распределба на енергија од првиот ден.Фабричкото стандардно е поставено за генеричко сценарио. Перформансите на складиштето се подобрија дури откако ги конфигурираа приоритетите за распределба да одговараат на времето на поаѓање и состојбата на полнење на батеријата.
3. Планирајте за раст на флотата со избирање на модуларна единица.Ако операторот додаде уште 10 автобуси, може да вметне дополнителни модули за напојување во постоечките купови. За фиксен полнач ќе биде потребна сосема нова инсталација и друга врска со мрежата.

Најголемото изненадување за тимот беше како промената во однесувањето на полнење влијаеше на нивното целокупно работење. Преминот од модел со фиксна моќност кон модел кој е ориентиран кон побарувачката, заштеди пари, ги подобри навремените перформанси и го елиминира секојдневниот извор на стрес на персоналот.

Референци

За операторите кои ги оценуваат куповите за полнење со еднонасочна струја, следните индустриски стандарди обезбедуваат корисен контекст за безбедноста и перформансите:

• EN 50620:2017 – Електрични кабли за полнење на електрични возила, дефинирање на флексибилност на кабелот, отпорност на временски услови и барања за напон за 0,6/1 kV DC системи.
• Серија IEC 62196 – Приклучоци, приклучоци и конектори за возила за проводно полнење на електрични возила, кои ги покриваат барањата за интерфејс за AC и DC (вклучувајќи CCS и CHAdeMO).
• UL 1699B – Фотоволтаично (PV) DC Arc-Fault Circuit Circuit Protection, референца за методите за детекција на дефекти со DC лак што се користат во системи за полнење со DC со висока моќност.