淺析民用建筑中電動汽車充電樁配電設計

摘要：根據國家及地方規范的要求，在充電樁安裝比例、充電樁功率、配電系統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設計提供參考。

關鍵詞：民用建筑;充電樁;供配電系統;負荷計算

引言

化石能源的大量使用是環境污染的主要原因，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能、綠色、可持續的發展之路。相比于傳統燃油汽車，電動汽車運行過程中可以實現零排放;能耗折算成標準煤低于傳統汽車30%以上，特別是城市擁堵環境中節能優勢更明顯。因此，近年來國家相繼出臺一系列的優惠政策，推廣電動汽車等新能源汽車的使用和發展。

一、適用的國家規范及地方規范

近年，國家和地方發布很多關于新能源汽車規劃方面的規范及文件。新能源汽車技術更新比較快，因此推動相關規范的更新也比較快，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國家規范和相關規定主要有住房和城鄉建設部頒發的國家標準GB50966—2014《電動汽車充電站設計規范》，國家發改委能源局印發的《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015—2020年)》(發改能源［2015］1454號)，國務院辦公廳印發的《關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》(國辦發〔2015〕73號)，住房和城鄉建設部印發的《關于加強城市電動汽車充電設施規劃建設工作的通知》(建規［2015］199號)。

國內大部分省市均對電動汽車充電設施有結合當地實情的規劃，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范作為參考:北京市DB11/T1455—2017《電動汽車充電基礎設施規劃設計標準》，上海市《上海市電動汽車充電基礎設施專項規劃(2016—2020年)》，深圳市SZDB/Z29—2010《電動汽車充電系統技術規范》，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，建筑內還需配置部分快速充電設施。住宅小區、辦公場所以自用、專用充電設施為主體;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，專用充電設施采用快慢結合方式，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。

設計時應根據建筑物的性質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;商業建筑內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內通勤的需求；高速公路服務區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電動汽車停車位的數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如下表5所示，Kx為需要系數，n為充電設備臺數，是指單相配電時接于同一相上的臺數，按三相配電時充電設備臺數應乘以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排定，宜采用需要系數法進行負荷計算。充電設備組的需要系數Kx為0．5;一般情況下，有功功率同時系數K∑p為0．8～1;無功功率同時系數K∑q為0．92～1。當充電設備數量特別大時，同時系數下限值還可取小些。具體計算方法參考文獻［6］的相關內容。

五、安科瑞充電樁運營管理平臺

1、系統架構

安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，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警；用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統發起充電請求，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模塊接入互聯網，配合加密技術和秘鑰分發技術，基于TCP/IP的數據交互協議，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，充電樁運行監測，充電樁異常交易監測。

交易結算：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，充電結算，導航等

微信小程序：掃碼充電，賬單支付等功能

數據服務：數據采集，短信提醒，數據存儲和解析

變壓器監控：監控充電站變壓器負荷，每個充電站配備一塊ARCM300T無線表，超負荷時系統自動對充電樁的進行調度管理，即當負荷超過百分之五十時，系統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、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。