广东电网公司珠海供电局电能替代典型案例（电动汽车充电站）分析

2019-02-19何艺卿

科技与创新 2019年3期

关键词：总站供电局充电站

何艺卿

何艺卿

（珠海电力设计院有限公司，广东珠海 519000）

选取珠海市由当地电网公司投资的关于电动汽车充电站建设的一个案例，分析了电能替代在新能源汽车行业应用的技术方案和社会效益、环保效益、经济效益，总结了项目建设的经验和成果。

电能替代；新能源汽车；电动汽车充电站；项目效益

1 电动汽车充电站简介

“电动汽车充电站”是指为电动汽车提供电能补给的相关设施总称，一般包括供配电系统、充电设备、监控管理系统、计量系统及安装场地、防护设施、通风及消防设施等。在公交汽车停靠站时利用短时快速充电设备向汽车电池模块充电。电动汽车不再依赖汽、柴油作为燃料，有效减少了碳排放。

2 技术应用案例

以珠海市海虹路公交巴士充电基础设施业扩配套工程为例，详细阐述电能替代技术的应用。

2.1 项目摘要

珠海市海虹路公交巴士充电基础设施业扩配套工程基本情况如表1所示。

表1 珠海市海虹路公交巴士充电基础设施业扩配

项目名称珠海市海虹路公交巴士充电基础设施业扩配套工程投资单位珠海供电局技术类别电能替代业主单位珠海供电局竣工日期2016-10-20 投资模式供电局投资，公交集团运营项目投资/万元844 项目年收益/万元574.875静态回收期/年2.29 年替代燃油/万千瓦时821.25节增加电费/万元647.18 年减少当地污染物排放量减少二氧化碳排放约3 240 t减少二氧化硫排放约144 t减少氮氧化合物排放约43.2 t减少碳氢物（HC）和颗粒悬浮物（PM）排放约59.04 t

2.2 项目背景

新能源汽车在近二十年内发展迅速，随着资源、环境问题日益严峻，绿色、低碳、环保的出行方式越来越受到人们的青睐，大力发展新能源汽车是大势所趋。近年来，珠海市委、市政府认真贯彻落实国家及省相关工作部署，加快新能源汽车推广应用。

珠海市海虹路公交站是珠海公交集团设置在香洲区的一座枢纽公交站，目前班车线路共计9条，分别是L1路（海虹总站—大桥口岸枢纽）、B2路（海虹总站—湖心路口站）、B3路（海虹总站—湖心路口总站）、4路（海虹总站—夏湾）、5路（海虹总站—湾仔）、12路（海虹总站—大桥口岸枢纽）、14路（海虹总站—长隆）、16路（海虹总站—南屏科技园）、204路（海虹总站—平沙）。单程班次总运行线路约300 km。

在海虹路公交总站实施电动汽车充电站建设项目，不仅可以减少汽、柴油电动公交巴士的数量，也可以大幅减少珠海市香洲区的碳排放环境污染，是响应珠海市政府“新时代新发展理念”“打赢蓝天保卫战”的有效措施。

2.3 项目技术方案

2.3.1 项目技术原理

从项目附近的10 kV开关站或者10 kV开关箱敷设高压电缆至充电站箱式变电站，将10 kV电能变换成0.4 kV低压电源，通过充电设备交直流转换装置，将0.4 kV、50 Hz的进线电源转换为直流电流480 A，电压为250～750 V，并将电源送至位于公交泊车位处的充电枪，再通过标准接插件与电动公交巴士实现电能输送和充电。

2.3.2 项目技术方案及工艺流程

海虹路公交充电站系统包括供配电系统、充电设备以及其他敷设设施。供配电系统由高压电力电缆、箱式变电站、开关柜组成；充电设备由交直流转换设备、充电枪组成。海虹路公交充电系统整体框架如图1所示。

海虹路公交充电站项目变电所由香洲区10 kV华海开关站作为输入电源，经由10 kV高压电缆引接至10 kV海虹新村#2开关箱。在充电站内设置800 kVA预装箱式变电站4台，将电压从10 kV变换为0.4 kV后，由低压电缆引接至充电设备的整流装置，变电所内设置变压变频装置，将电源（0.4 kV、50 Hz）转化成电动公交巴士所需电源的制式，经直流电缆送至位于公交站台停车位的充电枪内，再通过国际标准的高压电缆连接器向电动公交巴士供电。

海虹路公交充电站为站内共8个停车位提供充电直流电源，根据要求，每个停车位由1套变频电源系统和1台充电枪提供直流充电电源，每2个停车位配置1台箱式变电站，每个停车位的充电枪配备2条专用的电缆连接器，可同时向1台公交巴士充电，提高充电速度，降低充电时间。电源系统容量为4台800 kVA变压器组成，每台箱式变电站由1台10 kV进线开关柜、1台计量柜、2台0.4 kV出线开关柜、1台变压器、1组无功补偿电容器组成。每台箱式变电站为2台充电设备提供电源，总容量为2×360 kW。充电站内同时配备充电系统控制柜和自动化屏，为充电系统各设备提供在线监测和控制功能。充电站的照明、动力及其他设施用电由1台箱式变电站低压柜引出，负责为充电站内照明、直流屏、通风等提供二次电源。

