El panorama de la construcción y desarrollo de estaciones de carga para empresas de venta de petróleo refinado

Penetración de mercado de los NEVs en rápido aumento

En el mercado chino, por ejemplo, la tasa de penetración de vehículos de nueva energía (NEVs) ha experimentado un crecimiento exponencial, aumentando del 5.8% en 2020 al 47% en 2024, capturando casi la mitad del mercado de automóviles nuevos (Fig. 1). Esta acelerada sustitución de vehículos de combustible por NEVs presenta tanto desafíos formidables como oportunidades sin precedentes para la industria de las estaciones de servicio.

Concurrently, the number of electric vehicle charging piles has also grown at a breakneck pace, escalating from 1.681 million in 2020 to 8.596 million by the end of 2023 (Fig. 2). The growth rate of charging piles slightly outpaces that of electric vehicles, causing the vehicle-to-pile ratio to decline from 2.93:1 in 2020 to 2.37:1 by the end of 2023. This trend intensifies competition in the charging market. In tier-2 and higher cities, the clash between the burgeoning demand for charging infrastructure and the dwindling availability of prime land resources has driven up land prices and rental costs significantly. Coupled with the reduction in construction subsidies, newly-entered refined oil sales companies now face steeper cost pressures compared to charging pile operators who secured land and expanded prior to 2021.

Tipos de Estaciones de Carga para Empresas de Venta de Aceite Refinado

Las empresas de ventas de aceite refinado clasifican los proyectos de vehículos eléctricos en iniciativas de carga en estación y fuera de estación. Al integrar funciones de carga de vehículos eléctricos en las estaciones de servicio, los costos latentes del terreno son asumidos por las estaciones de servicio. Este proceso requiere una consideración integral de factores como la idoneidad del sitio, la disponibilidad de suministro eléctrico, la logística de instalación y el transporte. Además, la integración debe armonizar con los edificios de la estación y el entorno circundante sin interrumpir las operaciones de productos petroleros, mientras se cumplen estrictos estándares de seguridad, medio ambiente, economía y mantenimiento.

Para proyectos de carga fuera del sitio, es esencial un análisis exhaustivo de los determinantes clave, incluidos los costos de conexión de energía del proyecto, la escala de construcción, la selección de equipos, los gastos de construcción y los alquileres de estaciones, todos adaptados a diversos escenarios de aplicación. Estos proyectos también deben cumplir con estrictos requisitos de seguridad, medio ambiente, economía y mantenimiento. Aunque los proyectos de carga en el sitio y fuera del sitio exhiben diferentes estructuras de costos, la reducción de costos y el aumento de la eficiencia siguen siendo imperativos económicos fundamentales para ambos. La construcción de estaciones de carga requiere adoptar una mentalidad de desarrollo de bajo costo y adherirse a principios de inversión prudente, dirigida y eficiente.

Este artículo ofrece un enfoque holístico, considerando los términos del arrendamiento, las clasificaciones en el sitio/fuera del sitio y las dimensiones del sitio desde tres puntos de vista: diseño de la disposición, selección de instalaciones y técnicas de construcción. Su objetivo es guiar a las empresas de ventas de petróleo refinado en la construcción de estaciones de carga de bajo costo, aliviando así las cargas financieras asociadas con el desarrollo y la operación de la red de carga (Tabla 1).

Optimización del Diseño de Distribución de Estaciones de Carga para Empresas de Venta de Combustibles Refinados

Principios de diseño

La planificación maestra de las estaciones de carga debe cumplir con las regulaciones, estándares y marcos legales nacionales, industriales y locales actuales. Debe alinearse con los requisitos de planificación urbana, regional y de carreteras. El diseño también debe considerar los patrones de consumo de los clientes y la infraestructura local, maximizando la utilización del suelo a través de un diseño estandarizado, la optimización del espacio vertical y el uso estratégico de terrenos marginales. Basada en un análisis comercial, la disposición debe tener en cuenta el área utilizable, el tipo de estación de carga, el modelo de servicio y la escala para crear zonas funcionales que satisfagan de manera eficiente las necesidades de los clientes.

