電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)與電氣設(shè)計(jì)研究

陳世瑞

摘 要：隨著電動(dòng)汽車越來越多地走進(jìn)人們的生活，關(guān)于電動(dòng)汽車的一些未來發(fā)展問題也越來越被重視。電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是影響電動(dòng)汽車市場化發(fā)展的一個(gè)重要因素，然而，現(xiàn)今的充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)卻非常滯后。文章首先分析影響我國充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的幾個(gè)主要因素，然后對(duì)部分充電設(shè)施的功能進(jìn)行介紹和分析，并對(duì)其未來建設(shè)提出了幾點(diǎn)建議，同時(shí)，文章提出未來的研究方向主要是關(guān)于電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的網(wǎng)點(diǎn)布局問題。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電設(shè)施；電氣設(shè)計(jì)

1 電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要影響因素分析

1.1 充電設(shè)施要滿足用戶需求

首先，對(duì)電動(dòng)汽車用戶來說，其用電需求具有顯著的移動(dòng)性和多樣性。用戶希望能夠在不同的時(shí)間、不同的地點(diǎn)都能夠方便、及時(shí)地充電。同時(shí)，因?yàn)楝F(xiàn)行的電動(dòng)汽車種類繁多，且用戶在不同的情況下可能會(huì)采取不同的充電方式，所以建設(shè)充電設(shè)施要充分考慮用戶的不同需求，并盡量滿足。

同時(shí)，充電設(shè)施的建設(shè)還要滿足現(xiàn)有的用戶充電量的總需求。用戶充電量的總需求要考慮現(xiàn)有的電動(dòng)汽車保有量、電動(dòng)汽車的日均行駛里程以及每單位里程的耗電水平等。

1.2 充電設(shè)施要滿足不同充電時(shí)間的需要

電動(dòng)汽車現(xiàn)行充電模式主要包括常規(guī)充電、快速充電和機(jī)械充電，其充電所需的時(shí)間從幾十分鐘到幾個(gè)小時(shí)不等。在快速充電時(shí)，用戶希望電動(dòng)汽車能夠隨到隨充，需要足夠多的即時(shí)充電設(shè)備；在常規(guī)充電時(shí)，充電時(shí)間較長，那么需要足夠的停車空間和穩(wěn)定的充電時(shí)長；在機(jī)械充電時(shí)，電動(dòng)汽車到達(dá)后要先換下用完的蓄電池，需要配備專業(yè)的換電人員和換電設(shè)備，同時(shí)，換下的電池組應(yīng)該可以在用電低谷時(shí)段進(jìn)行充電，那么就需要足夠大的電池充電和儲(chǔ)存空間。

2 關(guān)于充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的思考

2.1 充電模式

電動(dòng)汽車的充電模式影響著其充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，根據(jù)電動(dòng)汽車電池組的不同特性，現(xiàn)今主要存在著以下幾種充電模式。

1）常規(guī)充電模式。常規(guī)充電，也叫普通充電，顧名思義，是一種比較常用的電動(dòng)汽車充電模式，是指在蓄電池放完電后，立即進(jìn)行充電的模式。常規(guī)充電的充電電流相對(duì)較低，充電時(shí)間一般較長，正常情況下在5 h-8 h，甚至可能達(dá)到10 h-20 h。

2）快速充電模式。快速充電，又稱應(yīng)急充電，是在非常短的時(shí)間內(nèi)，以較大的電流為電動(dòng)汽車快速充電的一種充電模式。充電時(shí)間一般較短，在20分鐘內(nèi)就可充到70%-80%的電。

3）機(jī)械充電模式。機(jī)械充電其實(shí)就是換電模式，在電動(dòng)汽車電池用完之后，直接更換新的充滿電的電池組，換下的電池組可以利用電力低谷時(shí)段進(jìn)行充電，能夠降低充電的成本。

2.2 充電樁

充電樁是一種小型的充電設(shè)備，硬件設(shè)備和占地面積都比較小，因此其選點(diǎn)布局非常靈活，覆蓋面積也可以很廣泛。到目前為止，我國已經(jīng)有非常多的城市建設(shè)了大量的充電樁。其建設(shè)分布比較分散，一般在住宅區(qū)、停車場等停車較為集中的地方。 充電樁的充電功率很小，對(duì)電網(wǎng)的供電要求也較低。但是一般只能采用普通充電的方式，充電過程緩慢，充電時(shí)間較長。因?yàn)槌潆姌兜墓β瘦^小，一般可以直接接入現(xiàn)有的供電系統(tǒng)，但也極容易收到電力使用高峰和低谷的影響，穩(wěn)定性相對(duì)較差。

