对于城市公交充电站设计策略与综合解决方案的探讨

1. 靠近公交线路终端或枢纽
   选择公交线路的终点站或重要枢纽附近建设充电站，便于公交车在运营结束后就近充电，减少空驶里程，提高运营效率。
   例如，某城市将公交充电站建设在多条线路的交汇枢纽处，方便不同线路的公交车集中充电。
2. 考虑土地利用和城市规划
   充电站的选址应符合城市土地利用规划，避免占用宝贵的商业或居住用地。同时，要考虑周边环境和交通状况，确保充电站的建设和运营不会对周边造成负面影响。
   如在城市郊区的闲置工业用地上建设大型公交充电站，既能充分利用土地资源，又能减少对城市中心区域的影响。
3. 预留扩展空间
   考虑到城市公交电动化的发展趋势，充电站的选址应预留足够的扩展空间，以满足未来增加充电设施和服务车辆的需求。

1. 快充与慢充结合
   根据公交车的运营特点和充电需求，合理配置快充和慢充设备。快充设备适用于公交车在短时间内快速补充电量，如在运营间隙进行快速充电；慢充设备则适用于夜间停车时的长时间充电。
   例如，某公交公司采用了以慢充为主、快充为辅的充电设施配置方案，夜间利用慢充为车辆充满电，白天利用快充补充电量，满足运营需求。
2. 大功率充电设备
   随着电动公交车技术的不断进步，对充电功率的要求也越来越高。选用大功率充电设备能够缩短充电时间，提高充电效率。
   如采用 300kW 以上的大功率直流快充设备，可以在较短时间内为公交车充满电。
3. 智能化充电管理系统
   配备智能化的充电管理系统，实现对充电过程的实时监控、调度和优化，提高充电设施的利用率和安全性。
   通过智能系统，可以根据车辆的剩余电量、运营计划等因素，自动安排充电顺序和充电时间。

1. 稳定的电力接入
   确保充电站有可靠的电力供应，与电网进行良好的衔接，避免因电力不足或停电导致充电中断。
   例如，与当地供电部门合作，建设专用的电力线路和变电站，为充电站提供稳定的电力。
2. 电力容量预留
   根据未来充电设施的扩展和车辆增加的需求，预留足够的电力容量，避免后期因电力容量不足而进行大规模的改造。
3. 分布式能源与储能系统
   结合分布式能源（如太阳能、风能）和储能系统，提高电力供应的可靠性和经济性，实现能源的综合利用。
   如在充电站屋顶安装太阳能板，将多余的电能储存到储能系统中，在电力紧张时使用。

1. 优化充电调度
   通过智能调度系统，根据公交车的运营计划和实时电量情况，合理安排充电时间和顺序，避免集中充电导致电力负荷过大。
   例如，利用大数据分析和算法，预测车辆的充电需求，提前安排充电计划。
2. 人员培训与管理
   加强对充电站工作人员的培训，提高其技术水平和服务意识，确保充电设施的正常运行和维护。
   定期组织培训课程，使工作人员熟悉充电设备的操作和维护流程。
3. 安全管理
   建立完善的安全管理制度，加强对充电设施、电力设备和车辆的安全检查，确保充电站的安全运营。
   制定应急预案，应对可能出现的火灾、触电等安全事故。

1. 成本核算
   综合考虑充电站的建设成本、运营成本（包括电力成本、设备维护成本、人员成本等）和收益（如充电服务收费、政府补贴等），进行详细的成本核算和效益分析。
   例如，通过对不同充电设施选型和运营模式的成本效益对比，选择方案。
2. 投资回报分析
   根据成本核算和收益预测，进行投资回报分析，评估充电站项目的可行性和盈利能力。
   考虑长期的运营成本和收益变化趋势，为投资者提供决策依据。
3. 节能减排效益
   计算公交充电站的节能减排效益，如减少燃油消耗、降低二氧化碳排放等，体现其对环境的积极影响。

1. 与城市交通规划衔接
   将公交充电站的建设纳入城市交通规划体系，与公交站点、停车场等设施进行统筹规划，实现无缝衔接。
   例如，在新建的公交枢纽中同步规划建设充电站，提高交通设施的综合利用效率。
2. 城市景观与环保
   充电站的外观设计应与城市景观相协调，采用环保材料和节能设备，减少对环境的影响。
   可以通过绿化、美化等手段，将充电站打造成为城市中的一道亮丽风景线。
3. 社会服务功能拓展
   在充电站周边配套建设休息区、便利店等服务设施，为公交司机和乘客提供便利，同时提高充电站的综合利用价值。

四、Acrel-2000MG充电站微电网能量管理系统

4.1平台概述

Acrel-2000MG微电网能量管理系统，是我司根据新型电力系统下微电网监控系统与微电网能量管理系统的要求，总结国内外的研究和生产的经验，专门研制出的企业微电网能量管理系统。本系统满足光伏系统、风力发电、储能系统以及充电站的接入，*进行数据采集分析，直接监视光伏、风能、储能系统、充电站运行状态及健康状况，是一个集监控系统、能量管理为一体的管理系统。该系统在安全稳定的基础上以经济优化运行为目标，促进可再生能源应用，提高电网运行稳定性、补偿负荷波动；有效实现用户侧的需求管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，提高电力设备运行效率、降低供电成本。为企业微电网能量管理提供安全、可靠、经济运行提供了全新的解决方案。

