Il panorama della costruzione e dello sviluppo delle stazioni di ricarica per le aziende di vendita di petrolio raffinato

Penetrazione di mercato in rapida crescita dei NEV

Nel mercato cinese, ad esempio, il tasso di penetrazione di veicoli a energia nuova (NEV) ha registrato una crescita esponenziale, passando dal 5,8% nel 2020 al 47% nel 2024, catturando quasi la metà del mercato delle auto nuove (Fig. 1). Questa accelerazione della sostituzione dei veicoli a combustione da parte delle NEV presenta sia sfide formidabili che opportunità senza precedenti per l'industria delle stazioni di servizio.

Nel contempo, il numero di colonnine di ricarica per veicoli elettrici è cresciuto a un ritmo vertiginoso, passando da 1,681 milioni nel 2020 a 8,596 milioni entro la fine del 2023 (Fig. 2). Il tasso di crescita delle colonnine di ricarica supera leggermente quello dei veicoli elettrici, causando una diminuzione del rapporto veicolo-colonnina da 2,93:1 nel 2020 a 2,37:1 entro la fine del 2023. Questa tendenza intensifica la concorrenza nel mercato della ricarica. Nelle città di livello 2 e superiori, il conflitto tra la crescente domanda di infrastrutture di ricarica e la diminuzione della disponibilità di risorse terriere prime ha fatto lievitare significativamente i prezzi dei terreni e i costi di affitto. Insieme alla riduzione dei sussidi per la costruzione, le nuove aziende di vendita di carburanti raffinati si trovano ora ad affrontare pressioni sui costi più elevate rispetto agli operatori di colonnine di ricarica che hanno acquisito terreni ed espanso prima del 2021.

Tipi di Stazioni di Ricarica per Aziende di Vendita di Oli Raffinati

Le imprese di vendita di oli raffinati classificano i progetti per veicoli elettrici in iniziative di ricarica in stazione e fuori stazione. Quando si integrano le funzioni di ricarica per veicoli elettrici nelle stazioni di servizio, i costi latenti del terreno sono a carico delle stazioni di servizio. Questo processo richiede una considerazione completa di fattori come l'idoneità del sito, la disponibilità di fornitura elettrica, la logistica di installazione e il trasporto. Inoltre, l'integrazione deve armonizzarsi con gli edifici della stazione e l'ambiente circostante senza interrompere le operazioni dei prodotti petroliferi, rispettando al contempo rigorosi standard di sicurezza, ambientali, economici e di manutenzione.

Per i progetti di ricarica off-site, un'analisi approfondita dei fattori chiave è essenziale, inclusi i costi di connessione elettrica del progetto, la scala di costruzione, la selezione dell'attrezzatura, le spese di costruzione e gli affitti delle stazioni, tutti adattati a diversi scenari applicativi. Anche questi progetti devono rispettare rigorosi requisiti di sicurezza, ambientali, economici e di manutenzione. Sebbene i progetti di ricarica on-site e off-site presentino strutture di costo diverse, la riduzione dei costi e il miglioramento dell'efficienza rimangono imperativi economici fondamentali per entrambi. La costruzione delle stazioni di ricarica richiede di adottare una mentalità di sviluppo a basso costo e di attenersi ai principi di investimento prudente, mirato ed efficiente.

Questo articolo offre un approccio olistico, considerando i termini di locazione, le classificazioni in loco/fuori sede e le dimensioni del sito da tre punti di vista: progettazione del layout, selezione delle strutture e tecniche di costruzione. Mira a guidare le aziende di vendita di petrolio raffinato nella costruzione di stazioni di ricarica a basso costo, alleviando così i oneri finanziari associati allo sviluppo e all'operazione della rete di ricarica (Tabella 1).

Ottimizzazione del Design del Layout delle Stazioni di Ricarica per le Aziende di Vendita di Oli Raffinati

Principi di layout

La pianificazione master delle stazioni di ricarica deve conformarsi alle attuali normative nazionali, di settore e locali, agli standard e ai quadri giuridici. Dovrebbe allinearsi ai requisiti di pianificazione urbana, regionale e stradale. Il layout dovrebbe anche considerare i modelli di consumo dei clienti e le infrastrutture locali, massimizzando l'utilizzo del suolo attraverso un design standardizzato, l'ottimizzazione dello spazio verticale e l'uso strategico delle terre marginali. Basato su un'analisi commerciale, il layout dovrebbe tenere conto dell'area utilizzabile, del tipo di stazione di ricarica, del modello di servizio e della scala per creare zone funzionali che soddisfino in modo efficiente le esigenze dei clienti.

