何藝卿

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廣東電網(wǎng)公司珠海供電局電能替代典型案例（電動(dòng)汽車充電站）分析

何藝卿

（珠海電力設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 珠海 519000）

選取珠海市由當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司投資的關(guān)于電動(dòng)汽車充電站建設(shè)的一個(gè)案例，分析了電能替代在新能源汽車行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)方案和社會(huì)效益、環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益，總結(jié)了項(xiàng)目建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)和成果。

電能替代；新能源汽車；電動(dòng)汽車充電站；項(xiàng)目效益

1 電動(dòng)汽車充電站簡介

“電動(dòng)汽車充電站”是指為電動(dòng)汽車提供電能補(bǔ)給的相關(guān)設(shè)施總稱，一般包括供配電系統(tǒng)、充電設(shè)備、監(jiān)控管理系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)及安裝場地、防護(hù)設(shè)施、通風(fēng)及消防設(shè)施等。在公交汽車?？空緯r(shí)利用短時(shí)快速充電設(shè)備向汽車電池模塊充電。電動(dòng)汽車不再依賴汽、柴油作為燃料，有效減少了碳排放。

2 技術(shù)應(yīng)用案例

以珠海市海虹路公交巴士充電基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)擴(kuò)配套工程為例，詳細(xì)闡述電能替代技術(shù)的應(yīng)用。

2.1 項(xiàng)目摘要

珠海市海虹路公交巴士充電基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)擴(kuò)配套工程基本情況如表1所示。

表1 珠海市海虹路公交巴士充電基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)擴(kuò)配

項(xiàng)目名稱珠海市海虹路公交巴士充電基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)擴(kuò)配套工程 投資單位珠海供電局技術(shù)類別電能替代 業(yè)主單位珠海供電局竣工日期2016-10-20 投資模式供電局投資，公交集團(tuán)運(yùn)營項(xiàng)目投資/萬元844 項(xiàng)目年收益/萬元574.875靜態(tài)回收期/年2.29 年替代燃油/萬千瓦時(shí)821.25節(jié)增加電費(fèi)/萬元647.18 年減少當(dāng)?shù)匚廴疚锱欧帕繙p少二氧化碳排放約3 240 t減少二氧化硫排放約144 t減少氮氧化合物排放約43.2 t減少碳?xì)湮铮℉C）和顆粒懸浮物（PM）排放約59.04 t

2.2 項(xiàng)目背景

新能源汽車在近二十年內(nèi)發(fā)展迅速，隨著資源、環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，綠色、低碳、環(huán)保的出行方式越來越受到人們的青睞，大力發(fā)展新能源汽車是大勢所趨。近年來，珠海市委、市政府認(rèn)真貫徹落實(shí)國家及省相關(guān)工作部署，加快新能源汽車推廣應(yīng)用。

珠海市海虹路公交站是珠海公交集團(tuán)設(shè)置在香洲區(qū)的一座樞紐公交站，目前班車線路共計(jì)9條，分別是L1路（海虹總站—大橋口岸樞紐）、B2路（海虹總站—湖心路口站）、B3路（海虹總站—湖心路口總站）、4路（海虹總站—夏灣）、5路（海虹總站—灣仔）、12路（海虹總站—大橋口岸樞紐）、14路（海虹總站—長隆）、16路（海虹總站—南屏科技園）、204路（海虹總站—平沙）。單程班次總運(yùn)行線路約300 km。

在海虹路公交總站實(shí)施電動(dòng)汽車充電站建設(shè)項(xiàng)目，不僅可以減少汽、柴油電動(dòng)公交巴士的數(shù)量，也可以大幅減少珠海市香洲區(qū)的碳排放環(huán)境污染，是響應(yīng)珠海市政府“新時(shí)代新發(fā)展理念”“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的有效措施。

2.3 項(xiàng)目技術(shù)方案

2.3.1 項(xiàng)目技術(shù)原理

從項(xiàng)目附近的10 kV開關(guān)站或者10 kV開關(guān)箱敷設(shè)高壓電纜至充電站箱式變電站，將10 kV電能變換成0.4 kV低壓電源，通過充電設(shè)備交直流轉(zhuǎn)換裝置，將0.4 kV、50 Hz的進(jìn)線電源轉(zhuǎn)換為直流電流480 A，電壓為250～750 V，并將電源送至位于公交泊車位處的充電槍，再通過標(biāo)準(zhǔn)接插件與電動(dòng)公交巴士實(shí)現(xiàn)電能輸送和充電。

2.3.2 項(xiàng)目技術(shù)方案及工藝流程

海虹路公交充電站系統(tǒng)包括供配電系統(tǒng)、充電設(shè)備以及其他敷設(shè)設(shè)施。供配電系統(tǒng)由高壓電力電纜、箱式變電站、開關(guān)柜組成；充電設(shè)備由交直流轉(zhuǎn)換設(shè)備、充電槍組成。海虹路公交充電系統(tǒng)整體框架如圖1所示。

