240–720kW DC ఫ్లెక్సిబుల్ ఛార్జింగ్ పైల్‌తో బస్ డిపో పీక్-ఛార్జ్ ఖర్చులను 28% తగ్గించింది

కస్టమర్ నేపథ్యం

Rhine-Ruhr ప్రాంతంలో ఒక మునిసిపల్ ట్రాన్సిట్ ఆపరేటర్ 42 బ్యాటరీ-ఎలక్ట్రిక్ బస్సుల సముదాయాన్ని నిర్వహిస్తుంది మరియు ప్రతి నెలా దాదాపు 120,000 కిలోమీటర్ల షెడ్యూల్ సర్వీస్‌ను కవర్ చేస్తుంది. ఫ్లీట్ 2019లో నిర్మించిన ఒకే డిపోలో ఉంది, ఇక్కడ 30 ఫిక్స్‌డ్ 120 kW DC ఛార్జర్‌లు ఓవర్‌నైట్ మరియు ఛార్జింగ్ ఛార్జింగ్‌కు సపోర్ట్ చేయడానికి ఇన్‌స్టాల్ చేయబడ్డాయి.

ఆపరేటర్ యొక్క ప్రధాన ఆదేశం: ఉదయం మరియు మధ్యాహ్నం పీక్ పీరియడ్‌లతో సహా రోజుకు కనీసం 16 గంటల పాటు బస్సులను రోడ్డుపై ఉంచాలి. అంటే సర్వీస్ బ్లాక్‌ల మధ్య విండోలను ఛార్జ్ చేయడం 45 నిమిషాల కంటే తక్కువ. ఇప్పటికే ఉన్న ఫిక్స్‌డ్-ఛార్జర్ లేఅవుట్ ఈ కార్యాచరణ పరిమితులకు చాలా దృఢమైనదిగా నిరూపించబడింది.

ఛాలెంజ్: ఫిక్స్‌డ్ పవర్, ఫిక్స్‌డ్ రేట్లు మరియు ఐడిల్ ఛార్జర్‌లు

ప్రతి స్థిరమైన 120 kW ఛార్జర్ ఒకే బస్సుకు కేటాయించబడింది. ఉదయం మరియు సాయంత్రం సేవ తర్వాత బస్సులు అలలతో తిరిగి వచ్చినప్పుడు, చాలా ఛార్జర్‌లు పనిలేకుండా కూర్చున్నాయి, అయితే యాక్టివ్ ఉన్న వాటి వద్ద క్యూ ఏర్పడింది. 40% ఛార్జ్ స్థితి ఉన్న బస్సుకు 120 kW ఛార్జర్‌పై ఇప్పటికీ 1.5 గంటల సమయం అవసరం-45 నిమిషాల లేఓవర్‌కు చాలా ఎక్కువ.

డిపో యొక్క గ్రిడ్ కనెక్షన్ 600 kW ఏకకాల లోడ్‌కు పరిమితం చేయబడినందున, యార్డ్‌కు మరింత శక్తిని తీసుకురావడానికి $180,000 అంచనా వ్యయంతో కొత్త ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ మరియు సుదీర్ఘమైన అనుమతి ప్రక్రియ అవసరమవుతుంది. ఈ సమయంలో, ఆపరేటర్ రెండు పరిష్కారాలను ప్రయత్నించారు:

• పవర్ కోసం పోటీ పడకుండా ఉండటానికి బస్సులను మాన్యువల్‌గా షెడ్యూల్ చేయడం వలన బయలుదేరే సమయాలు ఆలస్యం మరియు సమయానికి పనితీరు తగ్గుతుంది.
• పీక్ డిమాండ్ సమయంలో అవుట్‌పుట్‌ను పరిమితం చేయడానికి ఇప్పటికే ఉన్న ఛార్జర్‌లను ప్రోగ్రామింగ్ చేయడం, అయితే అది ఛార్జ్ సమయాలను మాత్రమే పొడిగించడం మరియు తదుపరి బ్లాక్‌కు తక్కువ ఛార్జీని వదిలివేస్తుంది.

ప్రత్యక్ష పర్యవసానంగా కార్యాచరణ రాపిడి పెరిగిపోయింది: క్యూలో ఉండటం, తప్పిన బయలుదేరడం మరియు నెలవారీ డిమాండ్ ఛార్జీలు స్థిరంగా $24,000కి చేరాయి. నిర్ణీత అవుట్‌పుట్‌ల సెట్ కాకుండా అవసరమైన చోట విద్యుత్ కేటాయింపును నిజ సమయంలో స్వీకరించగలిగే ఛార్జింగ్ ఆర్కిటెక్చర్ బృందానికి అవసరం.