Layout dei cavi

Le configurazioni dei cavi nelle stazioni di ricarica possono essere suddivise in tre segmenti: dal punto di connessione ad alta tensione all'aperto al trasformatore, dal trasformatore alle colonnine di ricarica e tra le colonnine di ricarica. La connessione T ad alta tensione al trasformatore rappresenta una linea esterna, ed è consigliabile posizionare questa connessione entro 100 metri dal trasformatore. Distanze superiori a questa soglia richiedono una valutazione attenta. Il trasformatore e le colonnine di ricarica dovrebbero essere posizionati in prossimità; dimezzare la distanza tra di loro riduce il volume dell'ingegneria dei cavi e l'investimento associato del 50%.

Ci sono due configurazioni principali per il cablaggio inter-pile: layout a un lato e layout centrale (si prega di fare riferimento alla figura sottostante).

Assumendo che la larghezza del parcheggio sia L, per il layout su un lato, la lunghezza del cavo è:

Per la disposizione intermedia, le lunghezze dei cavi sono:

Evidentemente, sotto condizioni identiche di sito e spazio di parcheggio, il layout centrale riduce la lunghezza dei cavi del 50% rispetto al layout unilaterale. Pertanto, il layout centrale è preferito, specialmente per grandi siti dove i risparmi sui costi sono più pronunciati. Nelle stazioni con meno spazi di ricarica, dove le esigenze totali di cavi sono minime, le decisioni di layout dovrebbero dare priorità al coordinamento all'interno della stazione e alla conformità con le normative di sicurezza.

Layout complessivo della struttura

Tra le principali strutture della stazione di ricarica, le posizioni del punto di accesso ad alta tensione e del terminale di ricarica sono tipicamente fisse, mentre il trasformatore e le colonnine di ricarica offrono margini di ottimizzazione. Contrariamente all'intuizione, posizionare il trasformatore a metà strada tra la connessione T ad alta tensione e le colonnine di ricarica è subottimale. Ad esempio, in un'installazione di colonnine di ricarica da 480 kW, stendere i cavi dalla connessione T al trasformatore costa circa CNY 510/m, e il costo per stendere la linea dal trasformatore alla colonnina di ricarica è di circa CNY 1280/m, con una differenza di prezzo di CNY 770 per metro. Pertanto, si consiglia di installare il trasformatore più vicino alle colonnine di ricarica.

Allo stesso modo, le colonnine di ricarica dovrebbero essere posizionate il più vicino possibile all'area di ricarica. Se l'host di ricarica suddiviso è vicino al trasformatore a scatola, i tre cavi DC a bassa tensione verranno estesi simultaneamente. Maggiore è il numero di dispositivi di guida, maggiore sarà la disparità dei costi. Dato che le linee DC generalmente subiscono perdite di potenza maggiori rispetto alle linee AC, anche se il trasformatore non può essere posizionato adiacente ai posti auto, le colonnine di ricarica dovrebbero essere posizionate il più vicino possibile per ridurre al minimo le perdite.

Ottimizzazione della Selezione delle Strutture delle Stazioni di Ricarica per le Imprese di Vendita di Oli Finiti

Trasformatore, Configurazione della Colonna di Ricarica e della Pistola di Ricarica

Per ridurre i costi di aggiornamento della capacità del trasformatore, è necessario aumentare moderatamente il tasso di carico del trasformatore. Si raccomanda che il tasso di carico del trasformatore all'interno e all'esterno della stazione sia configurato a 1:1, eccetto per requisiti speciali dell'ufficio di fornitura elettrica. Per le stazioni con trasformatori sovraccarichi, devono essere configurati sistemi di gestione intelligenti come "controller di ricarica ordinata" nel cabinet di controllo principale della ricarica per evitare il rischio di sovraccarico di corrente e ridurre l'impatto sul trasformatore. Prendendo come esempio una colonnina di ricarica da 720 kW, si raccomanda di configurare completamente la combinazione terminale di 2 pistole di supercarica + 10 pistole di ricarica rapida.