整个系统电气线路如图2所示。

图1 海虹路公交充电系统整体框架图

图2 海虹路充电站电气单线图

2.4 项目实施过程

2.4.1 具体过程

具体过程包括：①现场开挖4台箱式变电站土建基础及16台360 kW直流充电桩土建基础、雨棚基础；②箱变设备到货及充电桩设备到货，安装及调试；③整流设备及控制系统、自动化屏柜到货，安装及调试。

2.4.2 项目实施方式

珠海供电局作为投资方和设备资产方，珠海公交集团作为充电站场地提供方和后充电站使用操作方，深圳市科陆电子科技股份有限公司作为设备供应商，现场设计、施工由珠海供电局负责。

2.4.3 项目实施周期

项目实施周期为2016-06—2016-10-20.

2.5 项目效益

2.5.1 经济效益

公交巴士汽车的燃油的成本主要受油价波动、使用的燃油种类、公交巴士运行状况等多方面因素影响。一台公交车一天按照行驶250 km，每100 km平均大约消耗35 L汽油，一天大约消耗87.5 L汽油。按照92号汽油每升人民币7元计算，一台公交车一天的燃油成本约为612.5元。按照目前海虹路公交站一共9条运营线路，每条线路安排8台公交巴士计算，海虹路公交站一年的燃油成本约为612.5×9×8×365=1 609.65万元。

根据国家推广节能减排及电能替代的相关规定，电动公交巴士充电基础设施用电享受扶持电价（参照充电站大工业电价），成本为0.680 5元/千瓦时。如果本项目充电系统供电费用收取不享受充电站大工业优惠电价，则按照商业电价0.873 3元/千瓦时计算。

纯电动大巴车单位里程耗电量约为1.25 km/kW·h。按照每台电动公交巴士每天行驶250 km计算，每台公交巴士每天需要250×1.25=312.5 kW·h。如果按照用电享受扶持电价0.680 5元/千瓦时计算，一天的成本约为312.5×0.680 5=212.66元。同理可计算出海虹路公交站一年的电费成本是212.66×9×8×365=558.86万元。

根据大工业度电成本，在收取0.680 5元/千瓦时的岸电供电费用的基础上，每月加收23元/千伏安的基本电费。本次海虹路公交充电系统容量为3 200 kVA，则年基本电费为23×3 200×12=88.32万元。

按照珠海供电局每千瓦时电能收取0.7元的充电服务费，则海虹路公交站年付出充电服务费约0.7×312.5×9×8×365=574.875万元。

上海虹路公交站一年的用电总成本为558.86+88.32+574.875=1 222.055万元。

公交集团一年可节约燃油成本费约1 609.65－1 222.055=387.595万元。

按照上述章节计算，海虹路公交充电站一年总用电量为250×1.25×9×8×365=8 212 500 kW·h。

按照每千瓦时电能收取0.7元的充电服务费，总收益为0.7×8 212 500=574.875万元。

根据本项目投资，每个360 kW充电桩按105万元综合投资考虑，本项目总投资约844万元。按25%自有资金，75%贷款，贷款年利率为4.9%，自有资金为211万元。项目建设期为4个月，运营期25年。年运行维护费按固定资产原值的2.5%考虑，城市维护建设税率7%，教育附加税率3%.按照每千瓦时电能收取0.7元的充电服务费，在年利率为4.9%的情况下，投资回收期约为2.29年。

2.5.2 环境效益

在排放控制方面，公交巴士尾气中包含的有害物质有氧化硫、二氧化碳、颗粒悬浮物，采用电动公交巴士可消除废气排放。

在噪声抑制方面，燃油公交巴士在靠站后启动的时候噪声超过60 dB，电动公交巴士则可控制在30 dB以内。1台电动公交巴士每年可减少二氧化碳排放约45 t，减少二氧化硫排放约2 t，减少氮氧化合物排放约0.6 t。折合海虹路公交站9条线路的所有公交巴士减排数据如下：

减少二氧化碳排放约：45×9×8=3 240 t。

减少二氧化硫排放约：2×9×8=144 t。

减少氮氧化合物排放约：0.6×9×8=43.2 t。

减少碳氢物（HC）和颗粒悬浮物（PM）排放约：0.82×9×8=59.04 t。

2.5.3 社会效益

此外，珠海海虹路公交充电站是贯彻落实网省公司构建“一主两翼、国际拓展”的产业布局，大力拓展竞争性业务，推动企业向综合能源服务商转型的工作要求的示范性项目。项目的建成对广东省及珠三角地区将形成显著的示范引领效应，生动践行珠海“万家灯火南网情深”的理念，打造环境友好型电网。