□ 長沙黃花國際機(jī)場 喻 輝 常希娟 周宇群/文

2015年長沙黃花國際機(jī)場（以下簡稱長沙機(jī)場）被中國民用航空局批準(zhǔn)為全國首批6家“油改電”試點(diǎn)機(jī)場之一。經(jīng)過四年多的不斷探索創(chuàng)新，長沙機(jī)場初步建立了覆蓋所有地面電動(dòng)特種車輛的充電設(shè)施服務(wù)體系，并以統(tǒng)一平臺的形式向所有駐場單位提供公共充電服務(wù)，形成了可持續(xù)的、市場化運(yùn)營的商業(yè)模式，吸引了數(shù)十家機(jī)場與航空公司前來學(xué)習(xí)與考察。

筆者結(jié)合長沙機(jī)場四年多“油改電”的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)就如何規(guī)劃和建設(shè)場內(nèi)充電設(shè)施服務(wù)體系談?wù)勛约旱拇譁\認(rèn)識。

建設(shè)場內(nèi)電動(dòng)特種車輛的充電設(shè)施服務(wù)體系是機(jī)場地面特種設(shè)備電動(dòng)化最為關(guān)鍵的一環(huán)。機(jī)場建成的充電設(shè)施服務(wù)體系不僅可以為所有駐場單位的電動(dòng)車輛提供充電服務(wù)，還可以實(shí)現(xiàn)無人值守條件下的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控與智能預(yù)警，有效提升了地面電動(dòng)特種車輛安全管理水平。

完善的場內(nèi)充電設(shè)施服務(wù)體系也為創(chuàng)新商業(yè)運(yùn)營模式提供了硬件基礎(chǔ)，促使駐場單位和機(jī)場在實(shí)質(zhì)推進(jìn)“油改電”工作上實(shí)現(xiàn)雙贏。駐場單位只需要按照國家標(biāo)準(zhǔn)采購電動(dòng)地面特種車輛，即可享受充電與監(jiān)控服務(wù)，無需自行建設(shè)充電設(shè)備；機(jī)場方則以充電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與對外平臺運(yùn)營方的身份獲取經(jīng)濟(jì)利益，實(shí)現(xiàn)市場化運(yùn)營。

場內(nèi)電動(dòng)車輛充電服務(wù)體系的建設(shè)，首先需要建設(shè)充電設(shè)施作為硬件基礎(chǔ)。經(jīng)過試點(diǎn)階段機(jī)場與行業(yè)的不斷探索與發(fā)展，地面電動(dòng)特種車輛及相關(guān)充電設(shè)施由過往的顯著差異化發(fā)展到基本遵循國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。目前，大部分以鉛酸電池作為動(dòng)力電池的地面特種車輛均參考鋰電池的模式安裝電池管理系統(tǒng)（B MS），充電接口，協(xié)議與交互過程均實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。此舉使得機(jī)場充電設(shè)備采購極大簡化。機(jī)場“油改電”試點(diǎn)的核心是地面特種車輛電動(dòng)化。因此，建設(shè)充電設(shè)施服務(wù)體系的基本原則，應(yīng)該是滿足所有電動(dòng)車輛的充電需求，而不應(yīng)是根據(jù)充電樁的要求來選擇電動(dòng)車輛。其次，充電服務(wù)體系的建設(shè)必須要有智能平臺的全方面管控，最大化發(fā)揮信息技術(shù)手段，為設(shè)備運(yùn)行提供安全保障。

充電樁布局的原則：堅(jiān)持讓所有電動(dòng)車輛就近充電

建設(shè)充電設(shè)施的第一步就是做好“頂層設(shè)計(jì)”，因地制宜選擇充電樁的布局方式。

目前，充電樁布局方式主要分為集中式與分散式兩種。

集中式是指在場內(nèi)靠近航站樓的區(qū)域，選擇適當(dāng)?shù)膱龅亟ㄔO(shè)充電站，集中在站內(nèi)安置充電樁。這種方式適宜于北方寒冷地區(qū)，因?yàn)樵诘蜏厍闆r下，電池的充放電容量和電壓急劇下滑，充電站的建設(shè)可以有效保護(hù)地面特種設(shè)備的電池在充電時(shí)免受低溫的負(fù)面影響。但這種布局方式也存在一些不足：一是電動(dòng)車輛需要充電時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的空駛行程；二是在飛行區(qū)域內(nèi)規(guī)劃出一定面積專用于充電站建設(shè)會(huì)加劇用地緊張；三是建設(shè)施工容易影響機(jī)坪正常運(yùn)行且成本較高。

