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您的位置：網(wǎng)站首頁 > 技術(shù)文章 > 淺析民用建筑中電動汽車充電樁配電設(shè)計 劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：根據(jù)家及地方規(guī)范的要求，在充電樁安裝比例、充電樁功率、配電系統(tǒng)負(fù)荷計算等方面分析了民用建筑中電動汽車充電樁的配電設(shè)計，可為類似民用建筑中電動汽車充電樁的供配電系統(tǒng)設(shè)計提供參考。
關(guān)鍵詞：民用建筑;充電樁;供配電系統(tǒng);負(fù)荷計算
引言
化石能源的大量使用是環(huán)境污染的主要原因，其中汽車尾氣排放占很大比重。同時隨著化石能源儲量的降低，在能源的使用上定要尋找條節(jié)能、綠色、可持續(xù)的發(fā)展之路。相比于傳統(tǒng)燃油汽車，電動汽車運(yùn)行過程中可以實(shí)現(xiàn)排放;能耗折算成標(biāo)準(zhǔn)煤低于傳統(tǒng)汽車30%以上，特別是城市擁堵環(huán)境中節(jié)能勢更明顯。因此，近年來家相繼出臺系列的惠政策，推廣電動汽車等新能源汽車的使用和發(fā)展。
、適用的家規(guī)范及地方規(guī)范
近年，家和地方發(fā)布很多關(guān)于新能源汽車規(guī)劃方面的規(guī)范及文件。新能源汽車技術(shù)更新比較快，因此推動相關(guān)規(guī)范的更新也比較快，在設(shè)計中須要遵守新的標(biāo)準(zhǔn)。
民用建筑中電動汽車充電設(shè)施的供配電設(shè)計需要滿足的家規(guī)范和相關(guān)規(guī)定主要有住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒發(fā)的家標(biāo)準(zhǔn)GB50966—2014《電動汽車充電站設(shè)計規(guī)范》，家發(fā)改委能源局印發(fā)的《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015—2020年)》(發(fā)改能源［2015］1454號)，wu院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》(辦發(fā)〔2015〕73號)，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)城市電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃建設(shè)工作的通知》(建規(guī)［2015］199號)。
全大部分省市均對電動汽車充電設(shè)施有結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)情的規(guī)劃，因此在設(shè)計中還要考慮各地的地方標(biāo)準(zhǔn)。以下僅列舉部分省市的地方標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范作為參考:北京市DB11/T1455—2017《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，上海市《上海市電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施專項規(guī)劃(2016—2020年)》，深圳市SZDB/Z29—2010《電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，重慶市DBJ50-218—2015《民用建筑電動汽車充電設(shè)備配套設(shè)施設(shè)計規(guī)范》，浙江省DB33-1121—2016《民用建筑電動汽車充電設(shè)施配置與設(shè)計規(guī)范》。
二、快速充電樁安裝比例的確定
為滿足特殊情況下的快速充電需求，建筑內(nèi)還需配置部分快速充電設(shè)施。住宅小區(qū)、辦公場所以自用、專yong充電設(shè)施為主體;公共停車場、獨(dú)立充電站等以公用充電設(shè)施為主體。設(shè)計時應(yīng)考慮自用充電設(shè)施以慢充為主，專yon充電設(shè)施采用快慢結(jié)合方式，公用充電設(shè)施以快充為主。各類建筑的快充停車位配置數(shù)量可參考浙江省的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。
浙江省對快充停車位配建指標(biāo)的要求如表所示。
三、充電樁功率的確定
充電樁根據(jù)輸出電流不同分為交流充電樁和直流充電樁兩類。
交流充電樁通過車載充電機(jī)對電能進(jìn)行處理后向電動汽車的電池充電，由于車載充電機(jī)般充電功率相對較小，又被稱作“慢充”。交流充電樁主要規(guī)格有輸入電壓為220V，功率為7kW、14kW;輸入電壓為380V，功率為28kW、42kW等。
直流充電樁(非車載充電機(jī))是指經(jīng)過充電樁處理后，直接向電動汽車的動力電池輸出直流電進(jìn)行充電的供電裝置，其功率相對于車載充電機(jī)大很多，可以實(shí)現(xiàn)快速充電，又被稱作“快充”。直流充電樁輸入電壓般為380V，輸出功率為30kW、45kW、60kW、120kW等。
設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑物的性質(zhì)和電動汽車可利用的充電時間，合理選擇充電樁的功率。如住宅和辦公場所車位比較固定，停車時間較長，充電設(shè)施選用7kW的交流充電樁;商業(yè)建筑內(nèi)人員逗留時間不固定，可采用7kW的交流充電樁和30kW的直流充電樁搭配布置，以滿足不同人群的電動汽車在市區(qū)內(nèi)通勤的需求；高速公路服務(wù)區(qū)及加油站則需要盡快使電動汽車滿電，充電設(shè)施因此選用輸出功率高達(dá)120kW的直流充電樁。
四、充電設(shè)施的負(fù)荷計算
(1)方案設(shè)計階段。充電設(shè)施的負(fù)荷宜根據(jù)電動汽車停車位的數(shù)量按單位指標(biāo)法進(jìn)行計算。交流充電樁單位指標(biāo)每臺功率為7kW，直流充電樁單位指標(biāo)每臺功率為30kW。
單位指標(biāo)法需要系數(shù)如下表5所示，Kx為需要系數(shù)，n為充電設(shè)備臺數(shù)，是指單相配電時接于同相上的臺數(shù)，按三相配電時充電設(shè)備臺數(shù)應(yīng)乘以3。
(2)初步設(shè)計及施工圖設(shè)計階段。充電停車位的平面位置已經(jīng)排定，宜采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算。充電設(shè)備組的需要系數(shù)Kx為0．5;般情況下，有功功率同時系數(shù)K∑p為0．8～1;無功功率同時系數(shù)K∑q為0．92～1。當(dāng)充電設(shè)備數(shù)量特別大時，同時系數(shù)下限值還可取小些。具體計算方法參考文獻(xiàn)［6］的相關(guān)內(nèi)容。