Distribución de cables

Las configuraciones de cable en las estaciones de carga se pueden dividir en tres segmentos: desde el punto de conexión de alta tensión al aire libre hasta el transformador, desde el transformador hasta las pilas de carga, y entre las pilas de carga. La conexión T de alta tensión al transformador representa una línea externa, y se recomienda ubicar esta conexión dentro de los 100 metros del transformador. Las distancias que superan este umbral requieren una evaluación cuidadosa. El transformador y las pilas de carga deben estar posicionados en estrecha proximidad; reducir a la mitad la distancia entre ellos reduce el volumen de ingeniería de cable y la inversión asociada en un 50%.

Hay dos configuraciones principales para el cableado entre pilas: disposiciones de un solo lado y disposiciones centrales (por favor, consulte la figura a continuación).

Suponiendo que el ancho del espacio de estacionamiento es L, para la disposición de un lado, la longitud del cable es:

Para la disposición intermedia, las longitudes de los cables son:

Evidentemente, bajo condiciones idénticas de sitio y espacio de estacionamiento, el diseño central reduce la longitud del cable en un 50% en comparación con el diseño de un solo lado. Por lo tanto, se prefiere el diseño central, especialmente para sitios grandes donde los ahorros de costos son más pronunciados. En estaciones con menos espacios de carga, donde los requisitos totales de cable son mínimos, las decisiones de diseño deben priorizar la coordinación dentro de la estación y el cumplimiento de las regulaciones de seguridad.

Distribución General de Instalaciones

Entre las principales instalaciones de la estación de carga, las posiciones del punto de acceso de alta tensión y el terminal de carga son típicamente fijas, mientras que el transformador y las pilas de carga ofrecen margen para la optimización. Contrario a la intuición, colocar el transformador a mitad de camino entre la conexión T de alta tensión y las pilas de carga es subóptimo. Por ejemplo, en una configuración de pilas de carga de 480 kW, tender cables desde la conexión T hasta el transformador cuesta aproximadamente CNY 510/m, y el costo de tender la línea desde el transformador hasta la pila de carga es de aproximadamente CNY 1280/m, con una diferencia de precio de CNY 770 por metro. Por lo tanto, se recomienda instalar el transformador más cerca de las pilas de carga.

De manera similar, las estaciones de carga deben ubicarse lo más cerca posible del área de carga. Si el host de carga dividido está cerca del transformador tipo caja, los tres cables de baja tensión de CC se extenderán simultáneamente. Cuantos más dispositivos de conducción haya, mayor será la disparidad de costos. Dado que las líneas de CC generalmente sufren mayores pérdidas de energía que las líneas de CA, incluso si el transformador no se puede colocar adyacente a los espacios de estacionamiento, las estaciones de carga deben posicionarse lo más cerca posible para minimizar las pérdidas.

Optimización de la Selección de Instalaciones de Estaciones de Carga para Empresas de Venta de Aceites Terminados

Transformador, Pilón de Carga y Configuración de Pistola de Carga

Para reducir los costos de actualización de la capacidad del transformador, es necesario aumentar moderadamente la tasa de carga del transformador. Se recomienda que la tasa de carga del transformador dentro y fuera de la estación se configure en 1:1, excepto por requisitos especiales de la oficina de suministro de energía. Para estaciones con transformadores con sobrecapacidad, se deben configurar sistemas de gestión inteligente como "controladores de carga ordenada" en el armario de control maestro de carga para evitar el riesgo de sobrecarga de corriente y reducir el impacto en el transformador. Tomando como ejemplo una pila de carga de 720 kW, se recomienda configurar completamente la combinación terminal de 2 pistolas de supercarga + 10 pistolas de carga rápida.