海虹路公交充電站項(xiàng)目變電所由香洲區(qū)10 kV華海開關(guān)站作為輸入電源，經(jīng)由10 kV高壓電纜引接至10 kV海虹新村#2開關(guān)箱。在充電站內(nèi)設(shè)置800 kVA預(yù)裝箱式變電站4臺(tái)，將電壓從10 kV變換為0.4 kV后，由低壓電纜引接至充電設(shè)備的整流裝置，變電所內(nèi)設(shè)置變壓變頻裝置，將電源（0.4 kV、50 Hz）轉(zhuǎn)化成電動(dòng)公交巴士所需電源的制式，經(jīng)直流電纜送至位于公交站臺(tái)停車位的充電槍內(nèi)，再通過國際標(biāo)準(zhǔn)的高壓電纜連接器向電動(dòng)公交巴士供電。

海虹路公交充電站為站內(nèi)共8個(gè)停車位提供充電直流電源，根據(jù)要求，每個(gè)停車位由1套變頻電源系統(tǒng)和1臺(tái)充電槍提供直流充電電源，每2個(gè)停車位配置1臺(tái)箱式變電站，每個(gè)停車位的充電槍配備2條專用的電纜連接器，可同時(shí)向1臺(tái)公交巴士充電，提高充電速度，降低充電時(shí)間。電源系統(tǒng)容量為4臺(tái)800 kVA變壓器組成，每臺(tái)箱式變電站由1臺(tái)10 kV進(jìn)線開關(guān)柜、1臺(tái)計(jì)量柜、2臺(tái)0.4 kV出線開關(guān)柜、1臺(tái)變壓器、1組無功補(bǔ)償電容器組成。每臺(tái)箱式變電站為2臺(tái)充電設(shè)備提供電源，總?cè)萘繛?×360 kW。充電站內(nèi)同時(shí)配備充電系統(tǒng)控制柜和自動(dòng)化屏，為充電系統(tǒng)各設(shè)備提供在線監(jiān)測和控制功能。充電站的照明、動(dòng)力及其他設(shè)施用電由1臺(tái)箱式變電站低壓柜引出，負(fù)責(zé)為充電站內(nèi)照明、直流屏、通風(fēng)等提供二次電源。

整個(gè)系統(tǒng)電氣線路如圖2所示。

圖1 海虹路公交充電系統(tǒng)整體框架圖

圖2 海虹路充電站電氣單線圖

2.4 項(xiàng)目實(shí)施過程

2.4.1 具體過程

具體過程包括：①現(xiàn)場開挖4臺(tái)箱式變電站土建基礎(chǔ)及16臺(tái)360 kW直流充電樁土建基礎(chǔ)、雨棚基礎(chǔ)；②箱變?cè)O(shè)備到貨及充電樁設(shè)備到貨，安裝及調(diào)試；③整流設(shè)備及控制系統(tǒng)、自動(dòng)化屏柜到貨，安裝及調(diào)試。

2.4.2 項(xiàng)目實(shí)施方式

珠海供電局作為投資方和設(shè)備資產(chǎn)方，珠海公交集團(tuán)作為充電站場地提供方和后充電站使用操作方，深圳市科陸電子科技股份有限公司作為設(shè)備供應(yīng)商，現(xiàn)場設(shè)計(jì)、施工由珠海供電局負(fù)責(zé)。

2.4.3 項(xiàng)目實(shí)施周期

項(xiàng)目實(shí)施周期為2016-06—2016-10-20.

2.5 項(xiàng)目效益

2.5.1 經(jīng)濟(jì)效益

公交巴士汽車的燃油的成本主要受油價(jià)波動(dòng)、使用的燃油種類、公交巴士運(yùn)行狀況等多方面因素影響。一臺(tái)公交車一天按照行駛250 km，每100 km平均大約消耗35 L汽油，一天大約消耗87.5 L汽油。按照92號(hào)汽油每升人民幣7元計(jì)算，一臺(tái)公交車一天的燃油成本約為612.5元。按照目前海虹路公交站一共9條運(yùn)營線路，每條線路安排8臺(tái)公交巴士計(jì)算，海虹路公交站一年的燃油成本約為612.5×9×8×365=1 609.65萬元。

根據(jù)國家推廣節(jié)能減排及電能替代的相關(guān)規(guī)定，電動(dòng)公交巴士充電基礎(chǔ)設(shè)施用電享受扶持電價(jià)（參照充電站大工業(yè)電價(jià)），成本為0.680 5元/千瓦時(shí)。如果本項(xiàng)目充電系統(tǒng)供電費(fèi)用收取不享受充電站大工業(yè)優(yōu)惠電價(jià)，則按照商業(yè)電價(jià)0.873 3元/千瓦時(shí)計(jì)算。

純電動(dòng)大巴車單位里程耗電量約為1.25 km/kW·h。按照每臺(tái)電動(dòng)公交巴士每天行駛250 km計(jì)算，每臺(tái)公交巴士每天需要250×1.25=312.5 kW·h。如果按照用電享受扶持電價(jià)0.680 5元/千瓦時(shí)計(jì)算，一天的成本約為312.5×0.680 5=212.66元。同理可計(jì)算出海虹路公交站一年的電費(fèi)成本是212.66×9×8×365=558.86萬元。

