電動(dòng)汽車充電樁在新建住宅小區(qū)的研究與應(yīng)用

摘要：隨著當(dāng)前新能源汽車用戶的不斷增多，對(duì)于小區(qū)電動(dòng)汽車充電樁的配電設(shè)計(jì)也會(huì)提出較高的要求，尤其對(duì)于新建小區(qū)而言，必須采取科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，保障充電樁設(shè)計(jì)的可行性，這樣才能切實(shí)滿足國(guó)家能源管理要求，提高新能源汽車的應(yīng)用率。本文也會(huì)根據(jù)新建件宅小區(qū)電動(dòng)汽車充電樁配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)，提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，以便有關(guān)人士參考。

0引言

近年來，隨著國(guó)家大力發(fā)展和推廣清潔環(huán)保型新能源汽車，其已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁籯e缺少的一部分。但是這類汽車在某些方面存在一定的應(yīng)用弊端，尤其是在充電方面，很容易因充電樁配置不合理而給用戶的正常出行造成很大的阻礙。因此，為了改善現(xiàn)狀，就要不斷加強(qiáng)市政工程體系建設(shè)，盡可能在新建住宅小區(qū)加大電動(dòng)汽車充電樁設(shè)置力度，并且要根據(jù)實(shí)際情況制定科學(xué)合理的配電設(shè)計(jì)方案，這樣才能提高充電樁配電設(shè)計(jì)的時(shí)效性，滿足廣大電動(dòng)汽車司機(jī)的使用需求。

1電動(dòng)汽車充電樁配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

隨著當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，新建住宅小區(qū)數(shù)量也在不斷增多，為了更好的滿足國(guó)家能源管理要求，就要在各新建住宅小區(qū)內(nèi)合理設(shè)置汽車充電樁。在設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)部門應(yīng)按照國(guó)家相應(yīng)的規(guī)范要求對(duì)整個(gè)配電布局進(jìn)行全面的考量，并結(jié)合實(shí)小區(qū)用戶的實(shí)際需求，建立健全完善的管控機(jī)制，這樣才能達(dá)到良好的設(shè)計(jì)效果。近幾年，各地區(qū)依據(jù)國(guó)家能源局及電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟制定的關(guān)于電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展建設(shè)的相關(guān)規(guī)定，出臺(tái)了一系列相應(yīng)的補(bǔ)貼優(yōu)惠政策，這在某種程度上大大提升了各級(jí)政府及有關(guān)部門的重視度。現(xiàn)如今，大部分城市新建小區(qū)內(nèi)都會(huì)配置電動(dòng)汽車充電樁，這項(xiàng)舉措不僅給社會(huì)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，實(shí)現(xiàn)了城市節(jié)能發(fā)展目標(biāo)。而且還有利于新能源汽車的全面推廣和應(yīng)用，提高新能源汽車綜合管理水平。基于此，在發(fā)展和建設(shè)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施過程中，相關(guān)設(shè)計(jì)單位一定要結(jié)合新建小區(qū)的實(shí)際情況，科學(xué)合理的制定充電樁配電設(shè)計(jì)方案。并且為了能夠進(jìn)一步滿足能源汽車管理工作的順利開展，還要對(duì)不同類型電動(dòng)汽車的充電行為進(jìn)行全面的分析。除此之外，在充電樁設(shè)置完畢后，還要對(duì)充電負(fù)荷與電網(wǎng)原始負(fù)荷的疊加過程進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，這樣才能為電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行管理等工作的開展打下良好的基礎(chǔ)。另外，從新建住宅小區(qū)內(nèi)的電動(dòng)汽車用戶特點(diǎn)來看，大多用戶都會(huì)將電動(dòng)汽車作為主要的交通工具，因此，對(duì)于充電樁的使用需求高于繁華市區(qū)電動(dòng)汽車用戶的使用需求量，且具有一定的規(guī)律性。一般充電樁的使用高峰期都集中在在工作日下班后，即每天晚19：00至24：00之間，而凌晨1：00至次日早8：00則是充電的低谷期；8：00以后至晚19：00則是充電樁使用的平穩(wěn)期。基于這種特點(diǎn)，設(shè)計(jì)部門在規(guī)劃新建住宅小區(qū)內(nèi)固定停車位和專用充電樁時(shí)，就要對(duì)峰谷電價(jià)和充電樁管理措施以及配置方案等進(jìn)行全面的優(yōu)化與完善，以便可以最da化減少變配室數(shù)量，降低充電樁配電設(shè)計(jì)成本。

2電動(dòng)汽車充電樁配電設(shè)計(jì)優(yōu)化方案分析

2.1配電系統(tǒng)充電樁平面布置方案的優(yōu)化

在新件住宅小區(qū)內(nèi)設(shè)置電動(dòng)汽車充電樁時(shí)，應(yīng)盡可能結(jié)合小區(qū)內(nèi)的實(shí)際布局結(jié)構(gòu)，將其布置在地下車庫內(nèi)，這樣既可以節(jié)省空間面積，提高線路敷設(shè)質(zhì)量及線路維護(hù)管理工作質(zhì)量。而且還能實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁防護(hù)等級(jí)的合理調(diào)控，減少成本投資。另外，要合理設(shè)計(jì)充電樁配電方式，盡量以掛墻方式或柱子狀態(tài)的充電方式為主，以便可以有效減少充電樁占地面積，提高配電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用性能，為后續(xù)充電樁的監(jiān)督處理體系的優(yōu)化升級(jí)創(chuàng)造良好的條件。