微电网能量管理系统应采用分层分布式结构，整个能量管理系统在物理上分为三个层：设备层、网络通信层和站控层。站级通信网络采用标准以太网及TCP/IP通信协议，物理媒介可以为光纤、网线、屏蔽双绞线等。系统支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。

4.2平台适用场合

系统可应用于城市、高速公路、工业园区、工商业区、居民区、智能建筑、海岛、无电地区可再生能源系统监控和能量管理需求。

五、充电站微电网能量管理系统解决方案

5.1实时监测

微电网能量管理系统人机界面友好，应能够以系统一次电气图的形式直观显示各电气回路的运行状态，实时监测光伏、风电、储能、充电站等各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各回路断路器、隔离开关等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。其中，各子系统回路电参量主要有：相电压、线电压、三相电流、有功/无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功/无功电度、频率和正向有功电能累计值；状态参数主要有：开关状态、断路器故障脱扣告警等。系统应可以对分布式电源、储能系统进行发电管理，使管理人员实时掌握发电单元的出力信息、收益信息、储能荷电状态及发电单元与储能单元运行功率设置等。系统应可以对储能系统进行状态管理，能够根据储能系统的荷电状态进行及时告警，并支持定期的电池维护。微电网能量管理系统的监控系统界面包括系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电站及总体负荷组成情况，包括收益信息、天气信息、节能减排信息、功率信息、电量信息、电压电流情况等。根据不同的需求，也可将充电，储能及光伏系统信息进行显示。

图1系统主界面

子界面主要包括系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电站信息、通讯状况及一些统计列表等。

5.1.1光伏界面

图2光伏系统界面

本界面用来展示对光伏系统信息，主要包括逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、并网柜电力监测及发电量统计、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、辐照度/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。

5.1.2储能界面

图3储能系统界面

本界面主要用来展示本系统的储能装机容量、储能当前充放电量、收益、SOC变化曲线以及电量变化曲线。

图4储能系统PCS参数设置界面

本界面主要用来展示对PCS的参数进行设置，包括开关机、运行模式、功率设定以及电压、电流的限值。

图5储能系统BMS参数设置界面

本界面用来展示对BMS的参数进行设置，主要包括电芯电压、温度保护限值、电池组电压、电流、温度限值等。

图6储能系统PCS电网侧数据界面

本界面用来展示对PCS电网侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数等。

图7储能系统PCS交流侧数据界面

本界面用来展示对PCS交流侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数、温度值等。同时针对交流侧的异常信息进行告警。

图8储能系统PCS直流侧数据界面

本界面用来展示对PCS直流侧数据，主要包括电压、电流、功率、电量等。同时针对直流侧的异常信息进行告警。

图9储能系统PCS状态界面

本界面用来展示对PCS状态信息，主要包括通讯状态、运行状态、STS运行状态及STS故障告警等。

图10储能电池状态界面

本界面用来展示对BMS状态信息，主要包括储能电池的运行状态、系统信息、数据信息以及告警信息等，同时展示当前储能电池的SOC信息。

图11储能电池簇运行数据界面

本界面用来展示对电池簇信息，主要包括储能各模组的电芯电压与温度，并展示当前电芯的电压、温度值及所对应的位置。

5.1.3风电界面

图12风电系统界面

本界面用来展示对风电系统信息，主要包括逆变控制一体机直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、风速/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。

5.1.4充电站界面

图13充电站界面

本界面用来展示对充电站系统信息，主要包括充电站用电总功率、交直流充电站的功率、电量、电量费用，变化曲线、各个充电站的运行数据等。

5.1.5视频监控界面

图14微电网视频监控界面

本界面主要展示系统所接入的视频画面，且通过不同的配置，实现预览、回放、管理与控制等。

5.1.6发电预测

系统应可以通过历史发电数据、实测数据、未来天气预测数据，对分布式发电进行短期、超短期发电功率预测，并展示合格率及误差分析。根据功率预测可进行人工输入或者自动生成发电计划，便于用户对该系统新能源发电的集中管控。

图15光伏预测界面

5.1.7策略配置

系统应可以根据发电数据、储能系统容量、负荷需求及分时电价信息，进行系统运行模式的设置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期计划、需量控制、防逆流、有序充电、动态扩容等。

具体策略根据项目实际情况（如储能柜数量、负载功率、光伏系统能力等）进行接口适配和策略调整，同时支持定制化需求。

图16策略配置界面

5.1.8运行报表

应能查询各子系统、回路或设备*时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能、尖峰平谷时段电量等。

图17运行报表

5.1.9实时报警

应具有实时报警功能，系统能够对各子系统中的逆变器、双向变流器的启动和关闭等遥信变位，及设备内部的保护动作或事故跳闸时应能发出告警，应能实时显示告警事件或跳闸事件，包括保护事件名称、保护动作时刻；并应能以弹窗、声音、短信和电话等形式通知相关人员。