240–720kW DC ఫ్లెక్సిబుల్ ఛార్జింగ్ పైల్ ఎందుకు

సౌత్య 240–720 kW DC ఫ్లెక్సిబుల్ ఛార్జింగ్ పైల్‌పై స్థిరపడటానికి ముందు ఆపరేటర్ రెండు ప్రత్యామ్నాయాలను విశ్లేషించారు.

మొదటి ప్రత్యామ్నాయం రెండవ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ని జోడించడం మరియు మరింత స్థిరమైన 120 kW ఛార్జర్‌లను అమలు చేయడం. ఆ విధానం క్యూయింగ్‌ను తొలగిస్తుంది, అయితే రోజు మధ్యలో చాలా ఛార్జర్‌లను నిష్క్రియంగా ఉంచుతుంది మరియు గ్రిడ్ అప్‌గ్రేడ్ మాత్రమే మొత్తం వార్షిక శక్తి బడ్జెట్‌ను తినేస్తుంది.

రెండవ ప్రత్యామ్నాయం మెకానికల్ స్విచ్ మ్యాట్రిక్స్‌తో కూడిన సెంట్రల్ హై-పవర్ ఛార్జర్, ఇది ఒక సమయంలో ఒక బస్సును కనెక్ట్ చేయగలదు. ఇది విద్యుత్-భాగస్వామ్య సమస్యను పరిష్కరించింది కానీ కొత్త అడ్డంకిని సృష్టించింది: స్విచ్ సిస్టమ్‌లో ఒక్కసారి అంతరాయం ఏర్పడితే మొత్తం డిపో నిలిచిపోతుంది.

సౌత్య ఫ్లెక్సిబుల్ ఛార్జింగ్ పైల్ మూడు కారణాల వల్ల ప్రత్యేకంగా నిలిచింది:

• డైనమిక్ పవర్ కేటాయింపు:ఒక్క 600 kW యూనిట్ దాని అవుట్‌పుట్‌ను ఆరు నుండి ఎనిమిది ఛార్జింగ్ పాయింట్‌లలో విభజించగలదు, ప్రతి బస్సుకు ప్రస్తుతానికి అవసరమైన శక్తిని మాత్రమే ఇస్తుంది. మాన్యువల్ జోక్యం లేకుండా నిజ సమయంలో కేటాయింపు నవీకరణలు.
• మాడ్యులర్ స్కేలబిలిటీ:పైల్ మార్చుకోగలిగిన పవర్ మాడ్యూల్స్ నుండి నిర్మించబడింది. ఫ్లీట్ పెరిగితే, ఆపరేటర్ మొత్తం యూనిట్‌ను భర్తీ చేయకుండా మాడ్యూల్‌లను జోడించవచ్చు.
• గ్రిడ్ అప్‌గ్రేడ్ అవసరం లేదు:పైల్ కాన్ఫిగర్ చేయగల గరిష్ట మొత్తం లోడ్‌ను అమలు చేయగలదు కాబట్టి, ఇది $180,000 ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ప్రాజెక్ట్‌ను తప్పించి, ఇప్పటికే ఉన్న 600 kW గ్రిడ్ కనెక్షన్‌లో సరిపోతుంది.

అమలు: దశలవారీ విస్తరణ మరియు డైనమిక్ లోడ్ నిర్వహణ

ఒప్పందంపై సంతకం చేయడం నుండి పూర్తి కార్యాచరణ వరకు ఆరు వారాల పాటు ప్రాజెక్ట్ పూర్తయింది. అమలులో నాలుగు దశలు ఉన్నాయి:

1. సైట్ సర్వే మరియు లేఅవుట్ మ్యాపింగ్.బస్ పార్కింగ్ పొజిషన్‌లు, కేబుల్ రూట్‌లు మరియు ఇప్పటికే ఉన్న స్విచ్‌బోర్డ్ సామర్థ్యాన్ని ఒక్కో కుప్పకు ఛార్జింగ్ అవుట్‌లెట్‌ల యొక్క సరైన సంఖ్యను నిర్ణయించడానికి బృందం మ్యాప్ చేసింది.
2. నాలుగు 600 kW పైల్స్ యొక్క సంస్థాపన,ప్రతి ఒక్కటి మొత్తం 32 ఛార్జింగ్ పాయింట్‌ల కోసం ఎనిమిది కనెక్టర్‌లతో కాన్ఫిగర్ చేయబడింది. కేబుల్ పొడవు మరియు నష్టాలను తగ్గించడానికి పార్కింగ్ వరుసల మధ్య పైల్స్ ఉంచబడ్డాయి.
3. డిపో మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్‌తో ఏకీకరణ.పైల్ యొక్క పవర్ కేటాయింపు వాహన షెడ్యూల్ డేటాబేస్‌తో అనుసంధానించబడింది, తద్వారా ముందుగా బయలుదేరే సమయాలతో కూడిన బస్సులు ప్రాధాన్యత శక్తిని పొందుతాయి.
4. సిబ్బంది శిక్షణ.ఛార్జ్ ఆపరేటర్‌లకు విద్యుత్ కేటాయింపు గ్రాఫ్‌లను చదవడం మరియు కనెక్షన్ లోపం ఉన్న అరుదైన సందర్భంలో ఏమి చేయాలనే దానిపై శిక్షణ ఇవ్వబడింది.

