1. 概述

2023年12月23日蔚來(lái)宣布了一項(xiàng)重要的計(jì)劃，表示蔚來(lái)將在2024年新建1000座換電站，這將使蔚來(lái)的換電站總數(shù)達(dá)到3310+座，2025年蔚來(lái)將建成覆蓋“九縱九橫城市群”的高速換電網(wǎng)絡(luò)，并且換電站數(shù)量將超過(guò)4000座。此外，蔚來(lái)還計(jì)劃在2024年新增20000根充電樁，使充電樁總數(shù)達(dá)到41000+根。這一戰(zhàn)略規(guī)劃的主要目標(biāo)是為車(chē)主提供更加便捷的充電和換電服務(wù)，與傳統(tǒng)的充電樁相比，蔚來(lái)?yè)Q電站能夠在短時(shí)間內(nèi)完成電池充電和更換，提供更快捷的充能解決方案，這也成為了吸引新能源汽車(chē)消費(fèi)者的一大亮點(diǎn)。

蔚來(lái)自建充換電站的計(jì)劃堪比當(dāng)年京東自建物流，盡管當(dāng)年很多人不看好，但是現(xiàn)在的京東物流現(xiàn)在已經(jīng)成為京東電商生態(tài)的重要競(jìng)爭(zhēng)力之一。而重視用戶(hù)體驗(yàn)的蔚來(lái)為用戶(hù)建立起完善的充換電網(wǎng)絡(luò)，不僅可以更好的服務(wù)于用戶(hù)，而且數(shù)以千計(jì)的充換電站構(gòu)建的虛擬電廠(chǎng)未來(lái)也可能是中國(guó)能源市場(chǎng)的重要參與者和獲益者。

盡管布局充換電站對(duì)蔚來(lái)的意義非常重大，但是同時(shí)也耗資龐大。根據(jù)蔚來(lái)2023年全年財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)來(lái)看，依舊處于虧損階段，而相比其他造車(chē)新勢(shì)力，蔚來(lái)為提高用戶(hù)體驗(yàn)而花了更多的錢(qián)來(lái)布局充換電站。充換電站屬于重資產(chǎn)，建造和運(yùn)營(yíng)前期都需要投入大量資金，通過(guò)數(shù)字化平臺(tái)來(lái)運(yùn)維管理顯然可以在提升用戶(hù)體驗(yàn)的同時(shí)大幅降低充換電站的運(yùn)營(yíng)成本。

圖1-1 蔚來(lái)充換電站NIO House

2. 充換電站的供配電系統(tǒng)及智能化要求

充換電站變配電系統(tǒng)通常采用箱式變電站，由高壓室、變壓器室和低壓室三個(gè)獨(dú)立小室組成，用電容量一般在630kVA~1250kVA之間，根據(jù)充換電站的規(guī)模而定，如圖2-1所示。

圖2-1 充換電站箱變典型一次圖

圖2-2 充換電站箱式變電站

蔚來(lái)對(duì)充換電站箱變智能化做了標(biāo)準(zhǔn)化要求，對(duì)箱式變電站電氣參數(shù)、接點(diǎn)溫度、變壓器室和高低壓室內(nèi)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)要求見(jiàn)表2-1。

表2-1 箱式變電站數(shù)字化監(jiān)測(cè)要求

3. 充換電站數(shù)字化監(jiān)控和運(yùn)維解決方案

3.1. 設(shè)備配置及組網(wǎng)方案

根據(jù)需求現(xiàn)場(chǎng)箱式變電站配置安科瑞微機(jī)保護(hù)裝置、諧波檢測(cè)裝置、多功能儀表、無(wú)線(xiàn)測(cè)溫傳感器、無(wú)功補(bǔ)償控制器和智能電容補(bǔ)償裝置等，通過(guò)RS485總線(xiàn)接入設(shè)置在智慧測(cè)控柜內(nèi)的智能網(wǎng)關(guān)ANet-2E4SM，最后通過(guò)4G上傳至蔚來(lái)充換電站運(yùn)維管理平臺(tái)，設(shè)備配置圖見(jiàn)圖3.1-1，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖建圖3.1-2。