图18实时告警

5.1.10历史事件查询

应能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数、电芯温度（锂离子电池）、压力（液流电池）、光照、风速、气压越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

图19历史事件查询

5.1.11电能质量监测

应可以对整个微电网系统的电能质量包括稳态状态和暂态状态进行持续监测，使管理人员实时掌握供电系统电能质量情况，以便及时发现和消除供电不稳定因素。

1）在供电系统主界面上应能实时显示各电能质量监测点的监测装置通信状态、各监测点的A/B/C相电压总畸变率、三相电压不平衡度*和正序/负序/零序电压值、三相电流不平衡度*和正序/负序/零序电流值；

2）谐波分析功能：系统应能实时显示A/B/C三相电压总谐波畸变率、A/B/C三相电流总谐波畸变率、奇次谐波电压总畸变率、奇次谐波电流总畸变率、偶次谐波电压总畸变率、偶次谐波电流总畸变率；应能以柱状图展示2-63次谐波电压含有率、2-63次谐波电压含有率、0.5～63.5次间谐波电压含有率、0.5～63.5次间谐波电流含有率；

3）电压波动与闪变：系统应能显示A/B/C三相电压波动值、A/B/C三相电压短闪变值、A/B/C三相电压长闪变值；应能提供A/B/C三相电压波动曲线、短闪变曲线和长闪变曲线；应能显示电压偏差与频率偏差；

4）功率与电能计量：系统应能显示A/B/C三相有功功率、无功功率和视在功率；应能显示三相总有功功率、总无功功率、总视在功率和总功率因素；应能提供有功负荷曲线，包括日有功负荷曲线（折线型）和年有功负荷曲线（折线型）；

5）电压暂态监测：在电能质量暂态事件如电压暂升、电压暂降、短时中断发生时，系统应能产生告警，事件能以弹窗、闪烁、声音、短信、电话等形式通知相关人员；系统应能查看相应暂态事件发生前后的波形。

6）电能质量数据统计：系统应能显示1min统计整2h存储的统计数据，包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7）事件记录查看功能：事件记录应包含事件名称、状态（动作或返回）、波形号、越限值、故障持续时间、事件发生的时间。

图20微电网系统电能质量界面

5.1.12遥控功能

应可以对整个微电网系统范围内的设备进行远程遥控操作。系统维护人员可以通过管理系统的主界面完成遥控操作，并遵循遥控预置、遥控返校、遥控执行的操作顺序，可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。

图21遥控功能

5.1.13曲线查询

应可在曲线查询界面，可以直接查看各电参量曲线，包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、SOC、SOH、充放电量变化等曲线。

图22曲线查询

5.1.14统计报表

具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的发电、用电、充放电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。对微电网与外部系统间电能量交换进行统计分析；对系统运行的节能、收益等分析；具备对微电网供电可靠性分析，包括年停电时间、年停电次数等分析；具备对并网型微电网的并网点进行电能质量分析。

图23统计报表

5.1.15网络拓扑图

系统支持实时监视接入系统的各设备的通信状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通信状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

图24微电网系统拓扑界面

本界面主要展示微电网系统拓扑，包括系统的组成内容、电网连接方式、断路器、表计等信息。

5.1.16通信管理

可以对整个微电网系统范围内的设备通信情况进行管理、控制、数据的实时监测。系统维护人员可以通过管理系统的主程序右键打开通信管理程序，然后选择通信控制启动所有端口或某个端口，快速查看某设备的通信和数据情况。通信应支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。

图25通信管理

5.1.17用户权限管理

应具备设置用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控操作，运行参数修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

图26用户权限

5.1.18故障录波

应可以在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各相关电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。其中故障录波共可记录16条，每条录波可触发6段录波，每次录波可记录故障前8个周波、故障后4个周波波形，总录波时间共计46s。每个采样点录波至少包含12个模拟量、10个开关量波形。

图27故障录波

5.1.19事故追忆

可以自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时扫描数据，包括开关位置、保护动作状态、遥测量等，形成事故分析的数据基础。

用户可自定义事故追忆的启动事件，当每个事件发生时，存储事故扫描周期及事故扫描周期的有关点数据。启动事件和监视的数据点可由用户随意修改。

5.2硬件及其配套产品

六、结束语

在城市公交充电站的设计以及施工中，要综合城市规划、建设以及场地的实际状况进行规范化处理，协调多个领域，根据实际状况进行方案优化，保障各项工序有序开展，降低设计以及施工中存在的风险以及隐患问题。对此，文章通过分析充电站设计以及施工要点，确定施工内容，优化施工计划，基于现代化管理理念进行规范化控制，实现流程优化，充分保障了施工质量。

【参考文献】

【1】王玉生,罗欣欣,单香琦.电动公交车队置换与充电设施布局协同优化[J/OL].中国公路学报:1-16.

【2】胡晓伟,宋帅,邱振洋等.寒区电动公交充电站选址及定容规划研究[J/OL].交通运输系统工程与信息:1-15.

【3】王久香.城市公交充电站设计与施工技术分析.

【4】安科瑞高校综合能效解决方案2022.5版.

【5】安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.