摘要：根據(jù)目前對(duì)于新能源汽車發(fā)展規(guī)劃及政策，以及國(guó)內(nèi)外充電設(shè)施的主要類型和技術(shù)參數(shù)。論述地下車庫(kù)電動(dòng)汽車充電樁的供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的一些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：充電樁；地下車庫(kù)；供配電設(shè)計(jì)；負(fù)荷計(jì)算　　

0引言

新能源汽車的產(chǎn)業(yè)發(fā)展與推廣應(yīng)用，已是大勢(shì)所趨。新能源汽已經(jīng)成為未來(lái)汽車發(fā)展的必然方向。我國(guó)目前發(fā)展的新能源汽車主要以插電式混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車為主。為推廣和使用新能源汽車并加快充電設(shè)施的建設(shè)，國(guó)辦[2015]73號(hào)文及建規(guī)[2015]199號(hào)文件明確要求：新建住宅配建停車位應(yīng)100%預(yù)留充電設(shè)施建設(shè)安裝條件。因此，新建住宅小區(qū)地下車庫(kù)充電樁規(guī)劃、設(shè)計(jì)成為民用建筑電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容的一部分。

1配置充電樁的類型及技術(shù)要求

目前，新能源汽車的充電樁主要分為直流充電樁和交流充電樁兩種，俗稱“快充"和“慢充"。直流充電樁有占地面積大，充電電壓，充電時(shí)間較短，投資大等特點(diǎn)。而交流充電樁的特點(diǎn)基本與直流充電樁相反，占地小，可掛墻安裝，充電功率低，充電時(shí)間長(zhǎng)，投資小等特點(diǎn)。通過(guò)比較可知，住宅小區(qū)固定車位充電樁適宜采用交流充電樁，而直流充電樁通常設(shè)置在大型商場(chǎng)、辦公樓、繁華市區(qū)等需要快速充電的區(qū)域。

2 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 充電設(shè)施專用變壓器容量計(jì)算

SΣ=Kt*Kx*Cn*（Kn*Pn+Km*Pm）/（η* cosφ）

式中：SΣ--變壓器總安裝容量（kVA）；η--變壓器負(fù)載率，取0.70-0.75；cosφ--補(bǔ)償后功率因數(shù)，取0.95；Pn --交流充電樁（慢充）安裝功率，取7.0KW；Pm-直流充電樁（快充）安裝功率，取60kW作為基數(shù)（一般有30kW、45kW、60kW、75kW、90kW、105kW、120kW）； Kn--慢充停車位配置比例系數(shù)（即，實(shí)際慢充停車位數(shù)量/小區(qū)規(guī)劃停車位數(shù)量），近期系數(shù)取0.20，遠(yuǎn)期系數(shù)取0.45；Km-快充停車位配置數(shù)量比例系數(shù)（即，實(shí)際快充停車位數(shù)量/小區(qū)規(guī)劃停車位數(shù)量），近期系數(shù)取0.02，遠(yuǎn)期系數(shù)取0.045；Kx--充電樁需要系數(shù)，充電樁數(shù)量（慢充+快充），5-10個(gè)，取0.75-0.85；10-50個(gè)，取0.55-0.65；50個(gè)以上，取0.4-0.45；Kt--充電樁同時(shí)使用系數(shù)，充電樁數(shù)量（慢充+快充），5-50個(gè)，取0.85-0.90；50個(gè)以上，取0.6-0.7；Cn --小區(qū)規(guī)劃停車位數(shù)量。

目前，充電設(shè)備在國(guó)內(nèi)大范圍應(yīng)用還比較少，沒(méi)有先例可查，同時(shí)系數(shù)Kt和需要系數(shù)Kx很難選取。Kt和Kx的選取主要與下面因數(shù)關(guān)：1）電動(dòng)車的使用情況：目前電動(dòng)汽車總體數(shù)量不多，充電設(shè)備本身的利用率不；各建筑具體情況不相同。2）即使同時(shí)充電，各電動(dòng)車之間的電池狀態(tài)、性能等各不相同。3）另外，小區(qū)交流充電樁（慢充）和直流充電樁（快充）一般使用時(shí)間在不同時(shí)段。設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合各地電動(dòng)車的發(fā)展情況和工程實(shí)際，合理選取。

2.2 配電設(shè)計(jì)