రెండో వారంలో ఒక కీలక సవాలు ఎదురైంది. డిపో యొక్క ప్రస్తుత ఎలక్ట్రికల్ గది ఒక చిన్న పునర్నిర్మాణం లేకుండా కొత్త పైల్స్‌కు అవసరమైన అదనపు ఉప్పెన రక్షణ మరియు మీటరింగ్ పరికరాలను కలిగి ఉండదు. కాంపాక్ట్ సబ్-డిస్ట్రిబ్యూషన్ బోర్డ్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయడం ద్వారా మరియు బ్యాకప్ ఎలక్ట్రికల్ లోడ్‌లను వేరే దశకు తరలించడం ద్వారా సమస్య పరిష్కరించబడింది - షెడ్యూల్‌కు నాలుగు రోజులు జోడించిన చిన్న సివిల్ పని.

పరిమాణాత్మక ఫలితాలు: వేగవంతమైన మలుపులు, తక్కువ డిమాండ్ ఫీజులు, తక్కువ క్యూలు

సౌత్య ఫ్లెక్సిబుల్ ఛార్జింగ్ పైల్స్‌లో రన్ అయిన మొదటి మూడు నెలల నుండి కార్యాచరణ డేటా బోర్డు అంతటా కొలవదగిన మెరుగుదలలను చూపించింది.

• ఒక్కో బస్సుకు ఛార్జింగ్ సమయం 38% తగ్గింది.200 kWh బ్యాటరీ సగటు 4.5 గంటల నుండి 2.2 గంటలకు పడిపోయింది, ఎందుకంటే పార్కింగ్ స్థలం సగం ఖాళీగా ఉన్నప్పుడు పైల్ ఒకే బస్సులో 240 kW కేంద్రీకరించగలదు.
• పీక్ డిమాండ్ ఛార్జీలు 28% తగ్గాయి,నెలకు $24,000 నుండి $17,300 వరకు. 20 బస్సులు ఏకకాలంలో ఛార్జ్ అవుతున్నప్పుడు కూడా పైల్ యొక్క లోడ్-లిమిటింగ్ అల్గారిథమ్ డిపో యొక్క మొత్తం డ్రాని 600 kW థ్రెషోల్డ్ కంటే తక్కువగా ఉంచింది.
• ఛార్జింగ్ వినియోగం 47% నుండి 78%కి పెరిగింది.పవర్ ఫ్లెక్సిబుల్‌గా రూట్ చేయబడినందున, సాయంత్రం 6:00 గంటలకు బయలుదేరాల్సిన బస్సు తన వంతు కోసం వేచి ఉండగా, మధ్యాహ్నం 2:00 గంటలకు వచ్చే బస్సు పూర్తి పవర్‌తో ఛార్జ్ అవుతుంది.
• $180,000 గ్రిడ్ అప్‌గ్రేడ్ నివారించబడింది.నాలుగు పైల్స్ మరియు ఇన్‌స్టాలేషన్‌తో సహా ప్రాజెక్ట్ ఖర్చు దాదాపు $96,000కి చేరుకుంది, అంటే డిమాండ్-ఛార్జ్ పొదుపు ఆధారంగా మాత్రమే తిరిగి చెల్లించే వ్యవధి ఒక సంవత్సరం కంటే ఎక్కువ.

షెడ్యూల్ పాటించడంలో విస్తృత ప్రభావం కనిపించింది: 90% కంటే తక్కువ ఛార్జ్‌తో డిపో నుండి బయలుదేరే బస్సుల సంఖ్య వారానికి 12 నుండి 2కి పడిపోయింది మరియు విమానాల సమయానికి బయలుదేరే రేటు 92% నుండి 98%కి మెరుగుపడింది.

క్లయింట్ టెస్టిమోనియల్

డిపో యొక్క కార్యనిర్వాహక నిర్వాహకుడు దీనిని సాధారణ పదాలలో ఉంచారు:

"ఫ్లెక్సిబుల్ పైల్ వేగవంతమైన ఛార్జ్‌ను అందించదు; ఇది మా షెడ్యూల్‌పై మాకు తిరిగి నియంత్రణను ఇస్తుంది. ముందుగా ఏ బస్సును ఛార్జ్ చేయాలో నేను ఇకపై నిర్ణయించుకోవాల్సిన అవసరం లేదు. శక్తి అవసరమైన చోటికి వెళుతుంది మరియు అది మా మొత్తం షిఫ్ట్ ప్లాన్‌ల విధానాన్ని మార్చింది."