La configurazione della potenza della colonnina di ricarica rapida dovrebbe essere abbinata ai principali modelli di servizio della stazione proposta, e il rapporto di distribuzione della potenza della pistola di ricarica dovrebbe essere coerente con la proporzione dei diversi tipi di veicoli serviti. Prendendo come esempio l'attuale parco di veicoli elettrici (EV) e i modelli presenti sul mercato, le piattaforme da 400V dominano. Durante il processo di ricarica, il veicolo che riceve potenza oscilla tra 40 kW e 70 kW. Considerando l'uso simultaneo e i coefficienti di potenza delle pistole di ricarica e dei veicoli, si raccomanda una potenza media della pistola di ricarica di 40-80 kW. Ad esempio, una colonnina di ricarica ad aria da 480 kW con 8 pistole costa 25.200 yuan per pistola, mentre una configurazione a 10 pistole riduce questo costo a 21.700 yuan, con un risparmio di 3.500 yuan per spazio di parcheggio. Un'accurata ricerca di mercato durante la pianificazione del progetto è cruciale per evitare un'eccessiva fornitura di potenza e le relative perdite; un'uscita media della colonnina di ricarica di 50 kW è generalmente consigliabile.

Selezione del materiale del cavo

I cavi per stazioni di ricarica sono disponibili in varianti a nucleo di rame e a nucleo di alluminio, con i cavi a nucleo di rame attualmente prevalenti in applicazioni che vanno dalle stazioni di servizio e cablaggi domestici a pile di ricarica e attrezzature di distribuzione. Sebbene i cavi a nucleo di alluminio costino circa un terzo delle alternative a nucleo di rame, sono in ritardo in diversi aspetti critici:

Maggiore capacità di trasporto della corrente: La minore resistività del rame consente ai cavi a nucleo di rame di trasportare il 30% in più di corrente rispetto ai cavi a nucleo di alluminio della stessa sezione trasversale.

Sicurezza migliorata: Sotto carichi di corrente identici, i cavi a nucleo di rame generano meno calore, riducendo i rischi di incendio.

Perdita di energia ridotta: La superiore conducibilità del rame minimizza la dissipazione di potenza.

Resistenza alla corrosione: I connettori a cavo con nucleo in rame resistono all'ossidazione, garantendo prestazioni stabili, mentre le giunzioni con nucleo in alluminio sono soggette a guasti indotti dall'ossidazione.

Facilità di Installazione: La malleabilità e l'alta resistenza meccanica del rame semplificano i processi di instradamento, piegatura e connessione.

Ad esempio, un cavo a nucleo di rame di 100 metri comporta una perdita di potenza di 10kWh, mentre un cavo a nucleo di alluminio della stessa lunghezza perde 16,8kWh—1,68 volte di più. Nel corso di un anno, i cavi a nucleo di rame non richiedono manutenzione, mentre i cavi a nucleo di alluminio necessitano in media di 8 riparazioni a 2.000 CNY ciascuna. Considerando i costi totali del ciclo di vita, le spese totali per entrambi i tipi convergono, rendendo i cavi a nucleo di alluminio più adatti per installazioni di potenza temporanee a breve termine. In sintesi, dal punto di vista della sicurezza e del costo totale del ciclo di vita, i cavi a nucleo di rame dovrebbero essere utilizzati nelle stazioni di ricarica.

Monitoraggio della stazione, illuminazione e protezione antincendio

Per le stazioni di ricarica in stazione, si raccomanda di riutilizzare i cabinet delle stazioni di servizio esistenti e i terminali di monitoraggio, mentre le strutture fuori stazione richiedono cabinet di monitoraggio dedicati, terminali e dischi rigidi di archiviazione. Le telecamere di sorveglianza dovrebbero essere posizionate agli angoli, mantenendo una distanza di sicurezza dalle attrezzature per garantire una copertura completa. Come regola generale, 2 telecamere per 10 posti auto sono adeguate, con aggiustamenti per siti di forma irregolare. I filmati devono essere archiviati per almeno 30 giorni, o come richiesto dalle autorità locali.

I sistemi di illuminazione dovrebbero dare priorità a lampade ad alta efficienza e risparmio energetico che soddisfano i requisiti di resa cromatica e tempo di avviamento, con livelli di illuminazione conformi agli standard di settore. In aree ben illuminate, fare affidamento sulla luce ambientale può ridurre il numero di apparecchi; una densità di illuminazione interna di 1 lampada ogni 5 posti auto è tipica. Le disposizioni antincendio devono aderire alle normative nazionali e locali, proporzionali alla dimensione della stazione e al numero di spazi di ricarica. È incoraggiato il riutilizzo di attrezzature antincendio inutilizzate provenienti da stazioni dismesse. Una configurazione standard include 2 estintori da 5 kg per 2 terminali di ricarica, completata da pulsanti di emergenza e sistemi di allerta opzionali.

