淺析電動(dòng)汽車充電站配電設(shè)計(jì)實(shí)踐

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801

一、電動(dòng)汽車充電站配電設(shè)計(jì)

1、高壓接入點(diǎn)、高低壓進(jìn)出線方式

目前電動(dòng)汽車充電站以建設(shè)于城區(qū)的為較多，這類電動(dòng)汽車充電站高壓理所當(dāng)然從高壓分接箱接入， 進(jìn)線采用電纜以電纜溝、排管、直埋方式敷設(shè)。但位于高速公路服務(wù)區(qū)、景區(qū)停車場的電動(dòng)汽車充電站，則根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，大都從附近10kV公用架空線路T接，采用架空線路、電纜線路混合方式接入。而低壓出線，目前無例外地采用電纜，沿場內(nèi)預(yù)留電纜溝、排管敷設(shè)， 至整流箱變或充電樁。

2、配電設(shè)施布置方式和地點(diǎn)

配電設(shè)施一般采用配電室、預(yù)裝箱式、臺(tái)架式等布置方式，但目前無論是電網(wǎng)公司公用電動(dòng)汽車充電站項(xiàng)目，還是社會(huì)電動(dòng)汽車充電站項(xiàng)目，都是采用預(yù)裝箱式。因?yàn)槟壳半妱?dòng)汽車充電站建設(shè)都是在現(xiàn)有場地內(nèi)進(jìn)行的改造，都希望新增的高低壓電力線路、配電設(shè)施、整流箱變及充電樁盡量不影響場地使用，所以占地少、布置靈活的預(yù)裝箱式成為首先選擇。

預(yù)裝箱式布置，布置地點(diǎn)需要充分考慮高壓進(jìn)線方向、場地使用、負(fù)荷平臺(tái)、兩端出線合理等因素，花壇、坎地、角落，只要滿足相關(guān)距離要求，都可布置。

3、高、低壓計(jì)量方式和充電樁計(jì)費(fèi)方式

電動(dòng)汽車充電站根據(jù)不同產(chǎn)權(quán)和用途，其電價(jià)不同，其高壓計(jì)量方式和充電樁計(jì)費(fèi)方式也不同，一般有以下幾種。

（1）屬電網(wǎng)公司的公用充電站。一般在變壓器低壓側(cè)安裝考核計(jì)量裝置，而在各充電樁安裝計(jì)費(fèi)裝置， 且按商業(yè)電價(jià)計(jì)取電費(fèi)。

（2）屬投資人獨(dú)立產(chǎn)權(quán)、僅供其內(nèi)部使用的充 電站。顯然，此類充電站只需按變壓器容量安裝高壓（ 低壓）計(jì)量裝置，其電價(jià)則根據(jù)充電站用途確定，如公交車輛則為生活電價(jià)，營運(yùn)車輛則為商業(yè)電價(jià)。各充電樁則可不安裝計(jì)費(fèi)裝置，或安裝內(nèi)部考核計(jì)量裝置。

（3）屬投資人獨(dú)立產(chǎn)權(quán)、供社會(huì)車輛使用的充 電站。此類充電站需按變壓器容量安裝高壓（低壓）計(jì)量裝置，其電價(jià)為商業(yè)電價(jià)。各充電樁安裝計(jì)量裝置， 其電價(jià)為經(jīng)地方物價(jià)局核準(zhǔn)的定價(jià)。

4、充電機(jī)布置方式及交流配合

充電機(jī)分為集中方式和分散方式，其交流配合方式不同。

（1）集中方式指接入大功率交流電源，集中進(jìn)行整流濾波（整流箱變），然后以直流方式（10 路左右）輸出至各充電樁。此種方式要求新增的配電設(shè)施要有與之配套的大功率出線斷路器，出線較少。

（2）分散方式指充電機(jī)就在充電樁內(nèi)，接入交流 電源后分散進(jìn)行整流濾波，以直流方式直接輸出。此種方式要求新增的配電設(shè)施要有與充電機(jī)數(shù)目相配套的交流出線斷路器，出線較多。

二、電動(dòng)汽車充電站配電設(shè)計(jì)的特殊問題

1、整流設(shè)備產(chǎn)生的諧波問題

電動(dòng)汽車充電站的充電機(jī)在整流過程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生諧波，勢必影響電力系統(tǒng)安穩(wěn)、穩(wěn)定運(yùn)行，需要予以解決。

當(dāng)傳統(tǒng)電容補(bǔ)償柜無法滿足現(xiàn)場使用要求時(shí)，需要配置專門的無功補(bǔ)償與濾波設(shè)備滿足功率因數(shù)及電能檢測質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)的要求。適用于高諧波條件下的無功補(bǔ)償與諧波治理設(shè)備以無源型靜止式補(bǔ)償及濾波設(shè)備和有源型濾波補(bǔ)償設(shè)備為代表，應(yīng)按現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)選型。