La configuración de potencia de la pila de carga rápida debe ajustarse según los principales modelos de servicio de la estación propuesta, y la proporción de distribución de potencia de la pistola de carga debe ser coherente con la proporción de los diferentes tipos de vehículos atendidos. Tomando como ejemplo el stock actual de vehículos eléctricos (EVs) y los modelos en el mercado, las plataformas de 400V dominan. Durante el proceso de carga, el vehículo que recibe energía fluctúa entre 40 kW y 70 kW. Teniendo en cuenta el uso simultáneo y los coeficientes de potencia de las pistolas de carga y los vehículos, se recomienda una potencia promedio de pistola de carga de 40-80 kW. Por ejemplo, una pila de carga refrigerada por aire de 480 kW con 8 pistolas cuesta 25,200 yuanes por pistola, mientras que una configuración de 10 pistolas reduce esto a 21,700 yuanes, lo que representa un ahorro de 3,500 yuanes por espacio de estacionamiento. Una investigación de mercado exhaustiva durante la planificación del proyecto es crucial para evitar la sobreprovisión de potencia y las pérdidas asociadas; una salida promedio de pila de carga de 50 kW es generalmente recomendable.

Selección de material de cable

Los cables para estaciones de carga vienen en variantes de núcleo de cobre y núcleo de aluminio, siendo los cables de núcleo de cobre los que predominan actualmente en aplicaciones que van desde estaciones de servicio y cableado doméstico hasta pilas de carga y equipos de distribución. Aunque los cables de núcleo de aluminio cuestan aproximadamente un tercio de las alternativas de núcleo de cobre, se quedan atrás en varios aspectos críticos:

Mayor Capacidad de Transporte de Corriente: La menor resistividad del cobre permite que los cables de núcleo de cobre transporten un 30% más de corriente que los cables de núcleo de aluminio de la misma sección transversal.

Seguridad Mejorada: Bajo cargas de corriente idénticas, los cables de núcleo de cobre generan menos calor, reduciendo los riesgos de incendio.

Pérdida de energía reducida: La superior conductividad del cobre minimiza la disipación de energía.

Resistencia a la corrosión: Los conectores de cable de núcleo de cobre resisten la oxidación, asegurando un rendimiento estable, mientras que las uniones de núcleo de aluminio son propensas a fallos inducidos por oxidación.

Facilidad de Instalación: La maleabilidad del cobre y su alta resistencia mecánica simplifican los procesos de enrutamiento, doblado y conexión.

Por ejemplo, un cable de núcleo de cobre de 100 metros incurre en 10 kWh de pérdida de energía, mientras que un cable de núcleo de aluminio de la misma longitud pierde 16.8 kWh—1.68 veces más. A lo largo de un año, los cables de núcleo de cobre no requieren mantenimiento, mientras que los cables de núcleo de aluminio necesitan un promedio de 8 reparaciones a 2,000 CNY cada una. Considerando los costos totales del ciclo de vida, los gastos totales para ambos tipos convergen, haciendo que los cables de núcleo de aluminio sean más adecuados para configuraciones de energía temporales a corto plazo. En resumen, desde la perspectiva de la seguridad y el costo total del ciclo de vida, se deben utilizar cables de núcleo de cobre en las estaciones de carga.

Monitoreo de estaciones, iluminación y protección contra incendios

Para las estaciones de carga en la estación, se recomienda reutilizar los gabinetes de las estaciones de servicio existentes y los terminales de monitoreo, mientras que las instalaciones fuera de la estación requieren gabinetes de monitoreo dedicados, terminales y discos duros de almacenamiento. Las cámaras de vigilancia deben estar posicionadas en las esquinas, manteniendo una distancia segura del equipo para garantizar una cobertura completa. Como regla general, 2 cámaras por cada 10 espacios de estacionamiento son adecuadas, con ajustes para sitios de forma irregular. Las grabaciones deben almacenarse durante al menos 30 días, o según lo exijan las autoridades locales.

Los sistemas de iluminación deben priorizar lámparas de alta eficiencia y ahorro de energía que cumplan con los requisitos de reproducción del color y tiempo de arranque, con niveles de iluminación que cumplan con los estándares de la industria. En áreas bien iluminadas, confiar en la luz ambiental puede reducir la cantidad de luminarias; una densidad de iluminación interna de 1 lámpara por cada 5 espacios de estacionamiento es típica. Las disposiciones de lucha contra incendios deben adherirse a las regulaciones nacionales y locales, en proporción al tamaño de la estación y al número de espacios de carga. Se fomenta la reutilización de equipos de lucha contra incendios inactivos de estaciones desactivadas. Una configuración estándar incluye 2 extintores de 5 kg por cada 2 terminales de carga, complementada por botones de corte de emergencia y sistemas de alarma opcionales.