Selezione della Tecnologia di Costruzione per le Stazioni di Ricarica delle Aziende di Vendita di Oli Raffinati

Impostazione del capannone di ricarica

L'impostazione dei porticati di ricarica per auto dovrebbe essere adattata alle condizioni locali e suddivisa in tre tipi:

Nessun capannone: Zero costo di costruzione per posto auto;

Membrana tesa a basso costo: 7.200 yuan per posto auto;

Struttura in acciaio leggero integrata con fotovoltaico: Circa 11.000 yuan per posto auto. Per progetti attenti ai costi, si preferisce la prima opzione.

Trattamento del terreno della stazione di ricarica

Sono disponibili cinque tipi di pavimentazione:

Riutilizzare le superfici di parcheggio esistenti;

Pavimentazione in mattoni d'erba;

180mm superfici indurite leggere;

220mm superfici indurite standard;

Superfici indurite rinforzate. Quando si costruiscono stazioni di ricarica, riutilizzare la copertura del terreno esistente riduce l'investimento, abbattendo i costi di 4.500 yuan per pistola di ricarica. Se il riutilizzo non è fattibile, la scelta del pavimento dovrebbe corrispondere al profilo di servizio della stazione: i mattoni in erba sono adatti per stazioni riservate solo a veicoli di piccole dimensioni; superfici indurite leggere sono sufficienti per siti con requisiti di indurimento; superfici standard accolgono veicoli medi e piccoli; e superfici rinforzate sono necessarie per il parcheggio e la ricarica di veicoli di grandi dimensioni.

Rivestimento e Protezione del Posto Auto

Le marcature degli spazi di parcheggio si presentano in due forme:

Pittura solo a contorno (con numerazione opzionale e segni di carica), con un bordo bianco largo 150 mm;

Vernice per pavimenti antiscivolo in PU a copertura totale (ideale per stazioni urbane ad alta visibilità)..

Le colonne anti-collisione per le colonnine di ricarica devono essere tubi in acciaio saldati verticalmente, posizionati per consentire l'accesso alla manutenzione. Le altezze di installazione devono essere di 600 mm per i veicoli piccoli e 1000 mm per i veicoli medi e grandi. I blocchi di spazio di parcheggio, anch'essi realizzati in acciaio saldato, devono misurare 2 m di lunghezza, 150 mm di altezza e essere rivestiti con vernice riflettente di avviso.

Metodo di posa dei cavi

Tre tecniche di posa dei cavi sono comunemente utilizzate:

Interramento diretto: I cavi armati sono interrati direttamente, con tubazioni protettive solo dove attraversano superfici indurite o fondazioni;

Trincea per cavi a terra: I cavi sono alloggiati in trincee costruite sul pavimento esistente;

Distribuzione rapida: I sistemi di canalizzazione per cavi a montaggio superficiale consentono un'installazione e un riposizionamento rapidi. Per i siti aperti che richiedono livellamento e indurimento del terreno, la sepoltura diretta è la più economica. Quando si riutilizza il terreno esistente, i confronti dei costi dovrebbero informare la scelta tra il posizionamento in trincea e i metodi di distribuzione rapida.

Conclusione e Prospettive Future

Questo articolo presenta soluzioni su misura per la costruzione a basso costo di stazioni di ricarica per veicoli elettrici di diversi tipi, posizioni e dimensioni. Integrando la progettazione del layout, la selezione delle strutture e le tecniche di costruzione, rispettando gli standard nazionali e le considerazioni estetiche, mira a supportare l'espansione del business di ricarica delle compagnie di vendita di petrolio raffinato.

Andando avanti, queste aziende devono dare priorità a operazioni di stazione di alta qualità oltre alla costruzione. Man mano che il mercato dei veicoli elettrici evolve, le esigenze degli utenti per i servizi di ricarica si diversificheranno. Sfruttando le loro risorse esistenti, le aziende dovrebbero sforzarsi di creare un ecosistema "persone, auto, vita" senza soluzione di continuità, offrendo esperienze convenienti e confortevoli che elevano il loro vantaggio competitivo nel panorama delle infrastrutture di ricarica.