버스 정류장이 240~720kW DC 유연 충전 파일을 사용하여 피크 충전 비용을 28% 절감한 방법

고객 배경

라인-루르 지역의 한 도시 교통 사업자는 42대의 배터리 전기 버스를 관리하고 매달 약 120,000km의 정기 서비스를 운행합니다. 이 차량은 2019년에 건설된 단일 창고를 기반으로 하며, 야간 및 기회 충전을 지원하기 위해 30개의 고정 120kW DC 충전기가 설치되었습니다.

운영자의 핵심 임무: 아침과 오후의 피크 시간대를 포함하여 하루 최소 16시간 동안 버스를 도로에 운행하십시오. 이는 서비스 블록 간 충전 시간이 45분으로 짧다는 것을 의미합니다. 기존의 고정 충전기 레이아웃은 이러한 운영 제약에 비해 너무 경직된 것으로 나타났습니다.

과제: 고정 전력, 고정 요금 및 유휴 충전기

각 고정 120kW 충전기는 단일 버스에 할당되었습니다. 아침, 저녁 운행을 마치고 버스가 파도처럼 돌아오자 많은 충전기들이 대기하고 있었고, 활동 중인 충전기들에는 줄이 형성되었습니다. 40% 충전된 버스는 120kW 충전기에서 여전히 1.5시간이 필요했습니다. 이는 45분 동안의 정차 시간에 비해 너무 긴 시간입니다.

창고의 전력망 연결이 600kW의 동시 부하로 제한되었기 때문에 야드에 더 많은 전력을 공급하려면 새로운 변압기가 필요하고 허가 절차가 길어지며 예상 비용은 $180,000입니다. 그동안 운영자는 두 가지 해결 방법을 시도했습니다.

• 전력 경쟁을 피하기 위해 버스를 수동으로 예약합니다. 이로 인해 출발 시간이 지연되고 정시 운행이 저하됩니다.
• 피크 수요 동안 출력을 제한하도록 기존 충전기를 프로그래밍했지만 충전 시간만 연장되고 다음 블록에 대한 버스는 과소충전되었습니다.

직접적인 결과는 대기, 출발 누락, 지속적으로 $24,000에 달하는 월간 수요 요금 등 운영상 마찰이 증가하는 것이었습니다. 팀에는 고정 출력 세트가 아닌 필요한 곳에 실시간으로 전력 할당을 조정할 수 있는 충전 아키텍처가 필요했습니다.

240~720kW DC 유연한 충전 파일이 필요한 이유

운영자는 Soutya 240~720kW DC 유연 충전 파일을 결정하기 전에 두 가지 대안을 평가했습니다.

첫 번째 대안은 두 번째 변압기를 추가하고 고정식 120kW 충전기를 더 많이 배포하는 것이었습니다. 이러한 접근 방식은 대기열을 없애지만 여전히 많은 충전기를 한낮에 유휴 상태로 남겨두고 그리드 업그레이드만으로도 전체 연간 에너지 예산을 소비하게 됩니다.

두 번째 대안은 한 번에 하나의 버스를 연결할 수 있는 기계식 스위치 매트릭스를 갖춘 중앙 고전력 충전기였습니다. 전력 공유 문제는 해결되었지만 새로운 병목 현상이 발생했습니다. 스위치 시스템이 단 한 번만 중단되면 저장소 전체가 중단될 수 있었습니다.

Soutya 유연한 충전 파일은 세 가지 이유로 눈에 띄었습니다.

• 동적 전력 할당:단일 600kW 장치는 출력을 6~8개의 충전 지점으로 분할하여 각 버스에 현재 필요한 전력만 공급할 수 있습니다. 수동 개입 없이 할당이 실시간으로 업데이트됩니다.
• 모듈식 확장성:파일은 교체 가능한 전원 모듈로 제작되었습니다. 차량이 늘어나면 운영자는 전체 장치를 교체하지 않고도 모듈을 추가할 수 있습니다.
• 그리드 업그레이드가 필요하지 않습니다.파일은 구성 가능한 최대 총 부하를 적용할 수 있기 때문에 기존 600kW 그리드 연결에 적합하여 $180,000 변압기 프로젝트를 피할 수 있습니다.

구현: 단계적 배포 및 동적 로드 관리

이 프로젝트는 계약 체결부터 본격 가동까지 6주에 걸쳐 완료됐다. 구현에는 네 단계가 있었습니다.

1. 현장 조사 및 레이아웃 매핑.팀은 버스 주차 위치, 케이블 경로 및 기존 배전반 용량을 매핑하여 파일당 최적의 충전 콘센트 수를 결정했습니다.
2. 600kW 파일 4개 설치,각각은 총 32개의 충전 지점을 위한 8개의 커넥터로 구성됩니다. 케이블 길이와 손실을 최소화하기 위해 파일을 주차장 사이에 배치했습니다.
3. 창고 관리 시스템과 통합됩니다.파일의 전력 할당은 차량 일정 데이터베이스와 연결되어 출발 시간이 빠른 버스가 우선 전력을 받았습니다.
4. 직원 교육.충전 운영자는 전력 할당 그래프를 읽는 방법과 드물게 연결 오류가 발생하는 경우 수행할 작업에 대한 교육을 받았습니다.

