淺談電動汽車充電樁在新建住宅小區(qū)的研究與應(yīng)用

摘要：隨著當前新能源汽車用戶的不斷增多，對于小區(qū)電動汽車充電樁的配電設(shè)計也會提出較高的要求，尤其對于新建小區(qū)而言，必須采取科學合理的設(shè)計方案，保障充電樁設(shè)計的可行性，這樣才能切實滿足國家能源管理要求，提高新能源汽車的應(yīng)用率。本文也會根據(jù)新建件宅小區(qū)電動汽車充電樁配電設(shè)計要點，提出相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化方案，以便有關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：新建住宅小區(qū)；電動汽車；充電樁配電設(shè)計；研究探討

0引言

近年來，隨著國家大力發(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钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?。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，就要不斷加強市政工程體系建設(shè)，盡可能在新建住宅小區(qū)加大電動汽車充電樁設(shè)置力度，并且要根據(jù)實際情況制定科學合理的配電設(shè)計方案，這樣才能提高充電樁配電設(shè)計的時效性，滿足廣大電動汽車司機的使用需求。

1電動汽車充電樁配電設(shè)計要點分析

隨著當前社會經(jīng)濟的快速發(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)計過程中，相關(guān)部門應(yīng)按照國家相應(yīng)的規(guī)范要求對整個配電布局進行全面的考量，并結(jié)合實小區(qū)用戶的實際需求，建立健全完善的管控機制，這樣才能達到良好的設(shè)計效果。近幾年，各地區(qū)依據(jù)國家能源局及電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟制定的關(guān)于電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展建設(shè)的相關(guān)規(guī)定，出臺了一系列相應(yīng)的補貼優(yōu)惠政策，這在某種程度上大大提升了各級政府及有關(guān)部門的重視度。現(xiàn)如今，大部分城市新建小區(qū)內(nèi)都會配置電動汽車充電樁，這項舉措不僅給社會帶來一定的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，實現(xiàn)了城市節(jié)能發(fā)展目標。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?；诖?，在發(fā)展和建設(shè)電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施過程中，相關(guān)設(shè)計單位一定要結(jié)合新建小區(qū)的實際情況，科學合理的制定充電樁配電設(shè)計方案。并且為了能夠進一步滿足能源汽車管理工作的順利開展，還要對不同類型電動汽車的充電行為進行全面的分析。除此之外，在充電樁設(shè)置完畢后，還要對充電負荷與電網(wǎng)原始負荷的疊加過程進行準確的判斷，這樣才能為電網(wǎng)規(guī)劃與運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)的電動汽車用戶特點來看，大多用戶都會將電動汽車作為主要的交通工具，因此，對于充電樁的使用需求高于繁華市區(qū)電動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，設(shè)計部門在規(guī)劃新建住宅小區(qū)內(nèi)固定停車位和專用充電樁時，就要對峰谷電價和充電樁管理措施以及配置方案等進行全面的優(yōu)化與完善，以便可以最大化減少變配室數(shù)量，降低充電樁配電設(shè)計成本。

2電動汽車充電樁配電設(shè)計優(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)置電動汽車充電樁時，應(yīng)盡可能結(jié)合小區(qū)內(nèi)的實際布局結(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)量及線路維護管理工作質(zhì)量。而且還能實現(xiàn)對充電樁防護等級的合理調(diào)控，減少成本投資。另外，要合理設(shè)計充電樁配電方式，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)化升級創(chuàng)造良好的條件。

2.2充電樁電容量測算方案的優(yōu)化

對電動汽車充電樁進行配電設(shè)計時，相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)配電室的實際應(yīng)用環(huán)境以及各種應(yīng)用要素和管控標準，按照集中布置或分區(qū)域集中布置原則來進行。而目前，電動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，在進行設(shè)計時，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)的負荷需求系數(shù)以及安裝位置來對充電樁的充電負荷進行準確的判定和計量，并按照相應(yīng)的充電樁配電設(shè)計要點，結(jié)合新建住宅小區(qū)充電樁負荷參數(shù)，對電動汽車恒流階段電池充電功率進行有效的判定和分析，以便進一步提高充電樁配電設(shè)計工序的完整性，滿足廣大電動汽車用戶的充電需求。除此之外，要對充電樁 配電容量進行精確的計算，若計算單臺充電機輸入容量，應(yīng)按照公式S= 進行測定，其中，P表示單臺充電機輸出功率、S表示單臺充電機的輸入容量、 表示充電機效率、COS 表示充電機的功率因數(shù)。

此外，要想進一步提升整個小區(qū)配電系統(tǒng)充電方式的管理水平，在實際管理過程中，相關(guān)工作人員還要對配電系統(tǒng)處理工序和標準化流程設(shè)計給予高度的重視，并構(gòu)建健全的監(jiān)督約束管理體系和具體分析機制。與此同時，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，對非危險區(qū)域進行科學劃分，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，進而為更好的維護配電系統(tǒng)電位聯(lián)結(jié)管理工序打下堅實的基礎(chǔ)。

