充電站如何降低電損？

      充電站運(yùn)營(yíng)商和投資商知道一定比例的電損，但遇到電網(wǎng)的抄表電量相比充電車(chē)輛計(jì)量結(jié)算的電量多10%甚至更多，而且每個(gè)月多出的比例都不相同的情況時(shí)，就會(huì)有疑問(wèn)且不知如何針對(duì)性降損。針對(duì)此情況，本篇我們講充電站電量損耗及降損策略。

      充電站與電網(wǎng)結(jié)算電費(fèi)的計(jì)量點(diǎn)在高壓開(kāi)關(guān)室，與客戶結(jié)算充電電費(fèi)及服務(wù)費(fèi)的計(jì)量點(diǎn)在充電槍直流側(cè)。不考慮計(jì)量的誤差，電能在兩個(gè)計(jì)量點(diǎn)間涉及變壓器、高低壓電纜、充電樁、svg等多個(gè)環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)都會(huì)有電量損耗。本篇主要分析以上環(huán)節(jié)的電力損耗情況，并提出整體降損策略。

      一、充電站電損

      電能從電網(wǎng)交流電到汽車(chē)電池直流電，需經(jīng)過(guò)電壓變換、傳輸、電流整流等過(guò)程，以上過(guò)程涉及變壓器、高低壓電纜、高低壓開(kāi)關(guān)、充電樁等設(shè)備，為滿足電網(wǎng)功率因數(shù)考核，需配置SVG,這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)有電量損耗，不同的設(shè)備損耗的量不同。

      A.變壓器電損

      變壓器損耗分為空載損耗和負(fù)載損耗，也叫鐵損和銅損。兩者在變壓器運(yùn)行時(shí)同時(shí)存在?？蛰d損耗變壓器通電產(chǎn)生，損耗的大小與鐵芯材質(zhì)、制作工藝密切相關(guān)，與負(fù)荷無(wú)關(guān)。同樣功率的變壓器，非晶合金的變壓器空載損耗低于電工鋼帶；油浸式變壓器空載損耗低于干式變壓器；鐵芯能效等級(jí)不同，一級(jí)能效（SCB13、S13）空載損耗低于三級(jí)能效（SCB11、S13），數(shù)值越小，空載損耗越大。負(fù)載損耗的大小取決于繞組的材質(zhì)并且隨負(fù)荷的變化而變化。銅繞組的損耗小于鋁繞組，負(fù)荷越大，負(fù)載損耗越大。

變壓器功率不同，空載和負(fù)載損耗也不同。變壓器功率越大，空載損耗越大，額定功率下的負(fù)載損耗越大。固定的負(fù)荷，接不同功率的變壓器時(shí)，變壓器功率越大，空載損耗越大，負(fù)載損耗越小。

      B.SVG電損

      SVG損耗與配置容量成正比，分為固損和變損。配置容量固定后固損確定，變損與運(yùn)行中諧波含量和無(wú)功需求有關(guān)。

 

      C、電纜電損

      電纜線損K=I²*ρ*l/(Π*r²)，電纜線損受電阻率影響，與電流的平方值、長(zhǎng)度等成正比，與電纜截面積成反比。電流I=P/U，電流的大小與傳輸?shù)墓β食烧龋c電壓成反比。電阻率ρ不僅與材料種類有關(guān)，而且還與溫度、壓力和磁場(chǎng)等外界因素有關(guān)。一般金屬的電阻率隨溫度的升高而增大?？偨Y(jié)來(lái)看，電纜線損與電纜的截面積、長(zhǎng)度、通過(guò)的電流相關(guān)。增加截面積，減小長(zhǎng)度、減小電流可降低線損。幾種常用材料電阻率如下圖。

 

      充電站一般采用配網(wǎng)中壓供電。變壓器高壓側(cè)電壓為10kV，低壓側(cè)電壓為380V。運(yùn)營(yíng)時(shí)，高壓電流僅為低壓電流的1/26，考慮電纜線徑不同，同樣長(zhǎng)度的高壓電纜線損遠(yuǎn)小于低壓電纜線損。