(1)充電樁總電源宜采用低壓系統(tǒng)供電，接地采用TN-S系統(tǒng)。（2）交流充電樁宜按防火分區(qū)配電，每個(gè)防火分區(qū)均宜設(shè)置電動(dòng)汽車充電樁區(qū)域配電柜、末端配電箱。區(qū)域配電柜和末端配電箱設(shè)計(jì)有三種形式：一、按100%配置全部設(shè)計(jì)安裝到位；二、按20%配置全部設(shè)計(jì)安裝到位（區(qū)域配電柜—末端配電柜—充電樁），其他80%僅考慮路由、土建等條件；三、按20%配置僅區(qū)域配電柜設(shè)計(jì)安裝到位，末端配電箱取消，區(qū)域配電柜采用放射式直接供電至充電樁，其它80%僅考慮路由、土建等條件。（3）各防火分區(qū)區(qū)域配電柜宜安裝在設(shè)置充電樁車位附近的強(qiáng)電間內(nèi)，其系統(tǒng)圖如圖1所示。為保證末端充電設(shè)備安全，末端配電箱低壓斷路器應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)和剩余電流保護(hù)功能，其剩余電流保護(hù)額定動(dòng)作電流為30mA，動(dòng)作時(shí)間≤0.1s。

圖 1 電動(dòng)汽車充電設(shè)施配電系統(tǒng)圖

2.3 電能質(zhì)量

電動(dòng)汽車充電樁的充電過(guò)程為非線性的負(fù)荷變化過(guò)程，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮充電設(shè)施對(duì)公用電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生的影響，并采取有效的抑制措施，將注入公網(wǎng)的諧波控制在規(guī)定范圍內(nèi)。為保障電能質(zhì)量的要求，所采取的措施如下：（1）增加充電機(jī)整流裝置的脈動(dòng)數(shù)。（2）低壓配電系統(tǒng)中設(shè)置有源濾波器裝置，功率因數(shù)補(bǔ)償電容器組配置電抗器。（3）專用變壓器接線組別為D，yn11，且負(fù)荷率不于70%。（4）為改善三相用電設(shè)備的平衡度，單相交流充電樁負(fù)荷應(yīng)均衡的分配到三相上，盡量使三相負(fù)荷平衡。（4）變電所低壓配電柜出線至

各區(qū)域充電樁配電柜距離不宜超過(guò)200m。

2.4 配電線路設(shè)計(jì)

根據(jù)充電樁配電柜的數(shù)量在專用變電所低壓柜出線設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的單獨(dú)饋線回路直接供電。饋線電纜宜銅芯電纜或銅芯電線，三相配電回路應(yīng)選用五芯電纜，單相配電回路應(yīng)選用三芯電纜。電動(dòng)汽車充電設(shè)施配電線路宜采用金屬槽盒敷設(shè)，當(dāng)電動(dòng)汽車充電樁位置帶定時(shí)，金屬槽盒應(yīng)能到達(dá)所有停車位，以滿足100%預(yù)留充電設(shè)施條件。

3 充電樁設(shè)施的布置原則

電動(dòng)汽車與充電設(shè)備之間應(yīng)保證安裝距離：充電設(shè)備安裝在車側(cè)且不妨礙車門開啟時(shí)，充電設(shè)備外輪（含防撞設(shè)施）距電動(dòng)汽車凈距不應(yīng)小于0.4m（；妨礙車門開啟時(shí)，充電設(shè)備外輪（含防撞設(shè)施）距電動(dòng)汽車凈距不應(yīng)小于0.6m；充電設(shè)備安裝在車尾時(shí)，充電設(shè)備外輪（含防撞設(shè)施）距電動(dòng)汽車凈距不應(yīng)小于0.5m。充電設(shè)備安裝應(yīng)預(yù)留檢修與操作空間，其檢修操作面與建（構(gòu)）筑物之間距離不應(yīng)小于0.8m。其充電設(shè)備布置如（圖2）

圖 2 充電1設(shè)備布置示意

4 監(jiān)控及通信

民用建筑電動(dòng)汽車充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)由控制層、間隔層及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。監(jiān)控系統(tǒng)較小時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行簡(jiǎn)化。控制層能提供充電設(shè)施內(nèi)各運(yùn)行系統(tǒng)的人機(jī)界面，應(yīng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)信息的收集和實(shí)時(shí)顯示、設(shè)備的遠(yuǎn)方控制、以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢和統(tǒng)計(jì)等，并可與相關(guān)系統(tǒng)通信。間隔層能采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行數(shù)據(jù)，上傳至控制層，并接收和執(zhí)行控制層的控制命令。

5安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

5.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

5.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.3.1系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)中心層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)中心層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問(wèn)電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

5.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

5.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過(guò)程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

5.4.3交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

5.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過(guò)平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過(guò)運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

5.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

5.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

5.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送

5.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

5.5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)語(yǔ)

為了我國(guó)汽車能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，應(yīng)普及電動(dòng)汽車充電設(shè)備的建設(shè)。未來(lái)幾年電動(dòng)汽車充電設(shè)施的設(shè)計(jì)仍會(huì)是電氣設(shè)計(jì)師們關(guān)注的重點(diǎn)。地下車庫(kù)電動(dòng)汽車充電設(shè)施的電氣設(shè)計(jì)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)規(guī)定設(shè)置配套的充電樁。電氣設(shè)計(jì)師應(yīng)立足規(guī)范，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，密切跟蹤新產(chǎn)品及技術(shù)的發(fā)展，不斷優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)方案，做到經(jīng)濟(jì)合理。

