淺析民用建筑中電動汽車充電樁配電設計

更新時間：2021-03-12　點擊次數(shù)： 1373次

劉細鳳

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)設計提供參考。

關鍵詞：民用建筑;充電樁;供配電系統(tǒng);負荷計算

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，電動汽車運行過程中可以實現(xiàn)排放;能耗折算成標準煤低于傳統(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。新能源汽車技術更新比較快，因此推動相關規(guī)范的更新也比較快，在設計中須要遵守新的標準。

民用建筑中電動汽車充電設施的供配電設計需要滿足的家規(guī)范和相關規(guī)定主要有住房和城鄉(xiāng)建設部頒發(fā)的家標準GB50966—2014《電動汽車充電站設計規(guī)范》，家發(fā)改委能源局印發(fā)的《電動汽車充電基礎設施發(fā)展指南(2015—2020年)》(發(fā)改能源［2015］1454號)，wu院辦公廳印發(fā)的《關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》(辦發(fā)〔2015〕73號)，住房和城鄉(xiāng)建設部印發(fā)的《關于加強城市電動汽車充電設施規(guī)劃建設工作的通知》(建規(guī)［2015］199號)。

全大部分省市均對電動汽車充電設施有結(jié)合當?shù)貙嵡榈囊?guī)劃，因此在設計中還要考慮各地的地方標準。以下僅列舉部分省市的地方標準和規(guī)范作為參考:北京市DB11/T1455—2017《電動汽車充電基礎設施規(guī)劃設計標準》，上海市《上海市電動汽車充電基礎設施專項規(guī)劃(2016—2020年)》，深圳市SZDB/Z29—2010《電動汽車充電系統(tǒng)技術規(guī)范》，重慶市DBJ50-218—2015《民用建筑電動汽車充電設備配套設施設計規(guī)范》，浙江省DB33-1121—2016《民用建筑電動汽車充電設施配置與設計規(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施。住宅小區(qū)、辦公場所以自用、專yong充電設施為主體;公共停車場、獨立充電站等以公用充電設施為主體。設計時應考慮自用充電設施以慢充為主，專yon充電設施采用快慢結(jié)合方式，公用充電設施以快充為主。各類建筑的快充停車位配置數(shù)量可參考浙江省的標準設計。

浙江省對快充停車位配建指標的要求如表所示。

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對電能進行處理后向電動汽車的電池充電，由于車載充電機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)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行充電的供電裝置，其功率相對于車載充電機大很多，可以實現(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。

設計時應根據(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；高速公路服務區(qū)及加油站則需要盡快使電動汽車滿電，充電設施因此選用輸出功率高達120kW的直流充電樁。

四、充電設施的負荷計算

(1)方案設計階段。充電設施的負荷宜根據(jù)電動汽車停車位的數(shù)量按單位指標法進行計算。交流充電樁單位指標每臺功率為7kW，直流充電樁單位指標每臺功率為30kW。

單位指標法需要系數(shù)如下表5所示，Kx為需要系數(shù)，n為充電設備臺數(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備臺數(shù)應乘以3。

(2)初步設計及施工圖設計階段。充電停車位的平面位置已經(jīng)排定，宜采用需要系數(shù)法進行負荷計算。充電設備組的需要系數(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。當充電設備數(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［6］的相關內(nèi)容。

五、安科瑞充電樁運營管理平臺

1、系統(tǒng)架構(gòu)

安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等系列故障進行預警；用戶通過VX小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應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)，配合加密技術和秘鑰分發(fā)技術，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進行直連。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，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，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關報表

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：充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導航等

VX小程序：掃碼充電，賬單支付等功能

數(shù)據(jù)服務：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)控充電站變壓器負荷，每個充電站配備塊ARCM300T無線表，超負荷時系統(tǒng)自動對充電樁的進行調(diào)度管理，即當負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，當變壓器負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，進行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關信息。