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淺談電動汽車充電站結(jié)構(gòu)與接入電源
摘要：本文首先進行了電動汽車充電站概述,，包括電動汽車發(fā)展概況， 電動汽車充電站分類及配置,，電動汽車充電站結(jié)構(gòu),。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(yīng)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(yīng)對措施,。本文所做的研究可以為規(guī)劃充電站提供設(shè)計依據(jù)，也可以為尚擬建的充電站規(guī)劃設(shè)計提供一定的參考,。
關(guān)鍵詞：電動汽車,；充電站,；結(jié)構(gòu)；接入電源
一,、發(fā)展背景
在2001年,國家發(fā)布關(guān)于《國家“863"計劃電動汽車重大專項》相關(guān)措施以確立新能源“三縱三橫"的重要研發(fā)布局,；2009年通過啟動“十城千輛"節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程,大大地推動了新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；此外,，為了為進一步加快新能源汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改革與升級已發(fā)布《電動汽車科技發(fā)展“十二五"專項規(guī)劃》,明確了關(guān)于“純電驅(qū)動"技術(shù)的重要轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略,這次明確,、強調(diào)推進充電設(shè)施建設(shè)以及制定總體發(fā)展規(guī)劃和充電設(shè)施技術(shù)的研究,并探索其商業(yè)運營模式；2019年國家降低電動汽車補貼,，為破除新能源汽車充電難題,，各地政府大力補貼充電設(shè)施的建設(shè),，為充電設(shè)施產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定堅實地基。
二,、電動汽車的基本情況
響應(yīng)生態(tài)文明建設(shè)的號召,，開展電動汽車的應(yīng)用和推廣工作,，切實發(fā)揮其節(jié)能減排的優(yōu)勢作用,，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境,，促進人與自然的和諧共處,。隨著鋰電池技術(shù)的成熟和應(yīng)用,，有效的解決了電動汽車動力電池能量密度低的問題,，電動汽車續(xù)航能力得到各方面的提升，目前續(xù)航里程基本達到350公里,。解決了續(xù)航問題后,，電動汽車在用車費用上的經(jīng)濟優(yōu)勢得以體現(xiàn)，加之政府的扶持政策,，電動汽車產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展，社會電動汽車的保有量逐年提升,。伴隨當(dāng)前社會新能源汽車的廣泛使用,，也為充電樁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的商機。
三,、當(dāng)前電動汽車充電樁建設(shè)問題
現(xiàn)階段電動汽車的數(shù)量不斷增多,，其充電體驗問題始終是困擾著相關(guān)用戶的重要問題，充電體驗影響到電動汽車行業(yè)的整體發(fā)展,。目前國內(nèi)充電站運營企業(yè)魚龍混雜,，不少運營商為了獲取政府補貼，不做合理規(guī)劃,，盲目建設(shè)充電站,，導(dǎo)致充電站無法為社會電動汽車車主提供充電服務(wù)，沒有形成較高的效率商業(yè)運營模式,。社會上出現(xiàn)大量的僵尸樁,，無人管理、無法使用,，造成社會資源的浪費,。電動汽車充電樁產(chǎn)業(yè)經(jīng)過十余年的發(fā)展已經(jīng)形成國家及行業(yè)統(tǒng)一標準,，目前國產(chǎn)充電樁基本滿足國內(nèi)不同品牌的車輛和車型充電需求。但是由于充電站的運營和管理上存在的問題,，導(dǎo)致充電樁使用體驗差,， 具體體現(xiàn)如下（：1）找不到充電樁：缺少必要的運營平臺及移動應(yīng)用，導(dǎo)致車主無法通過移動應(yīng)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),，沒有得到及時的維修和標記，車主找到充電樁后無法使用（,；3）充電車被占用：由于對充電車位缺乏管理方法,，經(jīng)常出現(xiàn)燃油車占用充電車位的問題，導(dǎo)致電動汽車車主有充電需求而無法充電,。
四,、電動汽車充電站分類及結(jié)構(gòu)配置
1、電動汽車充電站的分類
