電動公交充電站充電樁配樁計算及選擇

陳 偉，張?zhí)熘?，?超，鄭 非（安徽華電工程咨詢設(shè)計有限公司，安徽合肥230000）

電動公交充電站充電樁配樁計算及選擇

陳 偉，張?zhí)熘?，?超，鄭 非（安徽華電工程咨詢設(shè)計有限公司，安徽合肥230000）

隨著國家電動汽車充電設(shè)施發(fā)展指南的推出，電動公交車充電站進(jìn)入快速建設(shè)期。充電站內(nèi)的充電樁容量與其服務(wù)的電動公交車參數(shù)及運(yùn)行模式密切相關(guān)，目前大多數(shù)充電樁配置多憑借經(jīng)驗，缺少精確的配樁計算。本文結(jié)合實際工程，深入探討電動公交充電站的配樁設(shè)計。

電動公交車；充電樁；配樁計算

1 設(shè)計輸入

某公交站車輛及運(yùn)營參數(shù)如表1～2。

表1 電動汽車參數(shù)

表2 公交車運(yùn)營模式

2 配樁計算

根據(jù)公交公司提供的公交線路及車型參數(shù)，樁型選擇如下：

2.1 按照單個充電接口滿足車輛最大充電能力配樁

2.1.1 A類公交車

充電機(jī)輸出電壓U=1.1×UA=633V；

UA-電池的額定工作電壓為576V，參照充電機(jī)制造廠家的標(biāo)準(zhǔn)電壓系列，取額定充電電壓為750V。考慮到兼顧電動小汽車的充電要求，選擇寬幅電壓輸出為250～750V。

充電機(jī)最大充電電流I=1.2×IA=206.4A。

IA=電池能夠承受的最大充電電流172A，結(jié)參照充電機(jī)制造廠家的標(biāo)準(zhǔn)電流系列，取額定充電電流為200A；

充電機(jī)功率P=U×I=UA×IA=126kW，結(jié)參照充電機(jī)制造廠家的標(biāo)準(zhǔn)功率系列，取額定充電功率為120kW。

2.1.2 B類公交車

充電機(jī)輸出電壓U=1.1×UA=580V；

UA-電池的額定工作電壓為528V，參照充電機(jī)制造廠家的標(biāo)準(zhǔn)電壓系列，取額定充電電壓為750V?？紤]到兼顧電動小汽車的充電要求，選擇寬幅電壓輸出為250～750V。

充電機(jī)最大充電電流I=1.2×IA=288A。

IA=電池能夠承受的最大充電電流240A，結(jié)參照充電機(jī)制造廠家的標(biāo)準(zhǔn)電流系列，取額定充電電流為300A。

充電機(jī)功率P=U×I=UA×IA=174kW，結(jié)參照充電機(jī)制造廠家的標(biāo)準(zhǔn)功率系列，取額定充電功率為180kW。

該部分計算僅推算出電動汽車的最大充電能力，作為充電樁容量選型的上限值。

2.2 按照滿足夜間車輛充電能力配樁

某站夜間共?？?2輛電動公交車，其中A類公交車40輛，B類公交車2輛，按照夜間9h將所有電動車電量從0%充至100%。

W總=N1×W1+N2×W2=4212kWh

式中：W總——電動公交車夜間總充電量；

N1——A類公交車數(shù)量，40輛；

N2——B類公交車數(shù)量，2輛；

W1——A類公交車電量，99kWh；

W2——B類公交車電量，126kWh。

P總=W總/h=468kW

式中：h-夜間充電時間，9h。

P1=1.3×P÷（N1+N2）=14.82kW，取15kW；

P1-單口功率。

根據(jù)充電樁產(chǎn)品序列，選擇一機(jī)四充充電機(jī)，單臺充電機(jī)功率為：

P=4×P1=60kW

充電機(jī)數(shù)量N=（N1+N2）÷4=10.5臺，取11臺。

該方案能夠滿足夜間充電需求，如車輛運(yùn)營里程較短，白天補(bǔ)電需求較少，則可按此方案配樁。

2.3 按照滿足白天車輛補(bǔ)電能力配樁

在電動汽車回站時需要進(jìn)行短時緊急補(bǔ)電，以滿足車輛日間穩(wěn)定運(yùn)行的里程需求。根據(jù)九條公交線路的數(shù)據(jù)，結(jié)合公交車的電池參數(shù)，對各條線路的配樁需求進(jìn)行計算，并選擇樁型。計算過程如下：

W總消耗=L×η

式中：W總消耗——每輛車每天消耗的總電量，kW·h；

L——每輛車每天行使里程，km；

η——每公里消耗電量，8.2m車為0.707kW· h/km，10.5m車為1.05kW·h/km。

將電池充電曲線簡化為恒流充電模式，即用1C的充電電流需要1h將電池從0%充到100%。針對不同的充電倍率可以得到滿足白天耗電量所需要的充電時間：

T1c=（W總消耗-W）÷W

T0.5c=（W總消耗-W）÷W÷0.5

T0.25c=（W總消耗-W）÷W÷0.25

再將不同充電倍率下所需要的充電時間與每輛車白天補(bǔ)電總時間對比，即可選擇充電接口的最小充電功率（見表3）。

由表3中可見，S8路公交車線路較長，白天需要2個120kW功率充電接口同時輸出方可滿足充電要求。

S1、S2、S5、S7四路公交車白天共需要10個60kW功率充電接口同時輸出方可滿足充電要求。

S3、S4、S6、S9四路公交車白天共需要8個30kW功率充電接口同時輸出方可滿足充電要求。

表3 白天補(bǔ)電計算表

滿足白天補(bǔ)電、夜間充電，并考慮公交公司場地布置要求的配樁方案為有以下兩種：

主推方案：2個120kW一樁兩充+18個60kW一樁兩充，車位面對面布置。

次推方案：7個120kW一樁四充+4個60kW一樁四充，車位背靠背布置。從減少樁型，便于管理的角度出發(fā)，建議選擇11個120kW一樁四充充電樁。

3 結(jié)論

電動公交車充電站的配樁設(shè)計應(yīng)充分考慮到公交公司的運(yùn)營習(xí)慣，再滿足白天補(bǔ)電的情況下兼顧夜間充電需求，詳細(xì)計算配樁容量及樁數(shù)，確保充電站的投資回報率達(dá)到最佳。

TM910.6

A

2095-2066（2016）36-0063-02

2016-12-13