圖3.1-1 充換電站箱式變電站智能裝置配置

圖3.1-2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

3.2. 設(shè)備選型表

表3.2-1 蔚來(lái)充換電站箱變智能化設(shè)備選型表

3.3. 智能網(wǎng)關(guān)及平臺(tái)

由于蔚來(lái)已經(jīng)建設(shè)了充換電站運(yùn)維管理平臺(tái)，本項(xiàng)目箱變數(shù)據(jù)通過(guò)ANet-2E4SM智能網(wǎng)關(guān)采集后，按照蔚來(lái)運(yùn)管平臺(tái)要求的數(shù)據(jù)格式上傳平臺(tái)。智能網(wǎng)關(guān)采用嵌入式系統(tǒng)，具備本地?cái)?shù)據(jù)采集、邏輯判斷、協(xié)議轉(zhuǎn)換、斷點(diǎn)續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、協(xié)議定制等功能，可以無(wú)縫對(duì)接上級(jí)平臺(tái)。

安科瑞Acrelcloud-1000電力運(yùn)維平臺(tái)也可以滿(mǎn)足箱變運(yùn)維管理功能，平臺(tái)可同時(shí)接入數(shù)以千計(jì)的用戶(hù)變電站數(shù)據(jù)。平臺(tái)采集的數(shù)據(jù)包括變電所電氣參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，包括電流電壓功率、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門(mén)禁等信息，有異常發(fā)生10S內(nèi)通過(guò)短信和APP發(fā)出告警信號(hào)。平臺(tái)通過(guò)手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到人員手機(jī)上，并通過(guò)北斗定位跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)，提高運(yùn)維效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷并做消缺處理。

圖3.3-1 AcrelCloud-1000電力運(yùn)維平臺(tái)界面

3.3.1. 電力監(jiān)測(cè)

運(yùn)維平臺(tái)通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)采集箱變配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)，包括電流電壓功率電能和開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，掌握箱變實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)。

3.3.2. 電能統(tǒng)計(jì)

基于尖峰平谷分時(shí)電度統(tǒng)計(jì)不同時(shí)段的電能消耗和用電成本，并形成日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)表，通過(guò)同比環(huán)比分析比較，便于用戶(hù)計(jì)算運(yùn)營(yíng)成本。

3.3.3. 異常報(bào)警

箱變電流、電壓、功率、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、變壓器負(fù)荷率和繞組溫度、電氣接點(diǎn)溫度、環(huán)境溫濕度、煙霧、浸水、視頻、門(mén)禁信息，發(fā)生異常情況會(huì)及時(shí)通過(guò)APP和短信向運(yùn)維人員發(fā)出報(bào)警信息。

3.3.4. 運(yùn)維管理

可幫助用戶(hù)制定巡檢計(jì)劃，記錄巡檢發(fā)現(xiàn)的缺陷，并派發(fā)消缺工單，查看巡檢軌跡定位和消缺搶修進(jìn)度，反饋任務(wù)進(jìn)度等，閉環(huán)運(yùn)維管理流程。

3.3.5. 用戶(hù)報(bào)告

運(yùn)維平臺(tái)自動(dòng)生成用戶(hù)用電及運(yùn)行診斷報(bào)告，對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行情況提供周期性診斷報(bào)告，總結(jié)配電系統(tǒng)存在的問(wèn)題，提出改進(jìn)建議。

另外平臺(tái)還具備環(huán)境監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、電能質(zhì)量分析、需量分析、設(shè)備臺(tái)賬等管理功能，幫助用戶(hù)管理地理分散、數(shù)量眾多的箱變，提高供電可靠性和設(shè)備使用壽命，降低運(yùn)維成本和用電成本。