淺析民用建筑中電動汽車充電樁配電設(shè)計

摘要：根據(jù)國家及地方規(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(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)，國務(wù)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)。

國內(nèi)大部分省市均對電動汽車充電設(shè)施有結(jié)合當?shù)貙嵡榈囊?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、專用充電設(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，專用充電設(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；用戶通過微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

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。