根據(jù)大工業(yè)度電成本，在收取0.680 5元/千瓦時(shí)的岸電供電費(fèi)用的基礎(chǔ)上，每月加收23元/千伏安的基本電費(fèi)。本次海虹路公交充電系統(tǒng)容量為3 200 kVA，則年基本電費(fèi)為23×3 200×12=88.32萬元。

按照珠海供電局每千瓦時(shí)電能收取0.7元的充電服務(wù)費(fèi)，則海虹路公交站年付出充電服務(wù)費(fèi)約0.7×312.5×9×8×365=574.875萬元。

上海虹路公交站一年的用電總成本為558.86+88.32+574.875=1 222.055萬元。

公交集團(tuán)一年可節(jié)約燃油成本費(fèi)約1 609.65－1 222.055=387.595萬元。

按照上述章節(jié)計(jì)算，海虹路公交充電站一年總用電量為250×1.25×9×8×365=8 212 500 kW·h。

按照每千瓦時(shí)電能收取0.7元的充電服務(wù)費(fèi)，總收益為0.7×8 212 500=574.875萬元。

根據(jù)本項(xiàng)目投資，每個(gè)360 kW充電樁按105萬元綜合投資考慮，本項(xiàng)目總投資約844萬元。按25%自有資金，75%貸款，貸款年利率為4.9%，自有資金為211萬元。項(xiàng)目建設(shè)期為4個(gè)月，運(yùn)營期25年。年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)按固定資產(chǎn)原值的2.5%考慮，城市維護(hù)建設(shè)稅率7%，教育附加稅率3%.按照每千瓦時(shí)電能收取0.7元的充電服務(wù)費(fèi)，在年利率為4.9%的情況下，投資回收期約為2.29年。

2.5.2 環(huán)境效益

在排放控制方面，公交巴士尾氣中包含的有害物質(zhì)有氧化硫、二氧化碳、顆粒懸浮物，采用電動(dòng)公交巴士可消除廢氣排放。

在噪聲抑制方面，燃油公交巴士在靠站后啟動(dòng)的時(shí)候噪聲超過60 dB，電動(dòng)公交巴士則可控制在30 dB以內(nèi)。1臺(tái)電動(dòng)公交巴士每年可減少二氧化碳排放約45 t，減少二氧化硫排放約2 t，減少氮氧化合物排放約0.6 t。折合海虹路公交站9條線路的所有公交巴士減排數(shù)據(jù)如下：

減少二氧化碳排放約：45×9×8=3 240 t。

減少二氧化硫排放約：2×9×8=144 t。

減少氮氧化合物排放約：0.6×9×8=43.2 t。

減少碳?xì)湮铮℉C）和顆粒懸浮物（PM）排放約：0.82×9×8=59.04 t。

2.5.3 社會(huì)效益

此外，珠海海虹路公交充電站是貫徹落實(shí)網(wǎng)省公司構(gòu)建“一主兩翼、國際拓展”的產(chǎn)業(yè)布局，大力拓展競爭性業(yè)務(wù)，推動(dòng)企業(yè)向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型的工作要求的示范性項(xiàng)目。項(xiàng)目的建成對(duì)廣東省及珠三角地區(qū)將形成顯著的示范引領(lǐng)效應(yīng)，生動(dòng)踐行珠海“萬家燈火南網(wǎng)情深”的理念，打造環(huán)境友好型電網(wǎng)。

2.6 項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

配合政府建成節(jié)能減排示范工程點(diǎn)，達(dá)到了節(jié)能減排的效果，并作為珠海供電局第一個(gè)電動(dòng)公交充電產(chǎn)，促進(jìn)了充電技術(shù)的推廣。

管理類項(xiàng)目成果如下：①編制一系列電動(dòng)汽車充電樁安全運(yùn)營管理規(guī)范；②形成電動(dòng)汽車充電樁建設(shè)、投資、運(yùn)營商業(yè)模式；③編制電動(dòng)汽車充電樁巡檢、監(jiān)測規(guī)程。

技術(shù)類項(xiàng)目成果如下：①編寫了《珠海供電局公交充電站典型設(shè)計(jì)方案》；②編寫了《珠海供電局公交充電站雨棚典型設(shè)計(jì)方案》。

建設(shè)類項(xiàng)目成果如下：①2016年度廣東電網(wǎng)公司優(yōu)質(zhì)工程金獎(jiǎng)；②南方電網(wǎng)公司2016年度基建工程優(yōu)秀設(shè)計(jì)；③2017年度中國南方電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)。

［1］劉志超.論述我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、問題及對(duì)策［J］.才智，2016（7）：227.

［2］楊海霞.新能源汽車的中國機(jī)遇［J］.中國投資，2008（9）：34-41.

2095－6835（2019）03－0004－03

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.03.004

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