五、安科瑞充電樁運(yùn)營管理平臺
1、系統(tǒng)架構(gòu)
安科瑞Acrelcloud-充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個充電樁進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等系列故障進(jìn)行預(yù)警；用戶通過VX小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。
充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。云平臺包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營的所有功能，具體功能如下：
資源管理：充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運(yùn)行監(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測。
交易結(jié)算：充電價格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表
用戶管理：用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理
充電服務(wù)：充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導(dǎo)航等
VX小程序：掃碼充電，賬單支付等功能
數(shù)據(jù)服務(wù)：數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析
變壓器監(jiān)控：監(jiān)控充電站變壓器負(fù)荷，每個充電站配備塊ARCM300T無線表，超負(fù)荷時系統(tǒng)自動對充電樁的進(jìn)行調(diào)度管理，即當(dāng)負(fù)荷超過百分之五十時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過百分之八十時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負(fù)荷下降為止。
2、平臺功能
2.1平臺登錄
在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。
2.2平臺頁
平臺頁總覽每天的kai戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，累計的kai戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時長，以及相應(yīng)的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導(dǎo)航、本月充電統(tǒng)計。
2.3實(shí)時監(jiān)控
l 充電站監(jiān)控
充電站監(jiān)控頁面監(jiān)視用戶充電槍總數(shù)、正在充電的槍數(shù)、空閑槍數(shù)、插槍數(shù)量、故障槍數(shù)量等，匯總了用戶擁有各樁的當(dāng)日充電總次數(shù)、總電量、總時長，進(jìn)行負(fù)荷限制、故障查詢。
l 充電槍監(jiān)控
充電樁監(jiān)控頁面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數(shù)、今日充電時長和累計充電電量、累計充電次數(shù)、累計充電時長等、充電電壓電流等參數(shù)。
2.4VX小程序
l 搜索與使用
VX小程序可以通過掃描二維碼和VX文字搜索找到，點(diǎn)擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示
l 授權(quán)登錄界面
用戶通過搜索或者掃碼等途徑初次打開小程序時，會進(jìn)入這個頁面，需要用戶授權(quán)登錄才可以進(jìn)入小程序主功能頁面，如圖所示：
l 主功能頁
初次進(jìn)入主功能頁時需要授權(quán)定位才可以使用地圖相關(guān)功能，在地圖上查看到當(dāng)前所在區(qū)域的充電站，查看充電站信息，可以進(jìn)行掃碼充電操作，地圖導(dǎo)航等。
l 充電
掃描充電槍上的二維碼，如果當(dāng)前充電樁可用即可進(jìn)入充電選擇頁面，可以查看到當(dāng)前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當(dāng)前的賬戶余額，電價和預(yù)計可充電量等數(shù)據(jù)，還可以查看當(dāng)前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結(jié)束可以進(jìn)進(jìn)行評價。
l 個人信息
個人信息可以顯示當(dāng)前登錄賬號的昵稱和余額，同時包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設(shè)置支付密碼等功能
3、硬件配置
3.1平臺服務(wù)器：建議按照我方配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。
硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）
若客戶自己租用阿里云服務(wù)器，服務(wù)器配置根據(jù)充電槍點(diǎn)數(shù)的不同，分別如下：
3.2現(xiàn)場硬件配置清單：
六、結(jié)語
電動汽車對促進(jìn)節(jié)能減排、能源綠色可持續(xù)發(fā)展起著重要作用，同時對電網(wǎng)起到削峰填谷，化電網(wǎng)配置等重要作用。電動汽車充電設(shè)施所需用電量比較大，因此設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合項目實(shí)際情況，合理設(shè)計供配電系統(tǒng)，充分考慮到后期擴(kuò)容需求。
參考文獻(xiàn)
[1] 電動汽車充電站設(shè)計規(guī)范:GB50966—2014［S］
[2] 姜 寧，民用建筑中電動汽車充電樁配電設(shè)計簡析
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版
作者簡介：劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電瓶車充電樁的研發(fā)和應(yīng)用
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