从长沙机场“油改电”试点谈绿色机场实践

2014年5月，民航局下发了《关于机场开展地面特种车辆“油改电”工作的有关意见及要求的通知(局发明电〔2014〕1355 号)》，提出“个别试点-总结规律-制定标准-出台政策-全面推广”的总体工作思路。

按照局方要求，长沙黄花国际机场作为全国首批6家“油改电”试点机场之一，经过四年多的不断探索创新，初步建立了覆盖所有地面电动特种车辆的充电设施服务体系，并以统一平台的形式为所有驻场单位提供服务，形成了可持续化市场化运营的商业模式，基本实现了局方提出的既定目标。

充电设施服务体系的五个原则

建设场内电动特种车辆的充电设施服务体系是机场地面特种设备电动化最为关键的一环。机场建成的充电设施服务体系不仅可以为所有驻场单位的电动车辆提供充电服务，还可以实现无人值守条件下的远程实时监控与智能预警，有效提升地面电动特种车辆安全管理水平。完善的场内充电设施服务体系也为创新商业运营模式提供了硬件基础，促使驻场单位和机场在实质推进“油改电”工作上实现双赢。

1.充电桩布局：就近充电

充电桩的布局方式，主要分为集中式，分散式和二者结合三种布局方式。

集中式是指在场内建设充电站集中安置充电桩。可以有效保护地面特种设备的电池在充电时免受低温负面影响，但充电站建设本身成本较高，会影响机坪既有布局，不停航施工难度大，另外充电时会产生无效空跑，因而更适用于北方。

长沙机场地处南方，鲜少出现极低温天气，选用了分散式布局，即在机坪靠近航站楼空侧停车位布置充电桩。虽然充电桩的维护管理难度有所增加，但有效减少了地面特种车辆充电时的无效空跑，而且不需要额外规划场地进行集中建设，还可与现有的电力系统融合共享电力供应，对机坪原有布局影响较小，降低了施工难度和配电成本。

2.充电桩选型：满足不同种类特种车辆充电的需求

充电桩按充电方式，可分为交流充电桩(220V.a.c.)、直流充电桩两种(50～150V.d.c.和200～750V.d.c.)。

交流充电桩和直流充电桩

交流充电桩功率较小，仅提供220V市电供应，电动车上必须安装车载充电机才能使用，需求很小。直流充电桩充电功率大，充电快，是各机场采购的主流。

确定充电方式后，充电桩可以按照电压区间的不同进一步细分。目前，机场地面特种车辆行业内的车型普遍采用低压(50～150V.d.c.)和高压(200～750V.d.c.)，要根据不同类型地面特种设备选购不同电压区间的充电桩来保障充电效率。

长沙机场根据自身机场地面特种车辆的数量与种类，共配置了两类充电桩：一类是最高电压小于150V的低压直流充电桩，一类是最低电压高于200V的高压直流充电桩。这两类充电桩根据相应车型均配置相对较高功率的一体式充电桩，即可以满足电动车辆电池特性要求下的最大倍率充电。

此外，长沙机场“油改电”初期受技术所限，建设的充电桩都采用恒流模块，实际充电电压与充电桩最大电压偏差越大，充电桩实际输出功率就越小，造成浪费。在“油改电”后期充电桩采用恒功率模块后，充电桩在恒功率电压范围内，输出电流随着电压降低而增大，从而保证充电过程中充电桩始终处于满功率状态。恒功率是未来发展的主流方向。

3.相关配电改造：成本最小化

为控制投资成本，长沙机场采用共享桥下电源的方式，主要做法：

T2航站楼A岛和C岛距相应变电站较近，采取直接引电缆给充电桩供电;

T2航站楼B岛距相应变电站较远，且电缆敷设施工困难，采用从桥载空调配电箱引出电缆，沿登机桥返回至停车位充电桩的方式提供电力供给;

T1航站楼没有相应富余配电，也没有安装变压器的合适位置，所以采用从桥载空调供配电系统错峰分配电力，用智能电源分配器件将电力实时、动态地分配给充电桩。

优化后的供配电方案有效地控制了长沙机场特种车辆“油改电”供配电工程建设与实际投资规模。

4.探索商业模式：搭建统一的监控管理平台

建成充电设施后,长沙机场内所有统一了电动车与充电桩的标准，并作为运营方为自身与驻场单位提供服务，主要包含：

提供充电服务：基于配套充电设施为所有地面电动特种设备提供安全高效的充电服务;

实现实时监控：由智能充电桩和安装在每台电动车上的车载终端收集车辆充电过程和运行状态数据，通过有线或无线方式传输到实时监控中心，实现智能监控管理;

