肖 雄， 劉 洋

（宜昌供電公司路燈管理中心， 湖北 宜昌 443000）

引言

環(huán)境保護(hù)的壓力使得越來越多的人們選擇環(huán)保節(jié)約型的出行方式，尤其現(xiàn)今我國深入實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，正在大力開展節(jié)能減排工作。新能源汽車的出現(xiàn)可以完美地解決傳統(tǒng)汽車尾氣排放污染度高的問題，因此，這種以電代油、環(huán)保高效的電動汽車被政府大力推行。近幾年，我國電動汽車正處于蓬勃發(fā)展階段，政府通過財政補貼的形式讓更多的民眾使用這種電動汽車，該類型的電動汽車具有良好的發(fā)展前景。但充電樁過少以及充電電池更換價格貴成為制約電動汽車發(fā)展的重要原因，電池更換價格較貴問題可以通過科技發(fā)展來解決，但充電樁數(shù)量的不足卻更多緣于社會、企業(yè)以及個人的原因?，F(xiàn)在已有一些地區(qū)針對充電樁不足的問題將傳統(tǒng)路燈改造為路燈充電樁。基于以上背景，作者提出路燈充電樁建設(shè)方案，為推動我國電動汽車使用貢獻(xiàn)力量。

1 新能源汽車充電樁發(fā)展現(xiàn)狀及問題

目前我國電動汽車充電樁數(shù)量龐大，充電設(shè)施運營企業(yè)較多，但因為我國各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡，所以充電樁的布局也呈現(xiàn)不均衡現(xiàn)象。另外，一些地區(qū)的電網(wǎng)線路承載力有限，不能在公共區(qū)域添加充電樁，造成充電樁使用緊張，不利于新能源汽車的推廣。此外，由于新能源汽車是新興事物，目前國家缺乏統(tǒng)一的充電樁設(shè)置規(guī)范，結(jié)果各企業(yè)充電樁過于分散化分布，不利于對充電樁及其配件的統(tǒng)一。充電樁管理不合理也是造成充電樁市場萎靡的重要原因，新能源車輛的用戶量在不斷增多，但一些地方的充電樁數(shù)量并未相應(yīng)增加，人為、自然損壞甚至導(dǎo)致充電樁數(shù)量在減少，管理的缺失使得一些充電樁損壞，這是影響充電樁產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要原因。

2 路燈式充電樁的優(yōu)勢

路燈式充電樁一般布設(shè)在公共區(qū)域，這樣就使得充電樁的分布更加均衡，方便用戶找到最近的充電樁位置。路燈與充電樁的結(jié)合意味著可統(tǒng)一為充電樁提供直流電源，解決變壓器不足的問題，提高電能使用效率，降低電能的損耗。充電樁數(shù)量的多少直接決定了我國新能源汽車的用量，充電樁數(shù)量的不足嚴(yán)重阻礙了我國新能源汽車的推廣，要想進(jìn)一步提升我國國民對新能源汽車的使用量就必須加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增加充電樁數(shù)量，而新能源汽車的使用也會促進(jìn)充電樁行業(yè)的發(fā)展。但當(dāng)下，充電樁分布不合理情況造成了資源浪費及發(fā)展困境，因此需要借助路燈式充電樁優(yōu)化產(chǎn)業(yè)模式，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)社會生態(tài)文明建設(shè)。

3 具體建設(shè)方案

3.1 整體設(shè)計

整體路燈充電樁建設(shè)方案是要把傳統(tǒng)高壓鈉燈改造成LED，節(jié)省50%左右的容量供充電樁使用。目前而言，市場上的充電樁多采用交流供電模式，本文根據(jù)實際情況劃分為交流供電建設(shè)方案和直流供電建設(shè)方案。

3.2 交流供電建設(shè)方案

交流供電建設(shè)方案是指將充電樁改造為交流充電模式，交流供電系統(tǒng)主要包含配電柜、智能控制系統(tǒng)、LED路燈以及交流充電樁等模塊[1]。其中，配電柜主要作用在于把交流電網(wǎng)上的電源轉(zhuǎn)變?yōu)槿?80 V的交流電；LED路燈主要包含驅(qū)動器以及LED燈頭兩部分，驅(qū)動器的作用是把220 V交流電轉(zhuǎn)為直流電壓；交流充電樁中的通信與控制器可實現(xiàn)智能通信和對指令的傳輸，人機交換界面實現(xiàn)對汽車充電信息的顯示。

