對于城市公交充電站設計策略與綜合解決方案的探討

1. 靠近公交線路終端或樞紐
   選擇公交線路的終點站或重要樞紐附近建設充電站，便于公交車在運營結束后就近充電，減少空駛里程，提高運營效率。
   例如，某城市將公交充電站建設在多條線路的交匯樞紐處，方便不同線路的公交車集中充電。
2. 考慮土地利用和城市規(guī)劃
   充電站的選址應符合城市土地利用規(guī)劃，避免占用寶貴的商業(yè)或居住用地。同時，要考慮周邊環(huán)境和交通狀況，確保充電站的建設和運營不會對周邊造成負面影響。
   如在城市郊區(qū)的閑置工業(yè)用地上建設大型公交充電站，既能充分利用土地資源，又能減少對城市中心區(qū)域的影響。
3. 預留擴展空間
   考慮到城市公交電動化的發(fā)展趨勢，充電站的選址應預留足夠的擴展空間，以滿足未來增加充電設施和服務車輛的需求。

1. 快充與慢充結合
   根據公交車的運營特點和充電需求，合理配置快充和慢充設備?？斐湓O備適用于公交車在短時間內快速補充電量，如在運營間隙進行快速充電；慢充設備則適用于夜間停車時的長時間充電。
   例如，某公交公司采用了以慢充為主、快充為輔的充電設施配置方案，夜間利用慢充為車輛充滿電，白天利用快充補充電量，滿足運營需求。
2. 大功率充電設備
   隨著電動公交車技術的不斷進步，對充電功率的要求也越來越高。選用大功率充電設備能夠縮短充電時間，提高充電效率。
   如采用 300kW 以上的大功率直流快充設備，可以在較短時間內為公交車充滿電。
3. 智能化充電管理系統(tǒng)
   配備智能化的充電管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對充電過程的實時監(jiān)控、調度和優(yōu)化，提高充電設施的利用率和安全性。
   通過智能系統(tǒng)，可以根據車輛的剩余電量、運營計劃等因素，自動安排充電順序和充電時間。

1. 穩(wěn)定的電力接入
   確保充電站有可靠的電力供應，與電網進行良好的銜接，避免因電力不足或停電導致充電中斷。
   例如，與當?shù)毓╇姴块T合作，建設專用的電力線路和變電站，為充電站提供穩(wěn)定的電力。
2. 電力容量預留
   根據未來充電設施的擴展和車輛增加的需求，預留足夠的電力容量，避免后期因電力容量不足而進行大規(guī)模的改造。
3. 分布式能源與儲能系統(tǒng)
   結合分布式能源（如太陽能、風能）和儲能系統(tǒng)，提高電力供應的可靠性和經濟性，實現(xiàn)能源的綜合利用。
   如在充電站屋頂安裝太陽能板，將多余的電能儲存到儲能系統(tǒng)中，在電力緊張時使用。

1. 優(yōu)化充電調度
   通過智能調度系統(tǒng)，根據公交車的運營計劃和實時電量情況，合理安排充電時間和順序，避免集中充電導致電力負荷過大。
   例如，利用大數(shù)據分析和算法，預測車輛的充電需求，提前安排充電計劃。
2. 人員培訓與管理
   加強對充電站工作人員的培訓，提高其技術水平和服務意識，確保充電設施的正常運行和維護。
   定期組織培訓課程，使工作人員熟悉充電設備的操作和維護流程。
3. 安全管理
   建立完善的安全管理制度，加強對充電設施、電力設備和車輛的安全檢查，確保充電站的安全運營。
   制定應急預案，應對可能出現(xiàn)的火災、觸電等安全事故。

1. 成本核算
   綜合考慮充電站的建設成本、運營成本（包括電力成本、設備維護成本、人員成本等）和收益（如充電服務收費、政府補貼等），進行詳細的成本核算和效益分析。
   例如，通過對不同充電設施選型和運營模式的成本效益對比，選擇方案。
2. 投資回報分析
   根據成本核算和收益預測，進行投資回報分析，評估充電站項目的可行性和盈利能力。
   考慮長期的運營成本和收益變化趨勢，為投資者提供決策依據。
3. 節(jié)能減排效益
   計算公交充電站的節(jié)能減排效益，如減少燃油消耗、降低二氧化碳排放等，體現(xiàn)其對環(huán)境的積極影響。