2、面向終端用戶的智能支付問題

公用、面向終端用戶的社會(huì)電動(dòng)汽車充電站，都需要解決充電費(fèi)用的智能支付問題。在終端充電機(jī)側(cè)， 應(yīng)具備銀行卡、支付寶、微信支付等“掃一掃”啟動(dòng)充電機(jī)功能，以及充電結(jié)束后的自動(dòng)扣款功能。

顯然，此類充電站須具備有線或無線網(wǎng)絡(luò)通信、終端智能支付接入、充電機(jī)自動(dòng)控制等硬件條件。

3、電纜敷設(shè)路徑與方式配合問題

由于充電樁的分散性，充電站建設(shè)時(shí)會(huì)敷設(shè)大量電纜，然而充電站場地內(nèi)必然會(huì)不斷有車輛進(jìn)出，因而需要考慮電纜敷設(shè)方式問題，以避免車輛碾壓對電纜造成影響。當(dāng)電纜穿過停車場時(shí)，需要采用電纜溝敷設(shè)，不可采用排管和直埋敷設(shè)方式，避免車輛碾壓損壞場地時(shí)損傷電纜；當(dāng)電纜圍繞場地邊沿敷設(shè)時(shí)，可選擇任意敷設(shè)方式。

三、電動(dòng)汽車充電站配電設(shè)計(jì)的發(fā)展

1、充電站供電容量的預(yù)留

僅從目前來看，政策允許住宅小區(qū)內(nèi)安裝個(gè)人充電樁，且多數(shù)廠家提供免費(fèi)充電樁及安裝，但事實(shí)上在小區(qū)物業(yè)管理上仍存在阻力，很重要的原因是沒有多余的供電容量用來充電。因?yàn)槟壳俺墒斓淖≌^(qū)規(guī)劃時(shí)根本沒有考慮電動(dòng)汽車充電負(fù)荷。

所以，新建住宅小區(qū)，建議按小區(qū)車位數(shù)的一定比例、單個(gè)充電樁負(fù)荷，預(yù)留今后小區(qū)電動(dòng)汽車充電站的供電容量，至少應(yīng)預(yù)留高壓接入點(diǎn)，等條件成熟再建設(shè)小區(qū)電動(dòng)汽車充電站。

2、低谷電的合理利用

從目前汽車的使用規(guī)律看，大多數(shù)電動(dòng)汽車充電*可控制在電網(wǎng)低谷時(shí)段。如此，便可充分利用目前住宅小區(qū)現(xiàn)有配電設(shè)施而無需另外大量投資，同時(shí)改善電網(wǎng)運(yùn)行工況，車主也可節(jié)省充電費(fèi)用。

3、配電設(shè)施布置的較優(yōu)方式

前述已說明，目前電動(dòng)汽車充電站配電設(shè)施都采用了預(yù)裝箱式。事實(shí)上，以專業(yè)的角度來看，較優(yōu)方式應(yīng)該是配電室方式，因?yàn)閺碾妱?dòng)汽車發(fā)展前景來看，其數(shù)量必然是越來越大，而且充電站也必定是一個(gè)長久建筑。故而在今后充電站規(guī)劃建設(shè)時(shí)，都應(yīng)從長遠(yuǎn)看， 在規(guī)劃、土地等方面，按配電室進(jìn)行預(yù)留。

四、安科瑞充電樁運(yùn)營管理平臺(tái)

1、系統(tǒng)架構(gòu)

安科瑞Acrelcloud-充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺(tái)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(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)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、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)jing；用戶通過微信小程序掃描二維碼，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(dòng)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(tái)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(jià)格策略管理，預(yù)收費(fèi)管理，賬單管理，營收和財(cái)務(wù)相關(guān)報(bào)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

微信小程序：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(chǔ)和解析

變壓器監(jiān)控：監(jiān)控充電站變壓器負(fù)荷，每個(gè)充電站配備一塊ARCM300T無線表，超負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)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(shí)，系統(tǒng)會(huì)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(shí)，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(tái)功能

2.1平臺(tái)登錄

在瀏覽器打開云平臺(tái)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(tái)首頁

平臺(tái)首頁總覽每天的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)長，累計(jì)的開戶數(shù)、充值金額、充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)、充電時(shí)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(jì)。

2.3實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)長和累計(jì)充電電量、累計(jì)充電次數(shù)、累計(jì)充電時(shí)長等、充電電壓電流等參數(shù)。

2.4微信小程序

l 搜索與使用

微信小程序可以通過掃描二維碼和微信文字搜索找到，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(shí)，會(huì)進(jìn)入這個(gè)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(shí)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(jià)和預(yù)計(jì)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(shí)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(jià)。

 l 個(gè)人信息

個(gè)人信息可以顯示當(dāng)前登錄賬號的昵稱和余額，同時(shí)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(tái)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：

參考文獻(xiàn)

[1] 何濤.電動(dòng)汽車充電站配電設(shè)計(jì)實(shí)踐

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)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