充電站可根據(jù)規(guī)模數(shù)量,、類型,、用途及布置位置等進行分類。按建設(shè)規(guī)模分為：大型充電站,、中型充電站,、小型充電站等；按類型分為：公共運營充電站及專用充電站,；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(qū)充電站,、城市離散充電站等
2、電動汽車充電站的結(jié)構(gòu)配置
雖然電動汽車充電站的分類方式不同,，但是充電站的基本結(jié)構(gòu)和配置是相似的,。充電站結(jié)構(gòu)主要包括：（1）充電設(shè)施部分，主要是充電樁及附屬部分（2）配電系統(tǒng)部分,，主要是為充電樁提供電源的配電設(shè)施及附屬設(shè)施,；（3）安防部分，主要是視頻監(jiān)控（4）消防部分,，主要是消防設(shè)施,。
五、充電站供電電源接入要求
在進行充電站電源的選擇上,，應(yīng)結(jié)合本地區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)及本地區(qū)較大負荷預(yù)測相結(jié)合考。如較大用電負荷,、較大高峰負荷預(yù)測,、用戶報裝容量,、供電半徑等,多方綜合選出電源點。
1,、充電站供電電源接入要求
（1）屬于二級電力用戶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段,。每回供電線路應(yīng)能滿足百分之一百用電負荷的供電要求,。（2）屬于三級電力用戶的充電站由單回路中壓供電電源供電。（3）充電站應(yīng)采用10kV電壓等級供電,。（4） 交流充電樁應(yīng)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(yīng)采用節(jié)能環(huán)保的箱式變壓器,。（2）在滿足消防條件下,，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,，此時變壓器運行效率較高。
3,、充電站及充電樁電源導(dǎo)線的選擇
由于不同充電站的負荷容量不同,，電源導(dǎo)線的選擇要根據(jù)充電站的負荷進行選著，錯誤的選擇會導(dǎo)致電源導(dǎo)線橫截面偏小,，充電電流強度較大,，導(dǎo)線無法承受其沖擊，造成導(dǎo)線超載引起的火災(zāi)等事故,。
六,、充電樁負荷接入對配電網(wǎng)影響及應(yīng)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,。由于電動汽車充電機具有非線性的負荷特性,，單個充電樁工作電流時，對網(wǎng)影響較小,，但當(dāng)大規(guī)模電動汽車隨機接入電網(wǎng)充電,，尤其在峰值時的大規(guī)模接入導(dǎo)致電網(wǎng)符合激增，造成電網(wǎng)過載運行,，可能會影響電力系統(tǒng)的安穩(wěn)與可靠運行,。
對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。電動汽車在充電時產(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(shè)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(yīng)對措施
（1）充電站申請專用變,，根據(jù)充電站建設(shè)規(guī)模到供電公司申請專用負荷,，在享受政策補貼的同時，避免過載現(xiàn)象,。（2）對充電站配電系統(tǒng)加裝無功補償及有源濾波設(shè)備,，降低電動汽車充電對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。（ 3） 合理規(guī)劃,、合理設(shè)計,，保證充電站運行的安穩(wěn)，降低充電站運營對電網(wǎng)的影響,。（4）加大清潔能源的接入,，充分利用區(qū)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(qū),，充電站易接入分布式電源,，提高清潔能源的利用率，同時降低電網(wǎng)的負擔(dān),。
七,、安科瑞充電樁運營管理平臺
1、系統(tǒng)架構(gòu)
安科瑞Acrelcloud-充電樁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)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地
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(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進行直連,。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能,，具體功能如下：
資源管理：充電站檔案管理，充電樁檔案管理,，用戶檔案管理,，充電樁運行監(jiān)測，充電樁異常交易監(jiān)測,。