2.2充電樁電容量測(cè)算方案的優(yōu)化

對(duì)電動(dòng)汽車充電樁進(jìn)行配電設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)配電室的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境以及各種應(yīng)用要素和管控標(biāo)準(zhǔn)，按照集中布置或分區(qū)域集中布置原則來進(jìn)行。而目前，電動(dòng)汽車充電樁的類型主要包括直流充電樁和交流充電樁兩種形式，其中，前者屬于快充充電形式，而后者則屬于慢充充電形式，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證充電樁整體布局效果，應(yīng)根據(jù)新建住宅小區(qū)的面積來選擇適宜的充電樁形式，這樣才能從根本上提高充電樁配電設(shè)計(jì)效率，保證相關(guān)配電系統(tǒng)處理工序的合理性與完整性。另外，要結(jié)合配電系統(tǒng)的負(fù)荷需求系數(shù)以及安裝位置來對(duì)充電樁的充電負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確的判定和計(jì)量，并按照相應(yīng)的充電樁配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)，結(jié)合新建住宅小區(qū)充電樁負(fù)荷參數(shù)，對(duì)電動(dòng)汽車恒流階段電池充電功率進(jìn)行有效的判定和分析，以便進(jìn)一步提高充電樁配電設(shè)計(jì)工序的完整性，滿足廣大電動(dòng)汽車用戶的充電需求。除此之外，要對(duì)充電樁 配電容量進(jìn)行精確的計(jì)算，若計(jì)算單臺(tái)充電機(jī)輸入容量，應(yīng)按照公式S= 進(jìn)行測(cè)定，其中，P表示單臺(tái)充電機(jī)輸出功率、S表示單臺(tái)充電機(jī)的輸入容量、 表示充電機(jī)效率、COS 表示充電機(jī)的功率因數(shù)。

此外，要想進(jìn)一步提升整個(gè)小區(qū)配電系統(tǒng)充電方式的管理水平，在實(shí)際管理過程中，相關(guān)工作人員還要對(duì)配電系統(tǒng)處理工序和標(biāo)準(zhǔn)化流程設(shè)計(jì)給予高度的重視，并構(gòu)建健全的監(jiān)督約束管理體系和具體分析機(jī)制。與此同時(shí)，為了滿足新能源汽車蓄電池的充電需求，還要合理控制充電樁的總面積，使其低于封閉區(qū)域容積1%，并保證無通氣口存在，對(duì)非危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行科學(xué)劃分，這樣才能有效減少靜電作用，保障用戶的人身安全和設(shè)備安全，進(jìn)而為更好的維護(hù)配電系統(tǒng)電位聯(lián)結(jié)管理工序打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3充電樁配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化

為了進(jìn)一步提高充電樁配電系統(tǒng)工序的合理性，在進(jìn)行配電設(shè)計(jì)工作時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員一定要結(jié)合新建住宅小區(qū)的實(shí)際情況來開展配電系統(tǒng)電氣管理工作，一方面要按照三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行合理的分析，并結(jié)合變配電室對(duì)專用回路進(jìn)行有效的處理，確保其能夠充分滿足電動(dòng)汽車的具體充電要求。另一方面還要依托配電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行工序，對(duì)公共部位下的直流充電樁加大監(jiān)督管控力度，以便在滿足應(yīng)急充電需求的基礎(chǔ)上，對(duì)其負(fù)荷等級(jí)進(jìn)行全面的升級(jí)優(yōu)化，使其達(dá)到二級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)。

3安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)選型方案

3.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

3.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

3.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

3.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

3.4.3交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

3.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問題。

3.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

3.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

3.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送

3.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

3.5系統(tǒng)硬件配置

4結(jié)論

綜上所述，在新建住宅小區(qū)內(nèi)開展電動(dòng)汽車充電樁配電設(shè)計(jì)工作時(shí)，相關(guān)工作人員一定要結(jié)合小區(qū)的總體布局和實(shí)際面積等，來制定充電樁配電設(shè)計(jì)方案，并掌握相應(yīng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，采取系統(tǒng)化優(yōu)化處理方案合理進(jìn)行充電樁電容量測(cè)算及配電系統(tǒng)充電樁平面布置等多項(xiàng)工作，這樣才能切實(shí)提升小區(qū)電動(dòng)汽車充電管理工作水平，滿足廣大電動(dòng)汽車用戶的使用需求。

參考文獻(xiàn)：

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版

作者簡(jiǎn)介：

任運(yùn)業(yè)，男，任職安科瑞電氣股份有限公司。