淺析民用建筑中電動汽車充電樁配電設(shè)計

淺析民用建筑中電動汽車充電樁配電設(shè)計

簡婷

安科瑞電氣股份有限公司

上海嘉定201801

摘要：vc

關(guān)鍵詞：民用建筑;充電樁;供配電系統(tǒng);負荷計算

0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，在能源的使用上一定要尋找一條節(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)零排放;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)能優(yōu)勢更明顯。因此，近年來國家相繼出臺一系列的優(yōu)惠政策，推廣電動汽車等新能源汽車的使用和發(fā)展。

一、適用的國家規(guī)范及地方規(guī)范

近年，國家和地方發(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準。

民用建筑中電動汽車充電設(shè)施的供配電設(shè)計需要滿足的國家規(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)的國家標準GB50966—2014《電動汽車充電站設(shè)計規(guī)范》，國家發(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)，國院辦公廳印發(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》(國辦發(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)。

全國大部分省市均對電動汽車充電設(shè)施有結(jié)合當?shù)貙嵉囊?guī)劃，因此在設(shè)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(chǔ)設(shè)施規(guī)劃設(shè)計標準》，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、用充電設(shè)施為主體;公共停車場、獨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，用充電設(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準設(shè)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，由于車載充電機一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一般為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120kW的直流充電樁。

四、充電設(shè)施的負荷計算

(1)方案設(shè)計階段。充電設(shè)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(shè)備臺數(shù)，是指單相配電時接于同一相上的臺數(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)法進行負荷計算。充電設(shè)備組的需要系數(shù)Kx為0.5;一般情況下，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(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[6]的相關(guān)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(shù)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、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警；用戶通過信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(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(yù)收費管理，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

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，每個充電站配備一塊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(guān)信息。

2.2平臺首頁

平臺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)、充電時長，累計的開戶數(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實時監(jiān)控

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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日充電總次數(shù)、總電量、總時長，進行負荷限制、故障查詢。

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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)。

2.4微小程序

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搜索與使用

微小程序可以通過掃描二維碼和微文字搜索找到，點擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示

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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，會進入這個頁面，需要用戶授權(quán)登錄才可以進入小程序主功能頁面，如圖所示：

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主功能頁

初次進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，在地圖上查看到當前所在區(qū)域的充電站，查看充電站信息，可以進行掃碼充電操作，地圖導(dǎo)航等。

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充電

掃描充電槍上的二維碼，如果當前充電樁可用即可進入充電選擇頁面，可以查看到當前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當前的賬戶余額，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)束可以進進行評價。

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個人信息

個人信息可以顯示當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：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置清單：(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)充電槍點數(shù)的不同，分別如下：

3.2現(xiàn)場推薦硬件配置清單：

六、結(jié)語

電動汽車對促進節(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，優(yōu)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)