2.3充電樁配電系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)化

為了進一步提高充電樁配電系統(tǒng)工序的合理性，在進行配電設(shè)計工作時，相關(guān)設(shè)計人員一定要結(jié)合新建住宅小區(qū)的實際情況來開展配電系統(tǒng)電氣管理工作，一方面要按照三級標準對相應(yīng)參數(shù)進行合理的分析，并結(jié)合變配電室對專用回路進行有效的處理，確保其能夠充分滿足電動汽車的具體充電要求。另一方面還要依托配電系統(tǒng)的實際運行工序，對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，對其負荷等級進行全面的升級優(yōu)化，使其達到二級以上標準。

3安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)選型方案

3.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱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)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；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)用場所

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

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)議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進行電能計量和保護。

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)器部署實時數(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平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

3.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

3.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、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實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(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

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、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信息。

3.4.4故障管理

設(shè)備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

3.4.5統(tǒng)計分析

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

3.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設(shè)施，維護充電設(shè)施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

3.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電充值情況，進行遠程參數(shù)設(shè)置，同時可接收故障推送

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

類型	型號	圖片	功能
安科瑞充電樁收費運營云平臺	AcrelCloud-9000		安科瑞響應(yīng)節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟、智能運營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷安全的充電服務(wù)，微信掃一掃、微信公眾號、支付寶掃一掃、支付寶服務(wù)窗，充電方式多樣化，為車主用戶提供便捷、安全的充電服務(wù)。實現(xiàn)對動力電池快速、安全、合理的電量補給，能計時，計電度、計金額作為市民購電終端，同時為提高公共充電樁的效率和實用性。
互聯(lián)網(wǎng)版智能交流樁	AEV-AC007D		額定功率7kW，單相三線制，防護等級IP65，具備防雷 保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方：4G/wifi/藍牙支持刷卡，掃碼、免費充電可選配顯示屏
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC030D		額定功率30kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠 程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費充電
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC060S		額定功率60kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費充電
互聯(lián)網(wǎng)版智能直流樁	AEV-DC120S		額定功率120kW，三相五線制，防護等級IP54，具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、恒流恒壓、電池保護、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用 通訊方式：4G/以太網(wǎng) 支持刷卡，掃碼、免費充電
10路電瓶車智能充電樁	ACX10A系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護等級IP65，僅支持免費充電
2路智能插座	ACX2A系列		2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護等級IP21，支持刷卡充電
20路電瓶車智能充電樁	ACX20A系列		20路承載電流50A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率11kW。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX20A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX20A-YN：防護等級IP21，支持刷卡，免費充電
落地式電瓶車智能充電樁	ACX10B系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10B-YHW：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電,不帶廣告屏 ACX10B-YHW-LL：戶外使用，落地式安裝，包含1臺主機及5根立柱，支持刷卡、掃碼充電。液晶屏支持U盤本地投放圖片及視頻廣告
智能邊緣計算網(wǎng)關(guān)	ANet-2E4SM		4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。
	擴展模塊ANet-485		M485模塊：4路光耦隔離RS485
	擴展模塊ANet-M4G		M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通
導軌式單相電表	ADL200		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，輸入電流：10（80）A； 電能精度：1級 支持Modbus和645協(xié)議 證書：MID/CE認證
導軌式電能計量表	ADL400		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 證書：MID/CE認證
無線計量儀表	ADW300		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） 證書：CPA/CE認證
導軌式直流電表	DJSF1352-RN		直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量，復費率電能統(tǒng)計，SOE事件記錄:8位LCD顯示:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入(75mV)或霍爾元件接入(0-5V);電能精度1級，1路485通訊，1路直流電能計量AC/DC85-265V供電 證書：MID/CE認證
面板直流電表	PZ72L-DE		直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量:紅外通訊:電壓輸入*大1000V，電流外接分流器接入·(75mV)或霍爾元件接入(0-20mA0-5V);電能精度1級 證書：CE認證
電氣防火限流式保護器	ASCP200-63D		導軌式安裝，可實現(xiàn)短路限流滅弧保護、過載限流保護、內(nèi)部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能;1路RS485通訊，1路NB或4G無線通訊(選配);額定電流為0~63A，額定電流菜單可設(shè)。
開口式電流互感器	AKH-0.66/K		AKH-0.66K系列開口式電流互感器安裝方便，無須拆一次母線，亦可帶電操作，不影響客戶正常用電，可與繼電器保護、測量以及計量裝置配套使用。
霍爾傳感器	AHKC		霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集和接受，響應(yīng)時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強。
智能剩余電流繼電器	ASJ		該系列繼電器可與低壓斷路器或低壓接觸器等組成組合式的剩余電流動作保護器，主要適用于交流50Hz，額定電壓為400V及以下的TT或TN系統(tǒng)配電線路，防止接地故障電流引起的設(shè)備和電氣火災(zāi)事故，也可用于對人身觸電危險提供間接接觸保護。

5結(jié)論

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

參考文獻：

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審核編輯 黃宇