劉舉祥

（廣東 佛山 528000）

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們低碳環(huán)保理念的提升，我國(guó)政府積極推進(jìn)新能源汽車(chē)的應(yīng)用。而電動(dòng)汽車(chē)以其節(jié)能、環(huán)保、清潔等優(yōu)點(diǎn)，成為了未來(lái)新能源汽車(chē)發(fā)展的大方向。充電樁作為電動(dòng)汽車(chē)必備的充電設(shè)施，是電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈中不可缺少的組成部分，其設(shè)計(jì)關(guān)系到電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。鑒于此，研究電動(dòng)汽車(chē)充電樁的設(shè)計(jì)十分重要。

1 車(chē)位與充電樁的比例

在電動(dòng)汽車(chē)中最為重要的兩個(gè)參數(shù)是動(dòng)力電池的能量密度和續(xù)駛里程。鋰電池目前使用壽命5～8年，充電循環(huán)壽命600～1 000次。為了保持電池良好，延長(zhǎng)電池壽命，電量下降到20%時(shí)需要充電，充電到電量的80%～90%時(shí)即停止充電。電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程以前為150 km左右，目前可以達(dá)到200 km以上，隨著技術(shù)進(jìn)步電池能量密度的提高，新產(chǎn)品出臺(tái)后續(xù)駛里程將能達(dá)到300 km以上，這樣的續(xù)駛里程基本上可以滿(mǎn)足大部分人通勤里程和短途出行的需求。

按新能源汽車(chē)發(fā)展的路線圖，電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程大、充電時(shí)間短后，其普及率將提高。對(duì)于一般居民，以續(xù)駛里程300 km進(jìn)行計(jì)算，可行駛里程約120 km，以每天平均通勤里程約40 km計(jì)算，則每臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)需要3 d充1次電，即車(chē)位與充電樁比例為3∶1，按總車(chē)位的30%設(shè)置充電樁。

2 負(fù)荷等級(jí)及負(fù)荷計(jì)算

住宅小區(qū)電動(dòng)汽車(chē)主要以通勤為主，按照規(guī)定，其配電充電監(jiān)控系統(tǒng)用電為二級(jí)負(fù)荷，其他負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷。慢充樁的充電電流小、充電時(shí)間長(zhǎng)，電池壽命可以延長(zhǎng)，多數(shù)居民早出晚歸，適用于設(shè)慢充樁。

本文以某住宅小區(qū)為例，其地下室為設(shè)備用房及450輛大型地下車(chē)庫(kù)，按車(chē)樁比3∶1計(jì)算，則需設(shè)150個(gè)慢充樁，參照相關(guān)規(guī)范規(guī)定，每50個(gè)充電樁設(shè)1個(gè)充電站，共設(shè)3個(gè)充電站，每個(gè)充電站與建筑專(zhuān)業(yè)商定設(shè)為一個(gè)防火分區(qū)，為了節(jié)約投資并節(jié)能，1號(hào)充電站位于1號(hào)變電所旁，2號(hào)和3號(hào)充電站位于2號(hào)變電所旁，線路最短，電能損耗最小。負(fù)荷計(jì)算方面，按能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車(chē)交流充電樁技術(shù)條件》（NB/T 33002—2010），每個(gè)慢充樁設(shè)備容量約7 kW（AC220 V單相供電），cosφ＞0.95，這里取cosφ=0.85.

3 供配電系統(tǒng)

該工程充電站設(shè)配電充電監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)變壓器負(fù)荷率實(shí)時(shí)監(jiān)控，使其高峰期負(fù)荷率不大于100%（留10%裕量，根據(jù)（GB/T 1094.12—2013）《電力變壓器第12部分：干式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》，環(huán)境溫度為30℃時(shí)，H級(jí)絕緣干式變壓器負(fù)荷率為110%），以保證變壓器壽命。

該小區(qū)變電所設(shè)計(jì)變壓器負(fù)荷率≤80%，還有可用容量≥20%，變壓器總?cè)萘繛? 000 kVA，慢充樁一般在低谷期充電，由于每個(gè)充電站ΣPjs=175 kW，3個(gè)充電站總負(fù)荷為525 kW，不需加大變壓器容量。每個(gè)充電站設(shè)5個(gè)充電樁配電箱，每個(gè)慢充樁配電箱10路出線。

