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安科瑞關(guān)于住宅小區(qū)電動(dòng)車(chē)充電樁的電氣設(shè)計(jì)與平臺(tái)管理系統(tǒng)

瀏覽次數(shù):771更新時(shí)間:2023-06-26

摘要:根據(jù)目前對(duì)于新能源汽車(chē)發(fā)展規(guī)劃及政策,以及國(guó)內(nèi)外充電設(shè)施的主要類(lèi)型和技術(shù)參數(shù)。論述地下車(chē)庫(kù)電動(dòng)汽車(chē)充電樁的供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的一些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞:充電樁;地下車(chē)庫(kù);供配電設(shè)計(jì);負(fù)荷計(jì)算  

0引言

    新能源汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展與推廣應(yīng)用,已是大勢(shì)所趨。新能源汽已經(jīng)成為未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的必然方向。我國(guó)目前發(fā)展的新能源汽車(chē)主要以插電式混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)為主。為推廣和使用新能源汽車(chē)并提升充電設(shè)施的建設(shè)速度,國(guó)辦[2015]73號(hào)文及建規(guī)[2015]199號(hào)文件明確要求:新建住宅配建停車(chē)位應(yīng)預(yù)留充電設(shè)施建設(shè)安裝條件。因此,新建住宅小區(qū)地下車(chē)庫(kù)充電樁規(guī)劃、設(shè)計(jì)成為民用建筑電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容的一部分。

1配置充電樁的類(lèi)型及技術(shù)要求

   新能源汽車(chē)的充電樁主要分為直流充電樁和交流充電樁兩種,俗稱(chēng)“快充"和“慢充"。

1.1直流充電樁

   有占地面積大,充電電壓高,充電時(shí)間較短,投資大等特點(diǎn)。

1.2交流充電樁

   其特點(diǎn)基本與直流充電樁相反,占地小,可掛墻安裝,充電功率低,充電時(shí)間長(zhǎng),投資小等特點(diǎn)。

   通過(guò)比較可知,住宅小區(qū)固定車(chē)位充電樁適宜采用交流充電樁,而直流充電樁通常設(shè)置在大型商場(chǎng)、辦公樓、繁華市區(qū)等需要快速充電的區(qū)域。

2 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 充電設(shè)施專(zhuān)用變壓器容量計(jì)算

 SΣ=Kt*Kx*Cn*(Kn*Pn+Km*Pm)/(η* cosφ)

  式中:SΣ--變壓器總安裝容量(kVA);η--變壓器負(fù)載率,取0.70-0.75;cosφ--補(bǔ)償后功率因數(shù),取0.95;Pn --交流充電樁(慢充)安裝功率,取7.0KW;Pm-直流充電樁(快充)安裝功率,取60kW作為基數(shù)(一般有30kW、45kW、60kW、75kW、90kW、105kW、120kW); Kn--慢充停車(chē)位配置比例系數(shù)(即,實(shí)際慢充停車(chē)位數(shù)量/小區(qū)規(guī)劃停車(chē)位數(shù)量),近期系數(shù)取0.20,遠(yuǎn)期系數(shù)取0.45;Km-快充停車(chē)位配置數(shù)量比例系數(shù)(即,實(shí)際快充停車(chē)位數(shù)量/小區(qū)規(guī)劃停車(chē)位數(shù)量),近期系數(shù)取0.02,遠(yuǎn)期系數(shù)取0.045;Kx--充電樁需要系數(shù),充電樁數(shù)量(慢充+快充),5-10個(gè),取0.75-0.85;10-50個(gè),取0.55-0.65;50個(gè)以上,取0.4-0.45;Kt--充電樁同時(shí)使用系數(shù),充電樁數(shù)量(慢充+快充),5-50個(gè),取0.85-0.90;50個(gè)以上,取0.6-0.7;Cn --小區(qū)規(guī)劃停車(chē)位數(shù)量。

   充電設(shè)備在國(guó)內(nèi)大范圍應(yīng)用還比較少,沒(méi)有先例可查,同時(shí)系數(shù)Kt和需要系數(shù)Kx很難選取。

   Kt和Kx的選取主要與下面因數(shù)關(guān):

1)電動(dòng)車(chē)的使用情況:目前電動(dòng)汽車(chē)總體數(shù)量不多,充電設(shè)備本身的利用率不高;各建筑具體情況不相同。2)即使同時(shí)充電,各電動(dòng)車(chē)之間的電池狀態(tài)、性能等各不相同。

3)另外,小區(qū)交流充電樁(慢充)和直流充電樁(快充)一般使用時(shí)間在不同時(shí)段。設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合各地電動(dòng)車(chē)的發(fā)展情況和工程實(shí)際,合理選取。

2.2 電能質(zhì)量

    電動(dòng)汽車(chē)充電樁的充電過(guò)程為非線性的負(fù)荷變化過(guò)程,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮充電設(shè)施對(duì)公用電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生的影響,并采取好的抑制措施,將注入公網(wǎng)的諧波控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

   為保障電能質(zhì)量的要求,所采取的措施如下:

(1)增加充電機(jī)整流裝置的脈動(dòng)數(shù)。

(2)低壓配電系統(tǒng)中設(shè)置有源濾波器裝置,功率因數(shù)補(bǔ)償電容器組配置電抗器。

(3)專(zhuān)用變壓器接線組別為D,yn11,且負(fù)荷率不高于0.7。

(4)為提高三相用電設(shè)備的平衡度,單相交流充電樁負(fù)荷應(yīng)均衡的分配到三相上,盡量使三相負(fù)荷平衡。(5)變電所低壓配電柜出線至各區(qū)域充電樁配電柜距離不宜超過(guò)200m。