智能控制系統(tǒng)的三大組成部分為：前端硬件信息采集設(shè)備、傳輸信道、后端軟件平臺。其中，后端軟件平臺主要由LED智能控制系統(tǒng)以及充電樁智能控制系統(tǒng)兩部分組成；前端硬件信息采集設(shè)備的主要組成部分包括：集中控制器、防盜報警設(shè)備、數(shù)據(jù)集采集擴(kuò)展等子系統(tǒng)。集中器通常設(shè)置在配電柜中，與下屬支路分控器進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換與采集，最終將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至主站。該智能控制系統(tǒng)中的分控器對接遠(yuǎn)程開關(guān)、防盜終端，可以提高整個控制系統(tǒng)的防盜能力。經(jīng)過以上分析我們可以看出，該設(shè)計方案結(jié)構(gòu)較為簡單，但該系統(tǒng)的缺點在于要把交流電轉(zhuǎn)為直流電后LED路燈的驅(qū)動器才可使用，且只能給帶有車載充電機的汽車充電。

3.3 直流供電建設(shè)方案

直流供電建設(shè)方案是指充電樁采用直流充電樁，該形式的節(jié)能充電樁可以直接對電動汽車充電。該系統(tǒng)主要包含四大部分，分別為：供電系統(tǒng)、LED路燈、直流充電樁以及智能控制系統(tǒng)。其中，供電系統(tǒng)包含配電柜、電源模塊以及控制系統(tǒng)三部分，電源模塊將配電柜輸出的交流電轉(zhuǎn)換成一定電壓范圍的直流電，為路燈和充電樁提供電源；LED路燈內(nèi)的恒流源可以把電源模塊提供的直流電電流值穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)（350 mA或700 mA）；直流充電樁能夠把電源模塊輸出的直流電轉(zhuǎn)換為電動汽車所需的直流電（一定電壓范圍），該模塊內(nèi)的充電機主控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對電能變換、人機交換以及對外信息傳輸?shù)目刂乒芾韀2]。

4 節(jié)能效益評價

根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)可知：若把研究區(qū)域內(nèi)所有的高壓鈉燈都換成LED路燈，那么在同樣光照強度下LED路燈的耗電量要比高壓鈉燈的耗電量少50%以上，按照50%功率機型替換得出的每年節(jié)電量為1.8119億kW·h×50%=0.906億kW·h。表1為高壓鈉燈一年的耗電量。

根據(jù)相應(yīng)的研究資料可知：我國現(xiàn)有的火電廠煤耗是326g/（kW·h），其中CO2的排放是997g/（kW·h），這樣可計算出在該研究區(qū)域內(nèi)進(jìn)行節(jié)能改造后，節(jié)省的電能相當(dāng)于減少2.954 t的煤耗，亦或是減排9.033 t的CO2排放。

表1 高壓鈉燈一年耗電量統(tǒng)計

對目前電動汽車用戶響應(yīng)度低的現(xiàn)狀，路燈充電樁建設(shè)具有很強的可行性，適宜在城市范圍內(nèi)迅速推行，其現(xiàn)實應(yīng)用具有典型的示范案例，如北京、上海、長沙等一二線城市中，其商業(yè)模式也在逐步探討之中。以北京市昌平地區(qū)電動出租車充電為例，在過去，使用慢充樁充電時間為4～5 h，使用快充樁30 min可快速補電80%。這批充電樁的投入使用有效地緩解了昌平地區(qū)的電動汽車充電問題。與集中式充電站建設(shè)相比，采用路燈充電樁模式，不需要使用大面積的建設(shè)用地，其可以有效減少占地土地200 m2；與路燈系統(tǒng)共用配電設(shè)施和電纜，可節(jié)約配網(wǎng)線路改造和增設(shè)變壓器成本約30余萬元。

5 結(jié)論

通過前文對路燈充電樁建設(shè)方案研究可知：在路燈的基礎(chǔ)上設(shè)置充電樁是可行的，路燈充電樁的設(shè)置可以達(dá)到節(jié)約空間，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。其中，交流電的方案設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，但只可為部分帶有車載充電機的電動車充電，直流電供電方案可以有效地減少交直流轉(zhuǎn)換的次數(shù)，降低電能損耗，值得推廣與應(yīng)用。