మరొక మెయింటెనెన్స్ సూపర్‌వైజర్ జోడించారు: "మాడ్యులర్ డిజైన్ అంటే మేము ఇప్పటికే ఉన్న ఇన్‌స్టాలేషన్‌ను తీసివేయకుండా సామర్థ్యాన్ని అప్‌గ్రేడ్ చేయవచ్చు. మా పాత స్థిర యూనిట్లతో అది సాధ్యం కాదు."

ఇతర ఫ్లీట్ మరియు ఛార్జింగ్ ఆపరేటర్లకు పాఠాలు

ఈ ప్రాజెక్ట్ నుండి మూడు ప్రతిరూపమైన పాఠాలు ఉద్భవించాయి:

1. పైల్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను అసలు బస్ షెడ్యూల్‌లకు సరిపోల్చండి, గరిష్ట పవర్ కాదు.డిపో 720 kW మోడల్‌గా పరిగణించబడింది, అయితే 32 అవుట్‌లెట్‌లతో కూడిన 600 kW యూనిట్‌లు బస్ రొటేషన్‌కు బాగా సరిపోతాయి మరియు తక్కువ ఖర్చు అవుతుంది. సాధ్యమయ్యే అతిపెద్ద యూనిట్‌ను కొనుగోలు చేయడం కంటే తిరిగి వచ్చే సమయాల గరిష్ట అతివ్యాప్తిని అర్థం చేసుకోవడం చాలా విలువైనది.
2. మొదటి రోజు నుండి పవర్ కేటాయింపు అల్గారిథమ్‌ని ఉపయోగించండి.ఫ్యాక్టరీ డిఫాల్ట్ సాధారణ దృశ్యం కోసం సెట్ చేయబడింది. వారు బయలుదేరే సమయాలు మరియు బ్యాటరీ ఛార్జ్ స్థితికి సరిపోయేలా కేటాయింపు ప్రాధాన్యతలను కాన్ఫిగర్ చేసిన తర్వాత మాత్రమే డిపో పనితీరు మెరుగుపడింది.
3. మాడ్యులర్ యూనిట్‌ని ఎంచుకోవడం ద్వారా విమానాల వృద్ధికి ప్లాన్ చేయండి.ఆపరేటర్ మరో 10 బస్సులను జోడిస్తే, వారు ఇప్పటికే ఉన్న పైల్స్‌లో అదనపు పవర్ మాడ్యూల్‌లను చొప్పించవచ్చు. స్థిర ఛార్జర్‌కి సరికొత్త ఇన్‌స్టాలేషన్ మరియు మరొక గ్రిడ్ కనెక్షన్ అవసరం.

ఛార్జింగ్ ప్రవర్తనలో మార్పు వారి మొత్తం కార్యకలాపాలను ఎలా ప్రభావితం చేసిందనేది బృందానికి అతిపెద్ద ఆశ్చర్యం. ఫిక్స్‌డ్ పవర్ మోడల్ నుండి డిమాండ్-డ్రైవెన్‌కి మారడం వల్ల డబ్బు ఆదా అవుతుంది, సమయానికి పనితీరు మెరుగుపడింది మరియు రోజువారీ సిబ్బంది ఒత్తిడిని తొలగించింది.

సూచనలు

DC ఫ్లెక్సిబుల్ ఛార్జింగ్ పైల్స్‌ను మూల్యాంకనం చేసే ఆపరేటర్‌ల కోసం, క్రింది పరిశ్రమ ప్రమాణాలు భద్రత మరియు పనితీరుపై ఉపయోగకరమైన సందర్భాన్ని అందిస్తాయి:

• EN 50620:2017 – ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల ఛార్జింగ్ కోసం ఎలక్ట్రిక్ కేబుల్స్, కేబుల్ సౌలభ్యాన్ని నిర్వచించడం, వాతావరణ నిరోధకత మరియు 0.6/1 kV DC సిస్టమ్‌లకు వోల్టేజ్ అవసరాలు.
• IEC 62196 సిరీస్ – ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల వాహక ఛార్జింగ్ కోసం ప్లగ్‌లు, సాకెట్-అవుట్‌లెట్‌లు మరియు వాహన కనెక్టర్‌లు, AC మరియు DC ఇంటర్‌ఫేస్ అవసరాలు (CCS మరియు CHAdeMOతో సహా) రెండింటినీ కవర్ చేస్తాయి.
• UL 1699B – ఫోటోవోల్టాయిక్ (PV) DC ఆర్క్-ఫాల్ట్ సర్క్యూట్ ప్రొటెక్షన్, అధిక-పవర్ DC ఛార్జింగ్ సిస్టమ్‌లలో ఉపయోగించే DC ఆర్క్-ఫాల్ట్ డిటెక్షన్ పద్ధతులకు సూచన.