胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：本文首先進(jìn)行了電動(dòng)汽車(chē)充電站概述，包括電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展概況， 電動(dòng)汽車(chē)充電站分類(lèi)及配置，電動(dòng)汽車(chē)充電站結構。之后，研究了充電站電源接入原則與充電樁負荷接入對配電網(wǎng)影響及應對，包括充電站電源接入原則以及充電樁負荷接入對配電網(wǎng)影響及應對措施。本文所做的研究可以為規劃充電站提供設計依據，也可以為尚擬建的充電站規劃設計提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；充電站；結構；接入電源

一、發(fā)展背景

在2001年,國家發(fā)布關(guān)于《國家“863"計劃電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項》相關(guān)措施以確立新能源“三縱三橫"的重要研發(fā)布局；2009年通過(guò)啟動(dòng)“十城千輛"節能與新能源汽車(chē)示范推廣應用工程,大大地推動(dòng)了新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；此外，為了為進(jìn)一步加快新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改革與升級已發(fā)布《電動(dòng)汽車(chē)科技發(fā)展“十二五"專(zhuān)項規劃》,明確了關(guān)于“純電驅動(dòng)"技術(shù)的重要轉型戰略,這次明確、強調推進(jìn)充電設施建設以及制定總體發(fā)展規劃和充電設施技術(shù)的研究,并探索其商業(yè)運營(yíng)模式；2019年國家降低電動(dòng)汽車(chē)補貼，為破除新能源汽車(chē)充電難題，各地政府大力補貼充電設施的建設，為充電設施產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定堅實(shí)地基。

二、電動(dòng)汽車(chē)的基本情況

響應生態(tài)文明建設的號召，開(kāi)展電動(dòng)汽車(chē)的應用和推廣工作，切實(shí)發(fā)揮其節能減排的優(yōu)勢作用，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人與自然的和諧共處。隨著(zhù)鋰電池技術(shù)的成熟和應用，有效的解決了電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池能量密度低的問(wèn)題，電動(dòng)汽車(chē)續航能力得到各方面的提升，目前續航里程基本達到350公里。解決了續航問(wèn)題后，電動(dòng)汽車(chē)在用車(chē)費用上的經(jīng)濟優(yōu)勢得以體現，加之政府的扶持政策，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展，社會(huì )電動(dòng)汽車(chē)的保有量逐年提升。伴隨當前社會(huì )新能源汽車(chē)的廣泛使用，也為充電樁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng )造了良好的商機。

三、當前電動(dòng)汽車(chē)充電樁建設問(wèn)題

現階段電動(dòng)汽車(chē)的數量不斷增多，其充電體驗問(wèn)題始終是困擾著(zhù)相關(guān)用戶(hù)的重要問(wèn)題，充電體驗影響到電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的整體發(fā)展。目前國內充電站運營(yíng)企業(yè)魚(yú)龍混雜，不少運營(yíng)商為了獲取政府補貼，不做合理規劃，盲目建設充電站，導致充電站無(wú)法為社會(huì )電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主提供充電服務(wù)，沒(méi)有形成較高的效率商業(yè)運營(yíng)模式。社會(huì )上出現大量的僵尸樁，無(wú)人管理、無(wú)法使用，造成社會(huì )資源的浪費。電動(dòng)汽車(chē)充電樁產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展已經(jīng)形成國家及行業(yè)統一標準，目前國產(chǎn)充電樁基本滿(mǎn)足國內不同品牌的車(chē)輛和車(chē)型充電需求。但是由于充電站的運營(yíng)和管理上存在的問(wèn)題，導致充電樁使用體驗差， 具體體現如下（：1）找不到充電樁：缺少必要的運營(yíng)平臺及移動(dòng)應用，導致車(chē)主無(wú)法通過(guò)移動(dòng)應用查找充電樁（；2）充電樁故障：不少充電站的充電樁處于故障狀態(tài)，沒(méi)有得到及時(shí)的維修和標記，車(chē)主找到充電樁后無(wú)法使用（；3）充電車(chē)被占用：由于對充電車(chē)位缺乏管理方法，經(jīng)常出現燃油車(chē)占用充電車(chē)位的問(wèn)題，導致電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主有充電需求而無(wú)法充電。

四、電動(dòng)汽車(chē)充電站分類(lèi)及結構配置

1、電動(dòng)汽車(chē)充電站的分類(lèi)

