張娟

安科瑞電氣股份有限公司上海 嘉定   201801

0 引言

電動(dòng)汽車作為一種新能源交通工具，具有幾乎無(wú)污染、零排放、低噪聲、使用維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，是在全球能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)嚴(yán)重的大背景下發(fā)展前景廣闊的綠色交通工具。國(guó)家對(duì)新能源電動(dòng)汽車推廣的同時(shí)也配套推出了購(gòu)置補(bǔ)貼政策，使得新能源電動(dòng)汽車的推廣普及非常迅速，越來(lái)越多的家庭愿意選擇新能源電動(dòng)汽車。充電樁作為電動(dòng)汽車所必須的重要配套基礎(chǔ)充電設(shè)施，普及速度也異常迅猛。

1 充電樁配建標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)辦發(fā)[2014]35號(hào)及國(guó)辦發(fā)[2015]73號(hào)文件明確要求按照適度超前的原則規(guī)劃設(shè)置新能源汽車充電樁，新建住宅配建停車位應(yīng)100%建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件。根據(jù)國(guó)辦發(fā)的文件，北京市規(guī)定居住類建筑應(yīng)將18%的配建機(jī)動(dòng)車停車位作為電動(dòng)車停車位，浙江省地標(biāo)DB 331121-2016《民用建筑電動(dòng)汽車充電設(shè)施配置與設(shè)計(jì)規(guī)范》也規(guī)定根據(jù)不同規(guī)模城市的指標(biāo)級(jí)別，新能源慢充樁的配建比例應(yīng)為10%~14%，其他部分省份也有相應(yīng)的配套措施陸續(xù)出臺(tái)，都對(duì)新建住宅小區(qū)的新能源汽車充電樁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)提出了要求。

2 充電樁負(fù)荷計(jì)算

2.1 充電樁專用變壓器容量計(jì)算公式一

S_Σ=Kt*Kx*Cn*（Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ)

S_Σ--變壓器總安裝容量（kVA)；

η--變壓器負(fù)載率，取0.70～0.8；

cosФ--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7kW；

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--慢充停車位配置數(shù)量比例系數(shù)（即，實(shí)際慢充停車位數(shù)量/小區(qū)規(guī)劃停車位數(shù)量），近期系數(shù)取0.20，遠(yuǎn)期系數(shù)取0.45；

Km--快充停車位配置數(shù)量比例系數(shù)（即，實(shí)際快充停車位數(shù)量/小區(qū)規(guī)劃停車位數(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)劃停車位數(shù)量。

注：該公式取自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集《充電汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)與安裝編制技術(shù)資料》，當(dāng)僅有一種類型的充電樁時(shí)，此公式計(jì)算結(jié)果偏小。

2.2 充電樁專用變壓器容量計(jì)算公式二

a）單臺(tái)充電機(jī)輸出容量為：P=Un*I

單臺(tái)充電機(jī)輸入容量為：S=P/ηcosФ

式中：

P--單臺(tái)充電機(jī)的輸出功率；

Un--充電電壓；

I--充電電流；

S--單臺(tái)充電機(jī)的輸入容量；

η--充電機(jī)效率，取0.9；

cosФ --充電機(jī)功率因數(shù)，取0.9；

b）充電站內(nèi)充電機(jī)輸入總?cè)萘繛椋?

S_Σ= K(S1+S2+S3……Sn )

S_Σ--充電機(jī)的輸入總?cè)萘浚?

S1～Sn--各臺(tái)充電機(jī)的輸出功率；

K--充電機(jī)同時(shí)工作系數(shù)，取0.8。

該公式取自中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-Q/CSG 11516.2--2010，當(dāng)充電樁數(shù)量較多時(shí)結(jié)果偏大，K值應(yīng)適當(dāng)調(diào)整。

2.3 充電樁專用變壓器容量計(jì)算示例

某住宅小區(qū)地下車庫(kù)共分四個(gè)防火分區(qū)，每個(gè)防火分區(qū)設(shè)置停車位70～90個(gè)，共設(shè)置停車位348個(gè)，按照住建部新建住宅配建停車位應(yīng)100%預(yù)留充電設(shè)施建設(shè)安裝條件要求，統(tǒng)一設(shè)計(jì)預(yù)留充電樁專用變壓器、配電設(shè)施及管線通道。建設(shè)單位可根據(jù)實(shí)際需求分期實(shí)施。

參照交直流充電設(shè)施的配建比例大于10%的要求，設(shè)置35個(gè)車位為物業(yè)管理用公共停車位（采用大功率直流充電樁），其他313個(gè)車位均為住戶產(chǎn)權(quán)停車位。物業(yè)管理用公共停車位采用4個(gè)一拖四群充落地式120kW直流充電樁，10個(gè)雙槍落地式60kW直流充電樁，輸入電壓AC380V（三相五線）。住戶用充電樁采用壁掛（吊掛）式交流充電樁，額定功率7kW，輸入電壓AC220V（單相三線）。

現(xiàn)選用公式一計(jì)算充電樁專用變壓器容量，按照近期規(guī)劃時(shí)變壓器容量計(jì)算：

S_Σ=Kt*Kx*Cn*（Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ)