두 번째 주에 중요한 과제가 나타났습니다. 창고의 기존 전기실은 작은 재구성 없이는 새 파일에 필요한 추가 서지 보호 및 계측 장비를 수용할 수 없었습니다. 이 문제는 소형 분전반을 설치하고 백업 전기 부하를 다른 단계로 이동함으로써 해결되었습니다. 이 작업으로 인해 일정이 4일이 추가되었습니다.

정량화 가능한 결과: 더 빠른 처리 시간, 더 낮은 수요 수수료, 더 적은 대기열

Soutya 유연한 충전 파일을 사용한 첫 3개월 동안의 운영 데이터는 전반적으로 측정 가능한 개선을 보여주었습니다.

• 버스당 충전 시간이 38% 단축되었습니다.200kWh 배터리의 평균은 4.5시간에서 2.2시간으로 줄었습니다. 이는 주차장이 절반만 비어 있을 때 버스 한 대에 240kW를 집중할 수 있기 때문입니다.
• 피크수요요금 28% 인하,월 $24,000에서 $17,300까지. 파일의 부하 제한 알고리즘은 20대의 버스가 동시에 충전 중일 때에도 저장소의 총 전력 소비량을 600kW 임계값 미만으로 유지했습니다.
• 충전 활용도가 47%에서 78%로 증가했습니다.전력 공급이 유연하기 때문에 오후 2시에 도착하는 버스는 오후 6시에 출발 예정인 버스가 차례를 기다리는 동안 최대 전력으로 충전할 수 있습니다.
• $180,000의 그리드 업그레이드가 방지되었습니다.파일 4개와 설치 비용을 포함한 프로젝트 비용은 약 $96,000에 이르렀습니다. 즉, 수요 비용 절감액만 기준으로 투자 회수 기간이 1년이 넘었습니다.

일정 준수에서 더 넓은 영향이 나타났습니다. 충전 상태가 90% 미만인 상태로 차고지를 떠나는 버스의 수가 주당 12대에서 2대로 줄었고, 차량의 정시 출발 비율은 92%에서 98%로 향상되었습니다.

고객 평가

창고의 운영 관리자는 이를 간단하게 설명합니다.

"플렉시블 파일은 더 빠른 충전을 제공하지 않습니다. 일정을 다시 제어할 수 있게 해줍니다. 더 이상 어느 버스가 먼저 충전할지 결정할 필요가 없습니다. 전력은 필요한 곳으로 이동하므로 전체 교대 근무 계획 방식이 바뀌었습니다."

또 다른 유지 관리 감독자는 "모듈식 설계는 기존 설치를 제거하지 않고도 용량을 업그레이드할 수 있다는 것을 의미합니다. 기존 고정 장치로는 불가능했습니다."라고 덧붙였습니다.

다른 차량 및 충전 운영자를 위한 교훈

이 프로젝트에서 세 가지 재현 가능한 교훈이 나타났습니다.

1. 최대 전력이 아닌 실제 버스 일정에 파일 구성을 일치시키십시오.창고에서는 720kW 모델을 고려했지만 콘센트가 32개 있는 600kW 장치가 버스 회전에 더 잘 맞고 비용도 저렴합니다. 반품 시간의 최대 중복을 이해하는 것은 가능한 가장 큰 단위를 구입하는 것보다 더 중요합니다.
2. 첫날부터 전력 할당 알고리즘을 사용하십시오.공장 기본값은 일반 시나리오에 대해 설정됩니다. 출발 시간과 배터리 충전 상태에 맞게 할당 우선순위를 구성한 후에야 저장소의 성능이 향상되었습니다.
3. 모듈식 장치를 선택하여 차량 증가를 계획하세요.운영자가 버스 10개를 추가하면 기존 파일에 추가 전력 모듈을 삽입할 수 있습니다. 고정 충전기에는 완전히 새로운 설치와 또 다른 그리드 연결이 필요합니다.

팀이 가장 놀랐던 점은 충전 동작의 변화가 전반적인 운영에 어떤 영향을 미쳤는가였습니다. 고정 전력 모델에서 수요 중심 모델로 전환함으로써 비용이 절약되고 정시 성과가 향상되었으며 일상적인 직원 스트레스의 원인이 제거되었습니다.

참고자료

DC 신축성 충전 파일을 평가하는 운영자에게 다음 산업 표준은 안전 및 성능에 대한 유용한 맥락을 제공합니다.

• EN 50620:2017 – 전기 자동차 충전용 전기 케이블로 0.6/1kV DC 시스템에 대한 케이블 유연성, 내후성 및 전압 요구 사항을 정의합니다.
• IEC 62196 시리즈 - AC 및 DC 인터페이스 요구 사항(CCS 및 CHAdeMO 포함)을 모두 포괄하는 전기 자동차의 전도성 충전용 플러그, 소켓 콘센트 및 차량 커넥터입니다.
• UL 1699B – 태양광(PV) DC 아크 결함 회로 보호, 고전력 DC 충전 시스템에 사용되는 DC 아크 결함 감지 방법에 대한 참조입니다.