1. 與城市交通規(guī)劃銜接
   將公交充電站的建設納入城市交通規(guī)劃體系，與公交站點、停車場等設施進行統(tǒng)籌規(guī)劃，實現(xiàn)無縫銜接。
   例如，在新建的公交樞紐中同步規(guī)劃建設充電站，提高交通設施的綜合利用效率。
2. 城市景觀與環(huán)保
   充電站的外觀設計應與城市景觀相協(xié)調，采用環(huán)保材料和節(jié)能設備，減少對環(huán)境的影響。
   可以通過綠化、美化等手段，將充電站打造成為城市中的一道亮麗風景線。
3. 社會服務功能拓展
   在充電站周邊配套建設休息區(qū)、便利店等服務設施，為公交司機和乘客提供便利，同時提高充電站的綜合利用價值。

四、Acrel-2000MG充電站微電網能量管理系統(tǒng)

4.1平臺概述

Acrel-2000MG微電網能量管理系統(tǒng)，是我司根據新型電力系統(tǒng)下微電網監(jiān)控系統(tǒng)與微電網能量管理系統(tǒng)的要求，總結國內外的研究和生產的經驗，專門研制出的企業(yè)微電網能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入，*進行數(shù)據采集分析，直接監(jiān)視光伏、風能、儲能系統(tǒng)、充電站運行狀態(tài)及健康狀況，是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎上以經濟優(yōu)化運行為目標，促進可再生能源應用，提高電網運行穩(wěn)定性、補償負荷波動；有效實現(xiàn)用戶側的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網能量管理提供安全、可靠、經濟運行提供了全新的解決方案。

微電網能量管理系統(tǒng)應采用分層分布式結構，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設備層、網絡通信層和站控層。站級通信網絡采用標準以太網及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

4.2平臺適用場合

系統(tǒng)可應用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

五、充電站微電網能量管理系統(tǒng)解決方案

5.1實時監(jiān)測

微電網能量管理系統(tǒng)人機界面友好，應能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測光伏、風電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關等合、分閘狀態(tài)及有關故障、告警等信號。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、頻率和正向有功電能累計值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。系統(tǒng)應可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理，使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運行功率設置等。系統(tǒng)應可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理，能夠根據儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警，并支持定期的電池維護。微電網能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網光伏、風電、儲能、充電站及總體負荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統(tǒng)信息進行顯示。

圖1系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風電信息、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。

5.1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側、交流側運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據進行展示。

5.1.2儲能界面

圖3儲能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖4儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進行設置，包括開關機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

圖5儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖6儲能系統(tǒng)PCS電網側數(shù)據界面

本界面用來展示對PCS電網側數(shù)據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖7儲能系統(tǒng)PCS交流側數(shù)據界面

本界面用來展示對PCS交流側數(shù)據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時針對交流側的異常信息進行告警。

圖8儲能系統(tǒng)PCS直流側數(shù)據界面

本界面用來展示對PCS直流側數(shù)據，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側的異常信息進行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運行狀態(tài)、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖10儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據信息以及告警信息等，同時展示當前儲能電池的SOC信息。

圖11儲能電池簇運行數(shù)據界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當前電芯的電壓、溫度值及所對應的位置。

5.1.3風電界面

圖12風電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機直流側、交流側運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、風速/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據進行展示。

5.1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來展示對充電站系統(tǒng)信息，主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費用，變化曲線、各個充電站的運行數(shù)據等。

5.1.5視頻監(jiān)控界面

圖14微電網視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實現(xiàn)預覽、回放、管理與控制等。

5.1.6發(fā)電預測

系統(tǒng)應可以通過歷史發(fā)電數(shù)據、實測數(shù)據、未來天氣預測數(shù)據，對分布式發(fā)電進行短期、超短期發(fā)電功率預測，并展示合格率及誤差分析。根據功率預測可進行人工輸入或者自動生成發(fā)電計劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖15光伏預測界面