=0.85*0.55*348*（0.2*7+0.02*60)/0.8*0.95

=163*(1.4+1.2)/0.76

=419.3/0.76

=557kVA

近期規(guī)劃采用一臺(tái)630kVA變壓器。

按照遠(yuǎn)期規(guī)劃時(shí)變壓器容量計(jì)算：

S_Σ=Kt*Kx*Cn*（Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ)

=0.85*0.55*348*（0.45*7+0.045*60）/0.8*0.95

=163*(3.15+2.7)/0.76

=1254kVA

遠(yuǎn)期規(guī)劃采用一臺(tái)1250kVA變壓器。

3 充電樁選型

1）應(yīng)選擇具備高兼容性和擴(kuò)展性，適用車型多、易升級(jí)的充電樁，避免導(dǎo)致充電樁不能適應(yīng)電池技術(shù)的發(fā)展，無(wú)法對(duì)電動(dòng)汽車充電。

2）直流充電樁的型式：?jiǎn)螛?、雙槍輪充、雙槍同充、一拖四普通群充。

3）各種型式優(yōu)缺點(diǎn)：

單槍充電的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)和使用操作簡(jiǎn)單，成本低。

缺點(diǎn)：

a）只能按照*大供電功率的電動(dòng)汽車進(jìn)行配置，設(shè)備投資比較大。

b）車輛數(shù)量限制，夜晚充電時(shí)需要人工對(duì)車輛進(jìn)行充電調(diào)度。

c）充電功率較小的汽車充電，剩余功率浪費(fèi)，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)能效比降低，利用率低。

d）需要給后期更大功率的汽車充電時(shí)，需要購(gòu)買新的充電樁，升級(jí)改造費(fèi)用高。

雙槍輪充的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：可以利用夜晚谷時(shí)電價(jià)，無(wú)需人工調(diào)度，充電2輛車，結(jié)構(gòu)和單槍相同，利用率更高。

缺點(diǎn)：無(wú)法同時(shí)充電，處于大電流充電狀態(tài)，無(wú)法同時(shí)小電流充電，對(duì)電池壽命不利，本質(zhì)上仍然為單充，設(shè)備投資大，利用率稍低，升級(jí)改造費(fèi)用較單槍充電樁低。

雙槍同充的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：比輪充利用率更高。

缺點(diǎn)：固定功率，投資較高，利用率稍好于輪充，車輛多時(shí)仍需要人工干預(yù)調(diào)度。

一拖四群充優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：在固定模塊上加上動(dòng)態(tài)充電模塊的架構(gòu)，投資較小，一次可充電車輛多。

缺點(diǎn)：無(wú)法**地分配功率。

4）選型表

4 充電樁安裝

電動(dòng)汽車與充電樁之間應(yīng)保證**距離：充電樁安裝在車側(cè)且不妨礙車門開啟時(shí)，充電樁外廓（含防撞設(shè)施）距電動(dòng)汽車凈距不應(yīng)小于0.4m，充電設(shè)備安裝在車尾時(shí)，充電設(shè)備外廓（含防撞設(shè)施）距電動(dòng)汽車凈距不應(yīng)小于0.5m。

充電樁安裝應(yīng)預(yù)留檢修和操作空間，其檢修操作面與建（構(gòu)）筑物之間距離不應(yīng)小于0.8m。

充電樁采用落地式安裝方式時(shí)應(yīng)符合下列要求：

1）充電樁基礎(chǔ)應(yīng)抬高，高出場(chǎng)地地坪的高度室內(nèi)不應(yīng)低于100mm，室外不應(yīng)低于250mm；

2）底座基礎(chǔ)宜大于充電樁長(zhǎng)寬外廓，尺寸不應(yīng)低于50mm。

充電樁采用壁掛式安裝方式時(shí)應(yīng)滿足下列要求：

1）應(yīng)豎直安裝于與地平面垂直的墻體，墻面符合承重要求，充電樁應(yīng)固定可靠；

2）設(shè)備安裝高度應(yīng)便于操作，設(shè)備人機(jī)界面操作區(qū)域水平中心線距地面宜為1.5m。

充電樁采用吊掛式安裝方式時(shí)應(yīng)滿足下列要求：

1）吊掛式安裝適用于車庫(kù)內(nèi)交流充電樁在無(wú)墻（柱）處的安裝,吊掛支架應(yīng)垂直與地平面安裝，吊掛支架應(yīng)滿足承重要求并固定可靠不能產(chǎn)生晃動(dòng)；

2）安裝高度應(yīng)便于操作，設(shè)備人機(jī)界面操作區(qū)域水平中心線距地面宜為1.5m。

5 結(jié)束語(yǔ)

新能源汽車是一種很有優(yōu)勢(shì)的交通工具，積極、穩(wěn)妥地推進(jìn)與其配套的充電樁設(shè)計(jì)與安裝，能夠促進(jìn)新能源汽車的推廣與普及，降低居民的出行成本，減少城市生活環(huán)境中污染物的排放。

參考文獻(xiàn)：

[1]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品圖集《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)與安裝圖集》

作者簡(jiǎn)介：張娟，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電。