與之相對應(yīng)的分散式，是指在機(jī)坪靠近航站樓空側(cè)停車位布置充電樁的布局模式。分散式布局加大了充電樁的維護(hù)管理難度，但同時(shí)也具有顯著優(yōu)勢：一是有效減少地面特種車輛充電時(shí)的無效空跑，提升運(yùn)行效率；二是不需要額外規(guī)劃場地進(jìn)行集中建設(shè)，對機(jī)坪原有布局影響較?。蝗强梢耘c現(xiàn)有的電力系統(tǒng)融合共享電力供應(yīng)，降低施工難度和配電成本。

以長沙機(jī)場為例，由于地處南方，鮮少出現(xiàn)極端低溫天氣，因而采用分散式方式進(jìn)行充電樁布點(diǎn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了飛行區(qū)公共運(yùn)行區(qū)域的全覆蓋。

充電樁種類選擇原則：堅(jiān)持滿足不同種類特種車輛充電的需求

充電樁按充電方式，可分為交流充電樁（220 V.a.c.）、直流充電樁兩種（50～150 V.d.c.和200～750 V.d.c.）。其中，交流充電樁功率較小，僅提供220 V市電供應(yīng)，電動(dòng)車上必須安裝車載充電機(jī)才能使用。因此，目前僅有少數(shù)類似于小轎車，皮卡車上才有充電器，其他車輛基本不采用交流充電方式；直流充電樁充電功率大，充電快，目前機(jī)場采購充電樁一般以直流充電樁為主，在飛行區(qū)車輛維修保養(yǎng)車間可少量布局交流充電樁，在車輛定期保養(yǎng)和維修時(shí)對電池進(jìn)行均衡充電使用。

確定充電方式后，充電樁可以按照電壓區(qū)間的不同進(jìn)一步細(xì)分。眾所周知功率=電壓×電流，即P=U I，充電樁的實(shí)際輸出功率等于車輛電池充電電壓乘以此時(shí)充電樁所能輸出的最大充電電流。因而，在充電樁所覆蓋的輸出電壓區(qū)間中，實(shí)際充電電壓與充電樁最大電壓偏差越大，充電樁實(shí)際輸出功率就越小，且充電效率越低，同時(shí)很大程度上也浪費(fèi)了充電樁容量，最終會(huì)導(dǎo)致不同車型在相同功率不同電壓區(qū)間的充電樁上充電速度不同。也就是說給電動(dòng)汽車充電時(shí)，電壓雖然會(huì)有上升但基本會(huì)維持在一個(gè)較為穩(wěn)定的小區(qū)間內(nèi)，此時(shí)即便充電樁輸出電流達(dá)到額定值，其輸出功率也可能未達(dá)到額定功率，從而造成了配電容量浪費(fèi)。

目前，機(jī)場地面特種車輛的車型普遍采用低壓（50～150 V.d.c.）和高壓（200～750 V.d.c.）。選購不同電壓區(qū)間的充電樁將有效保障不同類型地面特種設(shè)備的充電效率。以長沙機(jī)場為例，根據(jù)自身機(jī)場地面特種車輛的數(shù)量與種類，長沙機(jī)場共配置了兩類充電樁：一類是最高電壓小于150 V的低壓直流充電樁，一類是最低電壓高于200 V的高壓直流充電樁。這兩類充電樁根據(jù)相應(yīng)車型均配置了相對較高功率的一體式充電樁，以此來滿足電動(dòng)車輛電池特性要求下的最大倍率充電，進(jìn)一步滿足了飛行區(qū)內(nèi)電動(dòng)車輛能源補(bǔ)給、保障航班、應(yīng)急作業(yè)的時(shí)效性。機(jī)場方作為充電服務(wù)的運(yùn)營方，是為本身和所有駐場單位提供服務(wù)，大功率直流充電樁選擇一體式的好處在于：

（1）先到先得，快速補(bǔ)給，不會(huì)被后來的車輛分?jǐn)偝潆姽β?，?dǎo)致充電結(jié)束時(shí)間延后；

（2）施工難度和成本較低，并且由于不需要考慮最大化和最小化充電，故線纜的型號與用電是匹配的，不會(huì)造成浪費(fèi)；

（3）運(yùn)維便捷，每個(gè)一體式充電樁都是相對獨(dú)立的，故不會(huì)像分體式充電機(jī)由于主機(jī)斷電造成大面積充電終端離線，繼而導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的充電真空。

（4）從經(jīng)濟(jì)角度考慮，飛行區(qū)內(nèi)車輛只在行駛或運(yùn)行時(shí)才能產(chǎn)生效益，布局上述兩種一體式充電樁后，長沙機(jī)場不僅可以有效滿足所有電動(dòng)特種車輛的快速充電需求，還能夠幫助所有用車單位實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的最大化。