參考文獻(xiàn)

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1.       【技術(shù)支持衛(wèi)星：CDD-9888】【公從號(hào)：安科瑞能效管理解決方案】

2.       云平臺(tái)：變電所運(yùn)維云平臺(tái)、分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)、建筑能耗云平臺(tái)、企業(yè)能源管控平臺(tái)、遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)管控云平臺(tái)、宿舍預(yù)付費(fèi)管控云平臺(tái)、充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)、智慧消防云平臺(tái)、安全用電管理云平臺(tái)、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺(tái)；

3.       系統(tǒng)解決方案：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、馬達(dá)保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)、動(dòng)環(huán)監(jiān)控及能效分析系統(tǒng)、智能照明監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控裝置、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、余壓監(jiān)控系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)；無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)；

4.       中壓測(cè)控裝置：環(huán)網(wǎng)柜綜合保護(hù)裝置、微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、線路保護(hù)裝置、配電變保護(hù)裝置、電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置、備自投保護(hù)裝置、電容器保護(hù)裝置、PT檢測(cè)裝置、低壓備自投裝置、公共測(cè)控裝置、防孤島保護(hù)裝置、電流互感器過(guò)電壓保護(hù)器、溫濕度控制器、無(wú)源無(wú)線測(cè)溫傳感器、CT取電無(wú)線測(cè)溫傳感器；

5.       電力監(jiān)控與保護(hù)：弧光保護(hù)裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫裝置（智能濕度巡檢儀）、電動(dòng)機(jī)(馬達(dá)）保護(hù)器、低壓線路保護(hù)器、智能剩余電流繼電器、三遙單元；

6.       電能管理：可編程交流電測(cè)儀表、可編程直流電測(cè)儀表、多功能全電量電表、精度網(wǎng)絡(luò)電力儀表、諧波表、電能質(zhì)量表、海拔儀表、逆電流監(jiān)測(cè)電表、電子式電能表、導(dǎo)軌式電能表、面板表嵌入式電表、預(yù)付費(fèi)表、多用戶計(jì)量箱、物聯(lián)網(wǎng)儀表、無(wú)線多回路計(jì)量交流/直流表、無(wú)線多回路環(huán)保檢測(cè)模塊、正反向直流電能表、無(wú)線通訊轉(zhuǎn)換器、智能照明控制裝置；

7.       電能質(zhì)量治理：有源電力濾波器、中線安防保護(hù)器、諧波保護(hù)器、靜止無(wú)功發(fā)生器、濾波補(bǔ)償裝置、電力電容補(bǔ)償裝置、集成式諧波抑制電力電容補(bǔ)償裝置、投切開關(guān)、功率因數(shù)補(bǔ)償控制器、自愈式低壓并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器；

8.       電氣安全：電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、剩余電流探測(cè)器、電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、在線監(jiān)控路燈計(jì)量、無(wú)線測(cè)溫顯示單元、故障電弧探測(cè)器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監(jiān)測(cè)裝置、醫(yī)療機(jī)構(gòu)絕緣報(bào)警顯示儀、醫(yī)療醫(yī)院用隔離變壓器、工業(yè)用絕緣監(jiān)測(cè)裝置、電氣防火限流式保護(hù)器；

9.       新能源：光伏采集裝置、電瓶車智能充電樁、汽車充電樁、光伏匯流采集裝置；

10.       數(shù)據(jù)中心/鐵塔基站：數(shù)據(jù)采集模塊、機(jī)房數(shù)據(jù)柜監(jiān)控裝置、多回路電表、母線監(jiān)控裝置、電力監(jiān)控屏；

11.       智能網(wǎng)關(guān)：通信管理機(jī)、無(wú)線通信終端（無(wú)線通訊轉(zhuǎn)換器）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、串口服務(wù)器；

12.       電量傳感器：低壓電流互感器、開口式互感器、一次小電流互感器、0.2級(jí)電流互感器、低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器、羅氏線圈電流變送器、模擬信號(hào)隔離器、有功功率變送器、無(wú)功功率變送器、直流電壓傳感器、浪涌保護(hù)器；

13.       環(huán)保監(jiān)控：油煙在線監(jiān)測(cè)儀、環(huán)保數(shù)據(jù)采集傳輸裝置；

進(jìn)儲(chǔ)能群、電力群、光伏群；找供應(yīng)商、找客戶、找圈子，

衛(wèi)星：CDD-9888（分享資源 合作共贏）