交易結(jié)算：充電價格策略管理,，預(yù)收費管理，賬單管理,，營收和財務(wù)相關(guān)報表
用戶管理：用戶注冊,，用戶登錄，用戶帳戶管理,，消息管理
充電服務(wù)：充電設(shè)施搜索,，充電設(shè)施查看,，地圖尋址，在線自助支付充電,，充電結(jié)算,，導(dǎo)航等
微信小程序：掃碼充電,，賬單支付等功能
數(shù)據(jù)服務(wù)：數(shù)據(jù)采集,，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析
變壓器監(jiān)控：監(jiān)控充電站變壓器負荷,，每個充電站配備一塊ARCM300T無線表,，超負荷時系統(tǒng)自動對充電樁的進行調(diào)度管理，即當(dāng)負荷超過百分之五十時,，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率,，降為百分之五十，當(dāng)變壓器負荷超過百分之八十時,，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電,，直到負荷下降為止。
2,、平臺功能
2.1平臺登錄
在瀏覽器打開云平臺鏈接,、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進行登錄,，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息,。
2.2平臺首頁
平臺首頁總覽每天的開戶數(shù)、充值金額,、充電金額,、充電度數(shù)、充電次數(shù),、充電時長,，累計的開戶數(shù)、充值金額,、充電金額,、充電度數(shù)、充電次數(shù),、充電時長,，以及相應(yīng)的環(huán)比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導(dǎo)航,、本月充電統(tǒng)計,。
2.3實時監(jiān)控
l 充電站監(jiān)控
充電站監(jiān)控頁面監(jiān)視用戶充電槍總數(shù)、正在充電的槍數(shù),、空閑槍數(shù),、插槍數(shù)量、故障槍數(shù)量等，匯總了用戶擁有各樁的當(dāng)日充電總次數(shù),、總電量,、總時長，進行負荷限制,、故障查詢,。
l 充電槍監(jiān)控
充電樁監(jiān)控頁面充電槍的基本信息、今日充電電量,、今日充電次數(shù),、今日充電時長和累計充電電量、累計充電次數(shù),、累計充電時長等,、充電電壓電流等參數(shù)。
2.4微信小程序
l 搜索與使用
微信小程序可以通過掃描二維碼和微信文字搜索找到,，點擊后可以加入到小程序列表,，如下圖所示
l 授權(quán)登錄界面
用戶通過搜索或者掃碼等途徑初次打開小程序時，會進入這個頁面,，需要用戶授權(quán)登錄才可以進入小程序主功能頁面,，如圖所示：
l 主功能頁
初次進入主功能頁時需要授權(quán)定位才可以使用地圖相關(guān)功能，在地圖上查看到當(dāng)前所在區(qū)域的充電站,，查看充電站信息,，可以進行掃碼充電操作，地圖導(dǎo)航等,。
l 充電
掃描充電槍上的二維碼,，如果當(dāng)前充電樁可用即可進入充電選擇頁面，可以查看到當(dāng)前的充電站名稱,、充電槍名稱,，以及當(dāng)前的賬戶余額，電價和預(yù)計可充電量等數(shù)據(jù),，還可以查看當(dāng)前賬戶的歷史充電記錄,。充電方式分為按時間充電、按金額充電,、按電量充電這三種方式,。充電結(jié)束可以進進行評價。
l 個人信息
個人信息可以顯示當(dāng)前登錄賬號的昵稱和余額,，同時包括,、充值、充值記錄查詢,、賬單查詢,、充電記錄查詢,、設(shè)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,，或者客戶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）
若客戶自己租用阿里云服務(wù)器，服務(wù)器配置根據(jù)充電槍點數(shù)的不同,，分別如下：
3.2現(xiàn)場推薦硬件配置清單：
八,、結(jié)束語
電動汽車充電車站作為為電動汽車供應(yīng)能源的基礎(chǔ)設(shè)施，其規(guī)劃,、建設(shè)的合理性,、便利性都是電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展與普及的關(guān)鍵。政府部門增加對產(chǎn)業(yè)的監(jiān)管及扶持,、設(shè)計單位加強電動汽車充電站規(guī)劃設(shè)計的合理性、設(shè)備制造企業(yè)加大技術(shù)研發(fā)的力度,、充電站運營商提高運營管理水平,，都有利于促進電動汽車行業(yè)及電動汽車充電樁產(chǎn)業(yè)的長期健康發(fā)展。
參考文獻
[1] 馮立艷.電動汽車充電站規(guī)劃方法及運營模式研究[J].內(nèi)燃機與配件,2011(15).
[2] 喬仕剛.電動汽車充電站結(jié)構(gòu)與接入電源探討