安全预警：基于收集到的数据进行及时预警，最大限度防范风险;

统一结算：所有电动车辆均可在机场方提供的统一平台上缴费享受充电，监控等服务。

5.运营维护：专业化道路

充电设施投入运营后，长沙机场由专业技术团队负责维护保养，主要包括充电设施现场巡检，设备故障处理，消防管理，紧急处置等。

长沙机场试点的几点经验

1.长沙机场坚持“以问题为导向”，积极研究解决出现的问题，按照局方要求“加强与国内有实力的电动车和充电设备设计制造企业的深度合作，探索建立'行业使用需求-产品设计生产-采购运行保障'的整体解决方案，努力提高产品质量和行业需求匹配度”。

在“油改电”试点初期，市场上电动特种车辆所采用的动力电池材料、充电接口规格等均不相同，与之匹配的充电设备品种繁多，带来充电设备重复购置、无法统一管理等诸多弊端。为了达到统一标准，兼容充电，安全运营的目的，长沙机场以问题为导向，联合厂家在行业内率先将BMS安装到非锂系电池，将锂电池标准应用到非锂系电池充电方式，统一标准实现兼容充电;研发了国标低压充电桩并率先在长沙机场落地等。

经过试点阶段机场与行业的不断探索与发展，地面电动特种车辆及相关充电设施由过往的显著差异化发展到基本遵循国家标准实现统一，国际上的某些厂商也开始按照中国标准生产和销售。

行业未来发展应将重点放在降低设备故障率，提升稳定性和延长设备使用寿命上，合理借鉴国际先进技术，务实迭代，推动市场形成良性竞争。

2.长沙机场坚持“创新思维”，大力“推广使用新能源设备和车辆”。

长沙机场四年多的试点证明，除极少数如气源车，空调车，除冰雪设备以及部分加油和应急救援设备等特殊设备以外，机场其他地面特种车辆完全可以实现电动化。机坪本身又是一个有限的空间，机场地面设备使用也是有限次数，以现有电池技术可确保所有机场一天以上的续航能力并实现快速充电，超大型机场也可满足。

电动化在现有技术上是完全可以实现的，既不要陷入换电技术的误区(换电只会增加操作难度和成本);也不要陷入电动车效率不与燃油车效率的误区。实际上，电动车效率可与燃油车效率等同，完全可以一对一置换。

长沙机场目前正常运行的电动车辆达86台，已经成为航班保障的主力，使用频率居全国首位。

随着技术的进步与行业的发展，未来还将会有更多智能，绿色的新技术新设备出现，例如遥控抱轮牵引设备，机坪辅助滑行设备等。机场内部各单位都应该积极拥抱新技术，主动引进新设备，从决策层到实际操作人员都需要转变思维理念，管理模式和使用习惯。

3.长沙机场坚持“建设数量适度超前，布局合理，智能高效的充电设施服务体系，充分满足场内车辆安全高效运行”，“避免重复建设，浪费资源”。

长沙机场始终坚持车辆电动化才是“油改电”的核心，在电动车选型上，坚持根据航班保障需求和应用场景选择合适的车辆，不受限于电压区间的不同;在建设充电设施服务体系中，以满足不同种类电动特种车辆的充电需求为原则，不陷入围绕充电桩建设的误区。

同时， “油改电”经济性的关键是控制充电设施建设成本，其中充电桩成本相对刚性，而电力改造成本则具有较大弹性，且成本高昂。长沙机场在相关配电改造中率先提出共享桥下电源方案，开发出智能电力分配系统，电力改造的最终成本不到总体规划的一半。

4.长沙机场坚持“妥善处理好安全，服务，环保和效益之间的关系，探索形成高效的运行管理规范和商业模式”。

长沙机场探索出了可持续化市场化经营的商业模式--基于充电设施服务体系和已有电动车辆，以统一平台的形式为自身和各主场单位提供公共服务。

目前长沙机场所建设的统一平台可提供刷卡认证、充电检测、计量缴费、数据分析和人机交互等功能。各驻场单位只需按国标要求购买纯电动车，便可在机场提供的充电设施上充电，既降低了驻场单位的采购运行成本，也为机场带来了收益。

结语

地面设备电动化是建设“平安、绿色、智慧、人文”为核心的“四型机场”必不可少的一环，是行业发展的必然趋势。但目前行业内产品质量还有很大进步空间，对前沿技术的认知和研发还不足，因而部分设备与行业需求匹配度还有较大差距。长沙机场将与各厂商进行深度合作，共同推动行业健康有序发展。