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eVTOL 起降场的电从哪来:电力增容、充电功率与备电怎么配

一座起降场能不能按期开航,往往不卡在空域、也不卡在飞行器,而是卡在电。这一篇把「起降场的电从哪来」拆成四件事:用电盘子怎么算、增容怎么报、充电功率怎么定、备电怎么配,全部给算式与算例,取值均为量级区间,最终以属地供电部门答复与设计文件为准。

先说结论:三句话

  1. 先算盘子再报装:充电负荷占一座起降场总负荷的七到九成,增容容量由「机型充电功率 × 机位数的需要系数 + 辅助负荷」决定,先有机型组合再定变压器,反过来一定算错。
  2. 增容是长周期项:10kV 及以上专变报装在多数地区从申请到送电普遍以「月」计(量级区间约 1–6 个月,视是否需要新建线路与土建),必须放在 T-6 以上的时间线里,与场地施工并行推进。
  3. 备电只保关键负荷:照明、消防、监控、导航助航、管理系统属于必须兜底的负荷,飞行器充电本身通常不进备电范围——让一块电池去给另一块电池兜底,经济上不成立。

一座起降场的用电盘子:负荷构成

先把负荷分清单。一座多机位起降场(Vertiport)的用电负荷大致分四类:

负荷类别 典型内容 占比量级 是否进备电
充电负荷 机型充电桩、地面电源 70%–90% 否
安全保障负荷 应急照明、消防泵与风机、视频监控、门禁 5%–10% 是(一二级)
运行保障负荷 通信导航助航、飞行管理系统、气象站 3%–8% 是(一级)
辅助负荷 航站楼空调、电梯、办公、充电桩自身损耗 10%–20% 部分

充电负荷为什么这么大:一架载人 eVTOL 的电池包容量普遍在百千瓦时量级(约 100–400 kWh,以机型为准),若要求 30–60 分钟内补能,单机充电功率就落在 200–600 kW 区间(部分机型支持更高,以厂商公布为准)。四五个机位同时充电,就是一条中型商业综合体的用电量级。

电力增容:报装流程与时间线

新增变压器容量的正式名称是「增容报装」,流程各省供电公司大同小异:

阶段 内容 常见耗时(量级)
用电申请 提交用电需求、负荷清单、场地产权与规划材料 1–2 周
现场勘查与供电方案 供电公司出接入点、容量、线路路径方案 2–6 周
设计与施工 受电工程设计审查、土建与电缆施工 1–3 个月(视是否新建线路)
中间检查与送电 竣工检验、装表接电 1–2 周

三个实操要点:

  • 申请容量留裕量但别虚报:报装容量直接挂钩基本电费(按变压器容量或最大需量计收),报大了每月白交钱,报小了二次增容更贵。常规做法是按计算负荷上浮 15%–25% 确定。
  • 与场地施工并行:供电方案批复前,电缆通道、配电房位置、预留管沟就应在场地设计里定死,否则送电周期会被土建返工拖长。
  • 分阶段接电:若航线分期开航,可申请一期小容量 + 预留间隔的方案,把首期投资压下来。

充电功率怎么定:机型组合与桩位配置

充电负荷的计算公式与常规充电场站一致:

计算负荷 = Σ(单桩额定功率 × 需要系数)+ 辅助负荷

需要系数反映「同时有几台桩满功率工作」,起降场因为有航班计划约束(充电窗口固定在航班间隙),同时率反而比社会充电站更好预测,量级取 0.5–0.7。

算例(假设条件已标注):某多机位起降场,4 个机位各配 1 台 300 kW 双枪桩(机型快充功率 300 kW 档,以厂商公布为准),需要系数取 0.6,则充电负荷 = 4 × 300 × 0.6 = 720 kW;安全与运行保障负荷合计约 80 kW、辅助负荷约 150 kW,总计算负荷约 950 kW。按功率因数 0.9 折算,变压器视在功率约 1,056 kVA,向上取整到标准容量,方案为一台 1,250 kVA 或两台 800 kVA(互为备用)。

配置方案 适用场景 取舍
单台大容量变压器 场地紧凑、负荷平稳 投资省,故障即全场停电
两台分列运行 有备电要求、分期建设 投资高,可靠性好
一期小容量+预留间隔 航线分期开通 灵活,二次施工有扰动

电网不够快时的三条替代路径

增容报装慢、或者场地在老城区根本无增容空间时,常见三条补法:

  1. 储能缓冲:场地配一套电池储能(兆瓦时级以下,量级以设计为准),平时低功率从电网取电,航班集中充电时储能与电网一起放。本质是「用时间换容量」,适合充电峰谷差大的场。
  2. 慢充为主、计划调度:把机型充电功率压到 100–200 kW 档,用拉长充电窗口的方式降低峰值负荷,适合航班密度低的起步期航线。
  3. 移动充电车补峰:把高峰时段的充电需求外溢到可移动的电池车上,本质是把「固定增容」变成「租赁弹性」,适合临时加密航班或应急。

三条路径互不排斥,实际场站常见「小增容 + 储能 + 移动补电」的组合。

备电与双回路:关键负荷分级

备电不是「全场都保」,而是按负荷分级兜底:

负荷等级 内容 备电方式量级
一级 通信导航助航、飞行管理、气象、消防控制 UPS + 柴油发电机(分钟级切换)
二级 应急照明、监控、门禁、雨情与风速仪 UPS(半小时量级)或双回路
三级 航站楼空调、普通照明、办公 不强制备电

两个容易做错的点:

  • 双电源不等于双回路:两条进线若来自同一上级变电站,一条故障仍可能全停。真正意义上的双回路要核接入点是否来自不同上级电源。
  • 发电机的启动与切换时间:导航与管理系统普遍要求秒级不间断,靠柴发硬扛切换间隙会闪断,UPS 负责秒级、柴发负责长时,两级配合而不是二选一。

与消防、监控系统的联动

电力配置不是孤立的,三处接口要在设计期定死:

  • 消防联动:充电区发生热失控告警时,充电桩应能被消防系统一键断电(分励脱扣),这一回路必须独立于普通配电分路;消防泵与排烟风机电源在备电范围内(详见前文起降场消防篇)。
  • 监控与管理:配电房本身要进视频监控与动环监测,变压器温度、配电柜状态最好接入场站管理系统统一告警。
  • 计量与结算:充电桩与辅助负荷分开计量,否则电费分摊与运营核算会扯皮。

成本结构:量级区间

起降场电力部分的一次投资大致分四块(量级区间,以属地报价为准):

科目 内容 量级占比
外线与土建 电缆、管沟、配电房 30%–50%
变配电设备 变压器、高低压柜、配电 20%–35%
充电设备 桩体、枪线、功率模块 20%–30%
储能与备电 储能柜、UPS、柴发 5%–20%(按方案取舍)

运行期还有两笔持续性成本:按容量或需量计收的基本电费,与变压器及桩体的维保。前期把需要系数算准一档,这两笔都会跟着降。

常见误区

  1. 按「满配满功率」报增容:把所有机位按满功率同时充电报装,容量虚高一倍以上,基本电费长期多交。
  2. 增容排在场地施工之后:供电方案要勘查、要批,串行安排会把开航时间拖进不可控区间。
  3. 备电范围拍脑袋扩大:把充电负荷也纳入备电,备电投资翻倍而收益极低。
  4. 忽略功率因数考核:无功补偿没做够,被电网考核罚款,一个月的罚款够装一套补偿柜。

常见问题

Q1:一座起降场一般要增容到多少 kVA?

取决于机位数与机型充电功率。按前文算例,4 个机位、单机 300 kW 快充档的场站,变压器约在 1,000–1,250 kVA 量级;机位更多或机型电池更大的,按同一算式放大。最终以负荷计算与供电公司批复为准。

Q2:增容从申请到送电要多久?

多数地区从申请到送电普遍以月计,量级区间约 1–6 个月:不涉新建线路的约 1–3 个月,需要新建线路或土建的更长。建议放在开航前 T-6 以上启动,与场地施工并行。

Q3:飞行器充电要不要配备电?

通常不配。备电只保照明、消防、监控、导航助航、管理系统等安全与运行关键负荷;充电负荷进备电意味着用一套电池去兜底另一套电池,投资收益不成立,行业常规做法是充电区只做快慢分组与调度。

Q4:没有增容空间的老城区场地怎么办?

三条替代路径:储能缓冲(低功率取电、高峰放电)、慢充为主拉长充电窗口、移动充电车补峰。三者可组合使用,本质都是用时间或弹性换容量。

Q5:双回路供电怎么才算真双回路?

两条进线必须来自不同上级电源(不同变电站或同一变电站的不同母线段并确认无共因故障),否则一条线路故障仍可能全场停电。接入点方案在供电公司批复文件里可以直接核对。

延伸阅读

有起降场电力方案的供需对接需求,欢迎到供需对接页登记。

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