充電站可根據規模數量、類(lèi)型、用途及布置位置等進(jìn)行分類(lèi)。按建設規模分為：大型充電站、中型充電站、小型充電站等；按類(lèi)型分為：公共運營(yíng)充電站及專(zhuān)用充電站；按分布位置分為：高速公路充電站、城市集中充電站、商業(yè)綜合體充電站、社區充電站、城市離散充電站等

2、電動(dòng)汽車(chē)充電站的結構配置

雖然電動(dòng)汽車(chē)充電站的分類(lèi)方式不同，但是充電站的基本結構和配置是相似的。充電站結構主要包括：（1）充電設施部分，主要是充電樁及附屬部分（2）配電系統部分，主要是為充電樁提供電源的配電設施及附屬設施；（3）安防部分，主要是視頻監控（4）消防部分，主要是消防設施。

五、充電站供電電源接入要求

在進(jìn)行充電站電源的選擇上，應結合本地區配電網(wǎng)建設及本地區較大負荷預測相結合考。如較大用電負荷、較大高峰負荷預測、用戶(hù)報裝容量、供電半徑等,多方綜合選出電源點(diǎn)。

1、充電站供電電源接入要求

（1）屬于二級電力用戶(hù)的充電站宜由兩回路中壓供電電源供電，兩回路中壓供電電源宜引自不同變電站，也可引自同一變電站的不同母線(xiàn)段。每回供電線(xiàn)路應能滿(mǎn)足百分之一百用電負荷的供電要求。（2）屬于三級電力用戶(hù)的充電站由單回路中壓供電電源供電。（3）充電站應采用10kV電壓等級供電。（4） 交流充電樁應采用380V或220V電壓等級供電。

2、充電站配電變壓器的配置原則

（1）變壓器應采用節能環(huán)保的箱式變壓器。（2）在滿(mǎn)足消防條件下，宜優(yōu)先選用油浸式變壓器。（3）單臺變壓器的額定容量不宜大于160 0kVA。（4）變壓器的負載率取百分之八十，此時(shí)變壓器運行效率較高。

3、充電站及充電樁電源導線(xiàn)的選擇

由于不同充電站的負荷容量不同，電源導線(xiàn)的選擇要根據充電站的負荷進(jìn)行選著(zhù)，錯誤的選擇會(huì )導致電源導線(xiàn)橫截面偏小，充電電流強度較大，導線(xiàn)無(wú)法承受其沖擊，造成導線(xiàn)超載引起的火災等事故。

六、充電樁負荷接入對配電網(wǎng)影響及應對措施

1、負荷接入對配電網(wǎng)影響

對電網(wǎng)運行可靠行性的影響。由于電動(dòng)汽車(chē)充電機具有非線(xiàn)性的負荷特性，單個(gè)充電樁工作電流時(shí)，對網(wǎng)影響較小，但當大規模電動(dòng)汽車(chē)隨機接入電網(wǎng)充電，尤其在峰值時(shí)的大規模接入導致電網(wǎng)符合激增，造成電網(wǎng)過(guò)載運行，可能會(huì )影響電力系統的安穩與可靠運行。

對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。電動(dòng)汽車(chē)在充電時(shí)產(chǎn)生大量的諧波， 危害電網(wǎng)的電能質(zhì)量；大量單項電源的充電樁接入，如果電源接入設計不合理，產(chǎn)生電壓的三相不平衡，對配電網(wǎng)影響較大。

2、相關(guān)應對措施

（1）充電站申請專(zhuān)用變，根據充電站建設規模到供電公司申請專(zhuān)用負荷，在享受政策補貼的同時(shí)，避免過(guò)載現象。（2）對充電站配電系統加裝無(wú)功補償及有源濾波設備，降低電動(dòng)汽車(chē)充電對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。（ 3） 合理規劃、合理設計，保證充電站運行的安穩，降低充電站運營(yíng)對電網(wǎng)的影響。（4）加大清潔能源的接入，充分利用區域能源優(yōu)勢，在分布式光伏發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電的豐富的地區，充電站易接入分布式電源，提高清潔能源的利用率，同時(shí)降低電網(wǎng)的負擔。

七、安科瑞充電樁運營(yíng)管理平臺

1、系統架構

安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警；而用戶(hù)通過(guò)微信小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)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的數據交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。云平臺包含了充電收費和充電樁運營(yíng)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(hù)檔案管理，充電樁運行監測，充電樁異常交易監測。