在當(dāng)前電動(dòng)汽車尚未大量普及的情況下，充電樁的建設(shè)具有非常重要的意義，既不占據(jù)大量的地理空間，對(duì)電網(wǎng)的沖擊也較小，又能夠及時(shí)滿足部分用戶的需要。同時(shí)，充電樁的操作比較簡單，用戶一般可以自行操作，那么其充電的便捷性和收費(fèi)情況就比較受到用戶重視。

在未來，為了推進(jìn)電動(dòng)汽車的市場化發(fā)展，商家在銷售電動(dòng)汽車時(shí)，可以為用戶提供在其住宅區(qū)或停車區(qū)建設(shè)充電樁的服務(wù)。這樣既能滿足用戶的需求，也能夠促進(jìn)電動(dòng)汽車的市場推廣。當(dāng)然，在建設(shè)時(shí)要考慮充電設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)整體布局，也需要供電部門和政府的協(xié)助。

3線路敷設(shè)建議

（1）室外停車場地，應(yīng)選擇合適的部位預(yù)留戶外配電箱，再分配電到各充電樁，線纜鋪設(shè)可采用直埋穿管或者電纜溝方式。室外停車場充電樁建設(shè)一般采用立式安裝方式，充電樁應(yīng)靠近充電位布置，以便于充電，同時(shí)設(shè)備外廓距充電位邊緣的凈距保持不小于0.4m的安全距離，以滿足充電設(shè)施的安裝維護(hù)空間。

（2）地下車庫電動(dòng)汽車停車區(qū)域規(guī)劃明確的項(xiàng)目，采用放射式或樹干式配電方式，充電設(shè)施安裝區(qū)域附件就近放置動(dòng)力配電箱。配電線路可提前，明確線路路經(jīng)，或預(yù)留專用電纜橋架，用電位置管線到位，方便將來物業(yè)和電力公司施工安裝工作。

4.2 供配電

（1）應(yīng)按照項(xiàng)目所在地政府要求的充電設(shè)施占總停車位的比例估算用電容量，擬定供電方案需報(bào)所在地供電部門申請(qǐng)，并得到批復(fù)。

（2）充電設(shè)施不占用住宅小區(qū)自用的公共電力容量（包括用于向住宅小區(qū)路燈、電梯、水泵等公用設(shè)施以及物業(yè)服務(wù)企業(yè)供電的電力容量），對(duì)小區(qū)常規(guī)的用電容量不造成影響。

（3）原則上利用已有配電設(shè)施，已有設(shè)施無法滿足容量要求時(shí)，進(jìn)行增容改造。

（4）低壓電纜選擇應(yīng)滿足《GB 50966-2014 電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)規(guī)范》里對(duì)供配電的要求，即低壓三相回路宜采用五芯銅芯阻燃交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，單相回路電纜宜采用三芯電纜，零線和火線截面積應(yīng)一致；

（5）低壓配電設(shè)備及線路的保護(hù)應(yīng)滿足GB50053―2004《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，剩余電流保護(hù)裝置應(yīng)安裝在供電電纜進(jìn)線側(cè)；在充電樁進(jìn)線端加裝防雷器，帶有信號(hào)輸出；可采用微斷配置操作機(jī)構(gòu)，具有帶負(fù)荷分?jǐn)嗄芰投搪繁Ｗo(hù)能力。

（6）諧波治理：充電樁為非線性負(fù)載，工作時(shí)產(chǎn)生諧波。依據(jù)GB/T14549―1993《電網(wǎng)質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》要求，需符合0.38kV電壓總諧波畸變率低于5%的規(guī)定，避免污染電網(wǎng)及對(duì)用戶計(jì)量造成偏差，影響樓內(nèi)的設(shè)備正常運(yùn)行或造成干擾等。

（6）無功功率補(bǔ)償：按照《GB 50966-2014 電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，無功功率補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)放置在變壓器低壓側(cè)，補(bǔ)償容量可按照最大負(fù)荷時(shí)變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95確定；

5 結(jié)束語

在電動(dòng)汽車的不同發(fā)展階段，配套充電設(shè)施的建設(shè)重點(diǎn)和主要考慮因素也有所不同。然而，電動(dòng)汽車成為未來汽車發(fā)展的主流趨勢也是毋庸置疑的，因此，在建設(shè)充電設(shè)施時(shí)，除了要考慮當(dāng)下電動(dòng)汽車的發(fā)展情況，也要對(duì)未來的電動(dòng)汽車市場進(jìn)行合理的預(yù)測，并根據(jù)這個(gè)預(yù)測趨勢進(jìn)行充電設(shè)施的基礎(chǔ)建設(shè)，并在電動(dòng)汽車市場的不斷發(fā)展中，對(duì)其充電設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)布局進(jìn)行合理地補(bǔ)充和完善，為電動(dòng)汽車充電設(shè)施的建設(shè)規(guī)劃與長久發(fā)展提供理論基礎(chǔ)，對(duì)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有一定的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

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