      D、充電樁電損

      充電樁樁損分為待機(jī)損耗和運(yùn)行損耗。交流樁本質(zhì)就是個(gè)帶電路板的交流開(kāi)關(guān)，待機(jī)損耗一般小于10W，運(yùn)行損耗忽略不計(jì)。直流充電樁待機(jī)損耗一般小于10W，全天24小時(shí)待機(jī)損耗約0.24度電；運(yùn)行過(guò)程中，直流樁將交流電整流成直流電，整流過(guò)程中會(huì)損耗有功，損失電量。一般充電樁廠家宣稱效率在95%以上，在實(shí)際中，直流快充樁效率與充電功率、環(huán)境溫度等密切相關(guān)。滿功率和低功率區(qū)間并非最佳效率區(qū)間，低功率輸出時(shí)效率下降明顯。下圖是典型的15kW充電樁整流模塊效率曲線圖：

 

      二、降低電損策略

      充電站以盈利為目的為電車(chē)提供安全穩(wěn)定的充電服務(wù)，降低損耗并非單純的降低電量損耗，而應(yīng)該是以增加盈利為目的的降低損耗，在此前提下，降低損耗策略主要如下：

      A、選用合適型號(hào)變壓器

      目前630kVA及以下變壓器油變和干變均有，800kVA及以上主要為干變，油變相比干變要便宜。同樣功率油變相比干變的空載損耗低而負(fù)載損耗大，按年度綜合空載和負(fù)載損耗，油變的綜合損耗低。

      單臺(tái)功率大的變壓器綜合損耗低。以1600kVA為例，兩臺(tái)800變壓器的綜合損耗要大于一臺(tái)1600kVA變壓器。

      相比電工鋼帶變壓器，非晶合金變壓器單價(jià)貴，負(fù)載損耗相同但空載損耗低。以珠三角地區(qū)800kVA干式變壓器為例，非晶合金空載損耗低0.735kW，年節(jié)約用電6438.6度電。年節(jié)約電費(fèi)約5000元。綜合考慮投資回報(bào)與運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，非晶合金變壓器增加造價(jià)不超過(guò)年節(jié)約電費(fèi)*運(yùn)營(yíng)時(shí)間*0.4時(shí)，優(yōu)先非晶合金變壓器。

      B、擺放合適位置變壓器

      減小電纜線損的原則是“高輸?shù)团?，長(zhǎng)輸短配”。充電站內(nèi)一般高壓開(kāi)關(guān)室的位置基本固定，充電樁的位置按照車(chē)位放置也基本固定。要通過(guò)調(diào)整變壓器位置降低線損。變壓器位置要靠近直流充電樁，這樣雖然增加了高壓電纜的長(zhǎng)度，但是大幅減少了低壓電纜的長(zhǎng)度，可以有效降低電纜投資的同時(shí)，降低運(yùn)營(yíng)電纜線損。

      C、選擇合適型號(hào)電纜

      充電站內(nèi)通過(guò)高壓電纜的電流遠(yuǎn)小于低壓電纜，一般根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范的經(jīng)濟(jì)性原則選擇電纜線徑即可。低壓電纜投資大，損耗也大，可結(jié)合充電站運(yùn)營(yíng)情況，在站內(nèi)增加低壓配電柜，變壓器至配電柜的主干低壓電纜按照經(jīng)濟(jì)性原則選擇型號(hào)，配電柜至充電樁的分支電纜按安全性選擇型號(hào)，降低投資的同時(shí)降低電纜損耗。

      D、選用合適型號(hào)充電樁

      充電樁運(yùn)行在最佳效率區(qū)間時(shí)損耗最小。充電樁功率過(guò)大，長(zhǎng)時(shí)間在低功率區(qū)間運(yùn)行；充電樁功率過(guò)小，長(zhǎng)時(shí)間額定功率輸出。在滿足車(chē)輛充電的情況下，兩者的效率都偏低，從而增加充電樁運(yùn)行損耗。這就需要充電樁的型號(hào)按照站內(nèi)充電電量最大的電車(chē)類型來(lái)匹配。

      E、改進(jìn)充電樁技術(shù)

      充電樁交流側(cè)電壓改進(jìn)為690V或800 V，這樣變壓器采用市面上10kV／690V，在同樣充電功率時(shí)，可降低交流側(cè)電流約50%，減少低壓側(cè)線損的同時(shí)降低線徑減少投資。

      三、總結(jié)

      充電站內(nèi)變壓器的空載損耗固定，不管有無(wú)車(chē)輛充電；負(fù)載損耗與充電量成正比?？赏ㄟ^(guò)優(yōu)化設(shè)備選型，合理布局，選用交流側(cè)電壓高型號(hào)充電樁等來(lái)降低運(yùn)營(yíng)電損。