5.1.7策略配置

系統(tǒng)應可以根據發(fā)電數(shù)據、儲能系統(tǒng)容量、負荷需求及分時電價信息，進行系統(tǒng)運行模式的設置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、防逆流、有序充電、動態(tài)擴容等。

具體策略根據項目實際情況（如儲能柜數(shù)量、負載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進行接口適配和策略調整，同時支持定制化需求。

圖16策略配置界面

5.1.8運行報表

應能查詢各子系統(tǒng)、回路或設備*時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時段電量等。

圖17運行報表

5.1.9實時報警

應具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠對各子系統(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關閉等遙信變位，及設備內部的保護動作或事故跳閘時應能發(fā)出告警，應能實時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護事件名稱、保護動作時刻；并應能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關人員。

圖18實時告警

5.1.10歷史事件查詢

應能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風速、氣壓越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

圖19歷史事件查詢

5.1.11電能質量監(jiān)測

應可以對整個微電網系統(tǒng)的電能質量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質量情況，以便及時發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應能實時顯示各電能質量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應能實時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動與閃變：系統(tǒng)應能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量：系統(tǒng)應能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應能提供有功負荷曲線，包括日有功負荷曲線（折線型）和年有功負荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測：在電能質量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時，系統(tǒng)應能產生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關人員；系統(tǒng)應能查看相應暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質量數(shù)據統(tǒng)計：系統(tǒng)應能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據，包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應包含事件名稱、狀態(tài)（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。

圖20微電網系統(tǒng)電能質量界面

5.1.12遙控功能

應可以對整個微電網系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時執(zhí)行調度系統(tǒng)或站內相應的操作命令。

圖21遙控功能

5.1.13曲線查詢

應可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖22曲線查詢

5.1.14統(tǒng)計報表

具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內各配電節(jié)點的發(fā)電、用電、充放電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。對微電網與外部系統(tǒng)間電能量交換進行統(tǒng)計分析；對系統(tǒng)運行的節(jié)能、收益等分析；具備對微電網供電可靠性分析，包括年停電時間、年停電次數(shù)等分析；具備對并網型微電網的并網點進行電能質量分析。

圖23統(tǒng)計報表

5.1.15網絡拓撲圖

系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網絡結構；可在線診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖24微電網系統(tǒng)拓撲界面

本界面主要展示微電網系統(tǒng)拓撲，包括系統(tǒng)的組成內容、電網連接方式、斷路器、表計等信息。

5.1.16通信管理

可以對整個微電網系統(tǒng)范圍內的設備通信情況進行管理、控制、數(shù)據的實時監(jiān)測。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設備的通信和數(shù)據情況。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖25通信管理

5.1.17用戶權限管理

應具備設置用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控操作，運行參數(shù)修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

圖26用戶權限

5.1.18故障錄波

應可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各相關電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形，總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關量波形。

圖27故障錄波

5.1.19事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數(shù)據，包括開關位置、保護動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據基礎。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當每個事件發(fā)生時，存儲事故掃描周期及事故掃描周期的有關點數(shù)據。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據點可由用戶隨意修改。

5.2硬件及其配套產品

六、結束語

在城市公交充電站的設計以及施工中，要綜合城市規(guī)劃、建設以及場地的實際狀況進行規(guī)范化處理，協(xié)調多個領域，根據實際狀況進行方案優(yōu)化，保障各項工序有序開展，降低設計以及施工中存在的風險以及隱患問題。對此，文章通過分析充電站設計以及施工要點，確定施工內容，優(yōu)化施工計劃，基于現(xiàn)代化管理理念進行規(guī)范化控制，實現(xiàn)流程優(yōu)化，充分保障了施工質量。

【參考文獻】

【1】王玉生,羅欣欣,單香琦.電動公交車隊置換與充電設施布局協(xié)同優(yōu)化[J/OL].中國公路學報:1-16.

【2】胡曉偉,宋帥,邱振洋等.寒區(qū)電動公交充電站選址及定容規(guī)劃研究[J/OL].交通運輸系統(tǒng)工程與信息:1-15.

【3】王久香.城市公交充電站設計與施工技術分析.

【4】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.

【5】安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.05版.