除此以外，充電樁今后都需要采用恒功率模塊。長沙機(jī)場“油改電”一期時(shí)由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平所限，建設(shè)的充電樁都采用了恒流模塊，充電樁實(shí)際輸出的最大電流值較小，車輛電池需求電流多大于充電樁輸出的最大電流，車輛電池電壓低于750 V，使得充電樁實(shí)際輸出功率達(dá)不到充電樁額定功率，造成浪費(fèi)。

而“油改電”后期，長沙機(jī)場充電樁均采用了恒功率模塊。充電樁在恒功率電壓范圍內(nèi)，輸出電流隨著電壓降低而增大，從而保證充電過程中充電樁始終處于滿功率狀態(tài)。長沙機(jī)場實(shí)際使用的純電動(dòng)車輛在兩種不同充電樁上充電功率的對比如表1所示。

表1：長沙機(jī)場兩種不同充電樁充電功率對比分析

相關(guān)配電改造的原則：堅(jiān)持成本最小化，機(jī)場地面特種車輛“油改電”經(jīng)濟(jì)性的核心是控制供電改造成本

充電設(shè)施的建成必須以充足的電力供應(yīng)作為支撐，然而在飛行區(qū)域內(nèi)進(jìn)行配電改造容易影響正常的機(jī)坪運(yùn)行秩序，且施工成本較高。一個(gè)行之有效的解決方案就是盡可能利用原有供電為充電設(shè)施提供電力支撐。

共享橋下電源是基于原有電力供給，為充電樁提供電力的一種方案。采用電源智能管理模塊科學(xué)合理分配橋載設(shè)備電源，在優(yōu)先保障橋載設(shè)備使用的前提下，動(dòng)態(tài)地將富余電量分配給充電樁使用。該方案無需額外安裝配套的三相電力，極大降低了“油改電”工作中配套設(shè)施成本，且容易施工和安裝。

以長沙機(jī)場為例，在T 2航站樓與T 1航站樓的供配電方案中，長沙機(jī)場充分利用現(xiàn)有橋載設(shè)備和電力容量進(jìn)行優(yōu)化，主要包括以下三個(gè)方面：

一是T 2航站樓A島和C島距相應(yīng)變電站較近，采取直接引電纜給充電樁供電；

二是T 2航站樓B島距相應(yīng)變電站較遠(yuǎn)，且電纜敷設(shè)施工困難，采用從橋載空調(diào)配電箱引出電纜，沿登機(jī)橋返回至停車位充電樁的方式提供電力供給；

三是T 1航站樓沒有相應(yīng)富余配電，也沒有安裝變壓器的合適位置，所以采用從橋載空調(diào)供配電系統(tǒng)錯(cuò)峰分配電力，用智能電源分配器件將電力實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地分配給充電樁。

優(yōu)化后的供配電方案有效控制了長沙機(jī)場特種車輛“油改電”供配電工程建設(shè)與實(shí)際投資規(guī)模。

搭建覆蓋所有充電設(shè)施和電動(dòng)特種車輛的監(jiān)控管理平臺

建成充電設(shè)施后，機(jī)場便可作為運(yùn)營方為自身與駐場單位提供服務(wù)，主要包含以下幾個(gè)方面：

（1）提供充電服務(wù)：基于配套充電設(shè)施為所有地面電動(dòng)特種設(shè)備提供安全高效的充電服務(wù)；

（2）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控：由智能充電樁和安裝在每臺電動(dòng)車上的車載終端收集車輛充電過程和運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過有線或無線方式傳輸?shù)綄?shí)時(shí)監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控管理，全面支撐電動(dòng)車輛的充電運(yùn)營服務(wù)和業(yè)務(wù)運(yùn)維、保障工作；

（3）安全預(yù)警：基于收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)預(yù)警，最大限度防范風(fēng)險(xiǎn)，為飛行區(qū)車輛安全運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；

（4）統(tǒng)一結(jié)算：所有電動(dòng)車輛均可在機(jī)場方提供的統(tǒng)一平臺上繳費(fèi)充電，監(jiān)控等服務(wù)。

以長沙機(jī)場為例，機(jī)場飛行區(qū)內(nèi)所有新能源特種車輛和充電設(shè)備在不同的電壓平臺上統(tǒng)一了充電標(biāo)準(zhǔn)，并全部能夠與智能管理監(jiān)控平臺互聯(lián)且進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，有效提高了新能源特種車輛和充電設(shè)備的管理效率。同時(shí)，長沙機(jī)場“油改電”的充電設(shè)備還提供刷卡認(rèn)證、充電檢測、計(jì)量繳費(fèi)、數(shù)據(jù)分析和人機(jī)交互等功能。各駐場單位只需按國標(biāo)要求購買純電動(dòng)車，便可在機(jī)場提供的充電設(shè)施上充電，既降低了駐場單位的采購運(yùn)行成本，也為機(jī)場帶來了收益，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)的市場化經(jīng)營。