4 配電充電監(jiān)控系統(tǒng)（含計(jì)量）

圖1為配電充電監(jiān)控系統(tǒng)圖。充電站應(yīng)設(shè)配電充電監(jiān)控系統(tǒng)，分間隔層、站控層，間隔層通信介質(zhì)采用RS485多層屏蔽雙絞線，通信距離可達(dá)1 200 m，各測(cè)控單元的功能如表1所示，站控層主機(jī)等置于兩個(gè)變電站之間中心塔樓上面的物管用房。充電樁支持不同的充電費(fèi)用支付方式，包括充電IC卡、二維碼、支付碼、微信、支付寶、手機(jī)等，并兼容該地區(qū)充電APP。

5 諧波治理

充電機(jī)負(fù)載為電力電子器件和電池，含非線性負(fù)荷，必須嚴(yán)格限制諧波畸變率，避免影響變壓器、電動(dòng)機(jī)、電容器及其他設(shè)備的正常運(yùn)行和計(jì)量造成誤差等：①所用的充電機(jī)諧波分量應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值（設(shè)備每相輸入電流≤16A）》（GB 17625.1—2012）和《電磁兼容限值對(duì)額定電流大于16A的設(shè)備在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波電流的限制》（GB/Z 17625.6—2003）的有關(guān)規(guī)定；②采取有效的諧波治理措施。

6 消防、安防及其他

具體有以下要求：①消防、安防、通風(fēng)等納入地下室車(chē)庫(kù)整體設(shè)計(jì)。執(zhí)行《汽車(chē)庫(kù)、修車(chē)庫(kù)、停車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50067—2014）、《車(chē)庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 100—2015）等相關(guān)規(guī)范；②安防監(jiān)控系統(tǒng)包括環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備安全監(jiān)控、防火、防盜及視頻監(jiān)控等，對(duì)充電站的環(huán)境一目了然；③充電設(shè)施產(chǎn)生的噪聲限值應(yīng)符合《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096—2008）；④變配電設(shè)備、充電設(shè)備的抗震措施應(yīng)符合《工業(yè)企業(yè)電氣設(shè)備抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50556—2010）和《建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50981—2014）；⑤充電站設(shè)置20 m×20 m等電位接地網(wǎng)；⑥充電站設(shè)指引及停車(chē)位標(biāo)識(shí)，其符號(hào)參閱相關(guān)規(guī)范規(guī)定；⑦充電站配電系統(tǒng)雷電防護(hù)等級(jí)按C級(jí)配置各級(jí)SPD參數(shù)；⑧充電樁較多，即整個(gè)系統(tǒng)非線性負(fù)荷大，投運(yùn)后應(yīng)實(shí)測(cè)電磁輻射值是否超標(biāo)，應(yīng)符合《電磁環(huán)境控制限值》（GB 8702—2014）；⑨實(shí)施后，應(yīng)以充電樁招標(biāo)后的參數(shù)為依據(jù)，修正相關(guān)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)；⑩該項(xiàng)目投運(yùn)后，應(yīng)實(shí)測(cè)實(shí)際充電總功率、諧波分量等，采取相應(yīng)的對(duì)策。

圖1 配電充電監(jiān)控系統(tǒng)圖

表1 監(jiān)控系統(tǒng)配置方案

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，充電樁是電動(dòng)汽車(chē)的能量來(lái)源，加強(qiáng)其研究才能為電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)于住宅小區(qū)地下車(chē)庫(kù)充電樁的設(shè)計(jì)，車(chē)樁比不宜小于30%，根據(jù)居住區(qū)特點(diǎn)，優(yōu)先充分利用住宅變壓器，錯(cuò)峰充電，充電設(shè)施宜納入充電服務(wù)信息公共平臺(tái)。同時(shí)，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該加大對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)推廣力度，嚴(yán)格參照國(guó)家出臺(tái)的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)在民用建筑中合理設(shè)置充電樁，確保電動(dòng)汽車(chē)充電樁安全、可靠充電，為今后新能源汽車(chē)的發(fā)展起到積極作用。

參考文獻(xiàn)：

［1］和雅.電動(dòng)汽車(chē)充電樁設(shè)計(jì)研究［D］.南昌：南昌大學(xué)，2012.

［2］趙金行.地下車(chē)庫(kù)充電樁設(shè)計(jì)探討［J］.城市建筑，2016（12）：365.