2.3 配電設(shè)計(jì)

(1)充電樁總電源宜采用低壓系統(tǒng)供電,接地采用TN-S系統(tǒng)。

(2)交流充電樁宜按防火分區(qū)配電,每個(gè)防火分區(qū)均宜設(shè)置電動(dòng)汽車(chē)充電樁區(qū)域配電柜、末端配電箱。區(qū)域配電柜和末端配電箱設(shè)計(jì)有三種形式:一、按完整配置全部設(shè)計(jì)安裝到位;二、按0.2配置全部設(shè)計(jì)安裝到位(區(qū)域配電柜—末端配電柜—充電樁),其他0.8僅考慮路由、土建等條件;三、按0.2配置僅區(qū)域配電柜設(shè)計(jì)安裝到位,末端配電箱取消,區(qū)域配電柜采用放射式直接供電至充電樁,其它0.8僅考慮路由、土建等條件。(3)各防火分區(qū)區(qū)域配電柜宜安裝在設(shè)置充電樁車(chē)位附近的強(qiáng)電間內(nèi),其系統(tǒng)圖如圖1所示。為保證末端充電設(shè)備安全,末端配電箱低壓斷路器應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)和剩余電流保護(hù)功能,其剩余電流保護(hù)額定動(dòng)作電流為30mA,動(dòng)作時(shí)間≤0.1s。

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圖 1 電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施配電系統(tǒng)圖

2.4 配電線路設(shè)計(jì)

   根據(jù)充電樁配電柜的數(shù)量在專(zhuān)用變電所低壓柜出線設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的單獨(dú)饋線回路直接供電。饋線電纜宜銅芯電纜或銅芯電線,三相配電回路應(yīng)選用五芯電纜,單相配電回路應(yīng)選用三芯電纜。電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施配電線路宜采用金屬槽盒敷設(shè),當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)充電樁位置帶定時(shí),金屬槽盒應(yīng)能到達(dá)所有停車(chē)位,以滿足預(yù)留充電設(shè)施條件。

3 充電樁設(shè)施的布置原則

   電動(dòng)汽車(chē)與充電設(shè)備之間應(yīng)保證安裝距離:充電設(shè)備安裝在車(chē)側(cè)且不妨礙車(chē)門(mén)開(kāi)啟時(shí),充電設(shè)備外輪(含防撞設(shè)施)距電動(dòng)汽車(chē)凈距不應(yīng)小于0.4m(;妨礙車(chē)門(mén)開(kāi)啟時(shí),充電設(shè)備外輪(含防撞設(shè)施)距電動(dòng)汽車(chē)凈距不應(yīng)小于0.6m;充電設(shè)備安裝在車(chē)尾時(shí),充電設(shè)備外輪(含防撞設(shè)施)距電動(dòng)汽車(chē)凈距不應(yīng)小于0.5m。充電設(shè)備安裝應(yīng)預(yù)留檢修與操作空間,其檢修操作面與建(構(gòu))筑物之間距離不應(yīng)小于0.8m。其充電設(shè)備布置如(圖2)

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圖 2 充電1設(shè)備布置示意

4 監(jiān)控及通信

    民用建筑電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)由控制層、間隔層及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。監(jiān)控系統(tǒng)較小時(shí),可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行簡(jiǎn)化??刂茖幽芴峁┏潆娫O(shè)施內(nèi)各運(yùn)行系統(tǒng)的人機(jī)界面,應(yīng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)信息的收集和實(shí)時(shí)顯示、設(shè)備的遠(yuǎn)方控制、以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)等,并可與相關(guān)系統(tǒng)通信。間隔層能采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行數(shù)據(jù),上傳至控制層,并接收和執(zhí)行控制層的控制命令。

5安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

5.1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(guò)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(chē)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(xún)等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過(guò)壓,欠壓,絕緣低各類(lèi)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(hù)通過(guò)微信、支付寶,云閃付掃碼充電。

5.2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)。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.3.1系統(tǒng)

   系統(tǒng)分為四層:數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)中*層和客戶(hù)端層。

1)數(shù)據(jù)采集層:包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車(chē)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)。

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

3)數(shù)據(jù)中*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(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

4)應(yīng)客戶(hù)端層:系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶(hù)通過(guò)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(hù)提供充電小程序。

5.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

5.4.1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。

5.4.2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管

     在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶(hù),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(hù)充值、凍結(jié)和解綁。

5.4.3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(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)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

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5.4.4交易管理

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

5.4.5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(guò)程中的充電電量、充電電壓/電流,充電樁告警信息等。


5.4.6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(guò)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(guò)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(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

5.4.7統(tǒng)計(jì)分析

    通過(guò)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(xún)充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。


5.4.8充電小程序

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

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5.5系統(tǒng)硬件配置

6結(jié)語(yǔ)

為了我國(guó)汽車(chē)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,應(yīng)普及電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備的建設(shè)。未來(lái)幾年電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施的設(shè)計(jì)仍會(huì)是電氣設(shè)計(jì)師們關(guān)注的焦點(diǎn)。地下車(chē)庫(kù)電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施的電氣設(shè)計(jì),應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)規(guī)定設(shè)置配套的充電樁。電氣設(shè)計(jì)師應(yīng)立足規(guī)范,收集相關(guān)數(shù)據(jù),密切跟蹤新產(chǎn)品及技術(shù)的發(fā)展,不斷優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)方案,做到經(jīng)濟(jì)合理。

參考文獻(xiàn)

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[2]GB 50016-2014 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2014.

[3]張安鋒,王文靜.論住宅小區(qū)電動(dòng)汽車(chē)充電樁的電氣設(shè)計(jì).《建筑學(xué)研究前沿》2017年第26.

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


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