交易結算：充電價(jià)格策略管理，預收費管理，賬單管理，營(yíng)收和財務(wù)相關(guān)報表

用戶(hù)管理：用戶(hù)注冊，用戶(hù)登錄，用戶(hù)帳戶(hù)管理，消息管理

充電服務(wù)：充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線(xiàn)自助支付充電，充電結算，導航等

微信小程序：掃碼充電，賬單支付等功能

數據服務(wù)：數據采集，短信提醒，數據存儲和解析

變壓器監控：監控充電站變壓器負荷，每個(gè)充電站配備一塊ARCM300T無(wú)線(xiàn)表，超負荷時(shí)系統自動(dòng)對充電樁的進(jìn)行調度管理，即當負荷超過(guò)百分之五十時(shí)，系統會(huì )限制新增開(kāi)始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當變壓器負荷超過(guò)百分之八十時(shí)，系統將不允許新增充電樁開(kāi)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(kāi)云平臺鏈接、輸入賬戶(hù)名和權限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權人員瀏覽有關(guān)信息。

2.2平臺首頁(yè)

平臺首頁(yè)總覽每天的開(kāi)戶(hù)數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時(shí)長(cháng)，累計的開(kāi)戶(hù)數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時(shí)長(cháng)，以及相應的環(huán)比增長(cháng)和同比增長(cháng)以及樁、站分布地圖導航、本月充電統計。

2.3實(shí)時(shí)監控

l 充電站監控

 充電站監控頁(yè)面監視用戶(hù)充電槍總數、正在充電的槍數、空閑槍數、插槍數量、故障槍數量等，匯總了用戶(hù)擁有各樁的當日充電總次數、總電量、總時(shí)長(cháng)，進(jìn)行負荷限制、故障查詢(xún)。

l 充電槍監控

充電樁監控頁(yè)面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數、今日充電時(shí)長(cháng)和累計充電電量、累計充電次數、累計充電時(shí)長(cháng)等、充電電壓電流等參數。

2.4微信小程序

l 搜索與使用

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

l 授權登錄界面

用戶(hù)通過(guò)搜索或者掃碼等途徑初次打開(kāi)小程序時(shí)，會(huì )進(jìn)入這個(gè)頁(yè)面，需要用戶(hù)授權登錄才可以進(jìn)入小程序主功能頁(yè)面，如圖所示：

l 主功能頁(yè)

初次進(jìn)入主功能頁(yè)時(shí)需要授權定位才可以使用地圖相關(guān)功能，在地圖上查看到當前所在區域的充電站，查看充電站信息，可以進(jìn)行掃碼充電操作，地圖導航等。

l 充電

掃描充電槍上的二維碼，如果當前充電樁可用即可進(jìn)入充電選擇頁(yè)面，可以查看到當前的充電站名稱(chēng)、充電槍名稱(chēng)，以及當前的賬戶(hù)余額，電價(jià)和預計可充電量等數據，還可以查看當前賬戶(hù)的歷史充電記錄。充電方式分為按時(shí)間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結束可以進(jìn)進(jìn)行評價(jià)。

l 個(gè)人信息

個(gè)人信息可以顯示當前登錄賬號的昵稱(chēng)和余額，同時(shí)包括、充值、充值記錄查詢(xún)、賬單查詢(xún)、充電記錄查詢(xún)、設置支付密碼等功能

3、硬件配置

3.1平臺服務(wù)器：建議按照我方推薦配置購買(mǎi)，或者客戶(hù)自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）

若客戶(hù)自己租用阿里云服務(wù)器，服務(wù)器配置根據充電槍點(diǎn)數的不同，分別如下：

3.2現場(chǎng)推薦硬件配置清單：

八、結束語(yǔ)

電動(dòng)汽車(chē)充電車(chē)站作為為電動(dòng)汽車(chē)供應能源的基礎設施，其規劃、建設的合理性、便利性都是電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與普及的關(guān)鍵。政府部門(mén)增加對產(chǎn)業(yè)的監管及扶持、設計單位加強電動(dòng)汽車(chē)充電站規劃設計的合理性、設備制造企業(yè)加大技術(shù)研發(fā)的力度、充電站運營(yíng)商提高運營(yíng)管理水平，都有利于促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)及電動(dòng)汽車(chē)充電樁產(chǎn)業(yè)的長(cháng)期健康發(fā)展。

參考文獻

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[2] 喬仕剛.電動(dòng)汽車(chē)充電站結構與接入電源探討

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版