充電設(shè)施運(yùn)營維護(hù)：堅(jiān)持專業(yè)化運(yùn)維

充電設(shè)施投入運(yùn)營后，需要專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)日常的運(yùn)營維護(hù)，主要包含以下幾個(gè)方面：

（1）充電設(shè)施現(xiàn)場巡檢：定期對所有充電樁、配電柜、消防器材等進(jìn)行巡視檢查操作，確認(rèn)充電設(shè)施正常并查看常用功能，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障及安全隱患，并進(jìn)行及時(shí)處置；

（2）設(shè)備故障處理：設(shè)備一旦發(fā)生故障，會(huì)對飛行區(qū)車輛運(yùn)行造成影響，因此需要快速組織維修，同時(shí)組織調(diào)配車輛至其他設(shè)備上充電，降低設(shè)備故障對車輛充電的影響；

（3）消防管理：充電設(shè)施應(yīng)配置相應(yīng)的消防器具，建立臺賬、維護(hù)記錄，明確人員責(zé)任，一旦發(fā)生異常情況，及時(shí)采取措施滅火；

（4）緊急處置：針對可能出現(xiàn)的緊急情況制定緊急預(yù)案，當(dāng)充電設(shè)施出現(xiàn)火災(zāi)、水災(zāi)、觸電傷害等事故時(shí)，可現(xiàn)場組織啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，最大程度減小損失。

充電設(shè)施運(yùn)維是機(jī)場場內(nèi)充電設(shè)施服務(wù)體系的重要一環(huán)，因設(shè)備運(yùn)維涉及的內(nèi)容復(fù)雜，且部分充電設(shè)施運(yùn)維人員須持有電工作業(yè)證，并需經(jīng)過專業(yè)的維護(hù)操作培訓(xùn)，機(jī)場目前缺少相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員。

解決方案：機(jī)場可以自行組建專業(yè)化運(yùn)維團(tuán)隊(duì)，也可以選擇充電運(yùn)營公司或充電樁廠家集中統(tǒng)一管理場內(nèi)充電樁，保障機(jī)場充電安全，提高充電樁和車輛的運(yùn)行使用效率。

存在的問題及建議

（一）制定低壓充電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)

雖然經(jīng)過機(jī)場與行業(yè)的不斷探索與發(fā)展，長沙機(jī)場實(shí)現(xiàn)了地面電動(dòng)特種車輛及相關(guān)充電設(shè)施在電池管理系統(tǒng)（BMS）、充電接口及通信協(xié)議方面的統(tǒng)一，但目前仍缺少特種車輛及充電設(shè)施國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不利于機(jī)場的管理以及民航“油改電”工作的持續(xù)推進(jìn)。

建議制定民航特種車輛及充電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)機(jī)場特種車輛和充電設(shè)備的統(tǒng)一兼容，提升設(shè)備利用率，減少投資，保障機(jī)場充電運(yùn)營安全規(guī)范。

（二）加強(qiáng)政策引導(dǎo)

在“油改電”初期，通過補(bǔ)貼方式，保證民航“油改電”良性發(fā)展，降低機(jī)場采購壓力和供應(yīng)商生產(chǎn)壓力，提升供應(yīng)商在民航“油改電”技術(shù)研發(fā)和專項(xiàng)運(yùn)營方面的積極性。

（三）加強(qiáng)使用培訓(xùn)

充電樁的實(shí)際使用者常有不良的使用習(xí)慣，這將降低充電樁的使用壽命，增加充電樁故障率和安全風(fēng)險(xiǎn)。建議加強(qiáng)司機(jī)對充電設(shè)備操作、日常注意事項(xiàng)以及緊急情況處理措施等方面的培訓(xùn)，避免不良使用習(xí)慣對設(shè)備造成的損傷。

總結(jié)：

機(jī)場場內(nèi)充電設(shè)施服務(wù)體系建設(shè)應(yīng)堅(jiān)持規(guī)劃先行，做好頂層設(shè)計(jì)，根據(jù)機(jī)場特點(diǎn)和實(shí)際需求，并協(xié)同場地及電力資源進(jìn)行充電設(shè)施選址布局與設(shè)備選型。在滿足場內(nèi)車輛充電需求的基礎(chǔ)上，確保車輛與充電設(shè)施兼容互通，并匹配管理平臺，實(shí)現(xiàn)智能化、高效化的管理，提升場內(nèi)車輛運(yùn)行效率，有效保障航班安全和正常。

在此，長沙機(jī)場結(jié)合試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，提出機(jī)場方作為主體單位建設(shè)公共充電設(shè)施，并以統(tǒng)一平臺的形式為所有駐場單位提供服務(wù)的可持續(xù)化市場化運(yùn)營的商業(yè)模式，供同行業(yè)參考。