Selección de Tecnología de Construcción para Estaciones de Carga de Empresas de Venta de Aceites Refinados

Configuración del cobertizo de carga

La configuración de los garajes de carga debe adaptarse a las condiciones locales y dividirse en tres tipos:

No hay cobertizo: Costo de construcción cero por espacio de estacionamiento;

Membrana tensil de bajo costo: 7,200 yuanes por espacio de estacionamiento;

Estructura de acero ligero integrada con fotovoltaicos: Aproximadamente 11,000 yuanes por espacio de estacionamiento. Para proyectos con conciencia de costos, se prefiere la primera opción.

Tratamiento del suelo de la estación de carga

Se encuentran disponibles cinco tipos de pisos:

Reutilizando superficies de estacionamiento existentes;

Pavimento de ladrillos de hierba;

Superficies endurecidas ligeras de 180 mm;

Superficies endurecidas estándar de 220 mm;

Superficies endurecidas reforzadas. Al construir estaciones de carga, reutilizar la cubierta del suelo existente minimiza la inversión, reduciendo costos en 4,500 yuanes por pistola de carga. Si la reutilización no es factible, la elección del suelo debe coincidir con el perfil de servicio de la estación: los ladrillos de césped son adecuados para estaciones solo de vehículos pequeños; las superficies endurecidas ligeras son suficientes para sitios con requisitos de endurecimiento; las superficies estándar acomodan vehículos medianos y pequeños; y las superficies reforzadas son necesarias para el estacionamiento y carga de vehículos grandes.

Recubrimiento y Protección de Espacios de Estacionamiento

Las marcas de los espacios de estacionamiento vienen en dos formas:

Pintura solo de contorno (con numeración opcional y signos de carga), con un borde blanco de 150 mm de ancho;

Pintura para pisos antideslizante de PU de cobertura total (ideal para estaciones urbanas de alta visibilidad)..

Las columnas anti-colisión de las pilas de carga deben ser tubos de acero soldados verticalmente, posicionados para permitir el acceso para mantenimiento. Las alturas de instalación deben ser de 600 mm para vehículos pequeños y 1000 mm para vehículos medianos y grandes. Los bloqueadores de espacio de estacionamiento, también hechos de acero soldado, deben medir 2 m de longitud, 150 mm de altura y estar recubiertos con pintura reflectante de advertencia.

Método de tendido de cables

Se utilizan comúnmente tres técnicas de tendido de cables:

Entierro directo: Los cables blindados se entierran directamente, con tubería protectora solo donde cruzan superficies endurecidas o cimientos;

Trinchera de cable a tierra: Los cables se alojan en trincheras construidas sobre el suelo existente;

Despliegue rápido: Los sistemas de bandejas de cables montadas en superficie permiten una instalación y reubicación rápidas. Para sitios abiertos que requieren nivelación y endurecimiento del suelo, el enterramiento directo es el más rentable. Al reutilizar el suelo existente, las comparaciones de costos deben informar la elección entre el tendido en zanja y los métodos de despliegue rápido.

Conclusión y Perspectivas Futuras

Este artículo presenta soluciones personalizadas para la construcción de estaciones de carga de vehículos eléctricos de bajo costo en diversos tipos, ubicaciones y escalas. Al integrar el diseño de la disposición, la selección de instalaciones y las técnicas de construcción, cumpliendo con las normas nacionales y consideraciones estéticas, tiene como objetivo apoyar la expansión del negocio de carga de las empresas de venta de petróleo refinado.

A partir de ahora, estas empresas deben priorizar operaciones de estaciones de alta calidad más allá de la construcción. A medida que el mercado de vehículos eléctricos evoluciona, las demandas de los usuarios para los servicios de carga se diversificarán. Aprovechando sus recursos existentes, las empresas deben esforzarse por crear un ecosistema "personas, coches, vida" sin fisuras, ofreciendo experiencias convenientes y cómodas que eleven su ventaja competitiva en el panorama de la infraestructura de carga.