淺析電動汽車充電站配電設(shè)計實踐

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801

一、電動汽車充電站配電設(shè)計

1、高壓接入點、高低壓進出線方式

目前電動汽車充電站以建設(shè)于城區(qū)的為較多，這類電動汽車充電站高壓理所當(dāng)然從高壓分接箱接入， 進線采用電纜以電纜溝、排管、直埋方式敷設(shè)。但位于高速公路服務(wù)區(qū)、景區(qū)停車場的電動汽車充電站，則根據(jù)現(xiàn)場實際，大都從附近10kV公用架空線路T接，采用架空線路、電纜線路混合方式接入。而低壓出線，目前無例外地采用電纜，沿場內(nèi)預(yù)留電纜溝、排管敷設(shè)， 至整流箱變或充電樁。

2、配電設(shè)施布置方式和地點

配電設(shè)施一般采用配電室、預(yù)裝箱式、臺架式等布置方式，但目前無論是電網(wǎng)公司公用電動汽車充電站項目，還是社會電動汽車充電站項目，都是采用預(yù)裝箱式。因為目前電動汽車充電站建設(shè)都是在現(xiàn)有場地內(nèi)進行的改造，都希望新增的高低壓電力線路、配電設(shè)施、整流箱變及充電樁盡量不影響場地使用，所以占地少、布置靈活的預(yù)裝箱式成為首先選擇。

預(yù)裝箱式布置，布置地點需要充分考慮高壓進線方向、場地使用、負荷平臺、兩端出線合理等因素，花壇、坎地、角落，只要滿足相關(guān)距離要求，都可布置。

3、高、低壓計量方式和充電樁計費方式

電動汽車充電站根據(jù)不同產(chǎn)權(quán)和用途，其電價不同，其高壓計量方式和充電樁計費方式也不同，一般有以下幾種。

（1）屬電網(wǎng)公司的公用充電站。一般在變壓器低壓側(cè)安裝考核計量裝置，而在各充電樁安裝計費裝置， 且按商業(yè)電價計取電費。

（2）屬投資人獨立產(chǎn)權(quán)、僅供其內(nèi)部使用的充 電站。顯然，此類充電站只需按變壓器容量安裝高壓（ 低壓）計量裝置，其電價則根據(jù)充電站用途確定，如公交車輛則為生活電價，營運車輛則為商業(yè)電價。各充電樁則可不安裝計費裝置，或安裝內(nèi)部考核計量裝置。

（3）屬投資人獨立產(chǎn)權(quán)、供社會車輛使用的充 電站。此類充電站需按變壓器容量安裝高壓（低壓）計量裝置，其電價為商業(yè)電價。各充電樁安裝計量裝置， 其電價為經(jīng)地方物價局核準(zhǔn)的定價。

4、充電機布置方式及交流配合

充電機分為集中方式和分散方式，其交流配合方式不同。

（1）集中方式指接入大功率交流電源，集中進行整流濾波（整流箱變），然后以直流方式（10 路左右）輸出至各充電樁。此種方式要求新增的配電設(shè)施要有與之配套的大功率出線斷路器，出線較少。

（2）分散方式指充電機就在充電樁內(nèi)，接入交流 電源后分散進行整流濾波，以直流方式直接輸出。此種方式要求新增的配電設(shè)施要有與充電機數(shù)目相配套的交流出線斷路器，出線較多。

二、電動汽車充電站配電設(shè)計的特殊問題

1、整流設(shè)備產(chǎn)生的諧波問題

電動汽車充電站的充電機在整流過程中，不可避免會產(chǎn)生諧波，勢必影響電力系統(tǒng)安穩(wěn)、穩(wěn)定運行，需要予以解決。

當(dāng)傳統(tǒng)電容補償柜無法滿足現(xiàn)場使用要求時，需要配置專門的無功補償與濾波設(shè)備滿足功率因數(shù)及電能檢測質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)的要求。適用于高諧波條件下的無功補償與諧波治理設(shè)備以無源型靜止式補償及濾波設(shè)備和有源型濾波補償設(shè)備為代表，應(yīng)按現(xiàn)場實際情況進行設(shè)計選型。

2、面向終端用戶的智能支付問題

公用、面向終端用戶的社會電動汽車充電站，都需要解決充電費用的智能支付問題。在終端充電機側(cè)， 應(yīng)具備銀行卡、支付寶、微信支付等“掃一掃”啟動充電機功能，以及充電結(jié)束后的自動扣款功能。

顯然，此類充電站須具備有線或無線網(wǎng)絡(luò)通信、終端智能支付接入、充電機自動控制等硬件條件。

3、電纜敷設(shè)路徑與方式配合問題

由于充電樁的分散性，充電站建設(shè)時會敷設(shè)大量電纜，然而充電站場地內(nèi)必然會不斷有車輛進出，因而需要考慮電纜敷設(shè)方式問題，以避免車輛碾壓對電纜造成影響。當(dāng)電纜穿過停車場時，需要采用電纜溝敷設(shè)，不可采用排管和直埋敷設(shè)方式，避免車輛碾壓損壞場地時損傷電纜；當(dāng)電纜圍繞場地邊沿敷設(shè)時，可選擇任意敷設(shè)方式。

三、電動汽車充電站配電設(shè)計的發(fā)展

1、充電站供電容量的預(yù)留

僅從目前來看，政策允許住宅小區(qū)內(nèi)安裝個人充電樁，且多數(shù)廠家提供免費充電樁及安裝，但事實上在小區(qū)物業(yè)管理上仍存在阻力，很重要的原因是沒有多余的供電容量用來充電。因為目前成熟的住宅小區(qū)規(guī)劃時根本沒有考慮電動汽車充電負荷。

所以，新建住宅小區(qū)，建議按小區(qū)車位數(shù)的一定比例、單個充電樁負荷，預(yù)留今后小區(qū)電動汽車充電站的供電容量，至少應(yīng)預(yù)留高壓接入點，等條件成熟再建設(shè)小區(qū)電動汽車充電站。

2、低谷電的合理利用

從目前汽車的使用規(guī)律看，大多數(shù)電動汽車充電*可控制在電網(wǎng)低谷時段。如此，便可充分利用目前住宅小區(qū)現(xiàn)有配電設(shè)施而無需另外大量投資，同時改善電網(wǎng)運行工況，車主也可節(jié)省充電費用。

3、配電設(shè)施布置的較優(yōu)方式

前述已說明，目前電動汽車充電站配電設(shè)施都采用了預(yù)裝箱式。事實上，以專業(yè)的角度來看，較優(yōu)方式應(yīng)該是配電室方式，因為從電動汽車發(fā)展前景來看，其數(shù)量必然是越來越大，而且充電站也必定是一個長久建筑。故而在今后充電站規(guī)劃建設(shè)時，都應(yīng)從長遠看， 在規(guī)劃、土地等方面，按配電室進行預(yù)留。

四、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)jing；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(dāng)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(dāng)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

l 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(dāng)日充電總次數(shù)、總電量、總時長，進行負荷限制、故障查詢。

l 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微信小程序

l 搜索與使用

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

l 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：

l 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(dāng)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。

l 充電

掃描充電槍上的二維碼，如果當(dāng)前充電樁可用即可進入充電選擇頁面，可以查看到當(dāng)前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當(dāng)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(dāng)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。

 l 個人信息

個人信息可以顯示當(dāng)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：建議按照我方配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

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)場硬件配置清單：

參考文獻

[1] 何濤.電動汽車充電站配電設(shè)計實踐

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版

作者簡介：劉細鳳，女，現(xiàn)任于安科瑞電氣股份有限公司