簡(jiǎn)析某商業(yè)綜合體地下車(chē)庫電動(dòng)汽車(chē)充電樁的電氣設計

王曉昭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：隨著(zhù)我國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新能源汽車(chē)的技術(shù)水平不斷提高，電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)能也在不斷增加，電力車(chē)輛廣泛使用，電動(dòng)車(chē)充電設備的需求日益增加。與此同時(shí)，各地紛紛出了相關(guān)的扶持政策，國家電網(wǎng)實(shí)行了電價(jià)優(yōu)惠、在全國各地建立了充電樁。結合一家大型商場(chǎng)的地下停車(chē)場(chǎng)，詳細介紹充電設備的電氣設計，并提出了一些技術(shù)措施。

關(guān)鍵字：充電樁；直流；交流；電氣設計

0引言

世界范圍內的能源、環(huán)境、石油、空氣污染、全球溫度不斷升高。發(fā)展和利用新能源勢在必行。在此背景下，我國應該從可持續發(fā)展的角度，大力推動(dòng)新能源汽車(chē)的發(fā)展。電動(dòng)汽車(chē)是新能源汽車(chē)的重要發(fā)展趨勢。充電樁是發(fā)展電動(dòng)車(chē)的必要基礎設施，是推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)普及與推廣的一個(gè)重要途徑。

1電動(dòng)汽車(chē)充電樁原理

1.1充電樁的簡(jiǎn)介和分類(lèi)

充電樁就相當于加油站的加油機，插在地上，插在墻上，插在小區、車(chē)庫、充電站。充電樁的輸入端與AC電力網(wǎng)相連，各輸出部分均設有充電插頭，為電動(dòng)車(chē)充電。按照充電樁的充電模式，可以分為直流和交流兩種。AC充電樁是利用三相或單相AC供電的一種電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池；DC充電樁是一種利用DC供電的方式，對蓄電池進(jìn)行直接充電的方式。

1.2交流及直流充電樁的技術(shù)特點(diǎn)

交流電樁：又稱(chēng)低速充電樁，是由汽車(chē)內部的充電器為其供電的，雖然功率不大，充起來(lái)也不算快，不過(guò)價(jià)格也不貴，主要用于小區里的充電樁。這座城市連接著(zhù)一座城市的電力系統，只是為城市供電，并沒(méi)有任何的充電能力，只能通過(guò)充電器（即電動(dòng)汽車(chē)上的充電器）來(lái)進(jìn)行充電。主要是7kW，由于車(chē)載充電器的功率較小，需要8個(gè)小時(shí)左右，所以它的優(yōu)勢是結構簡(jiǎn)單、成本低廉、安裝方便。

直流電樁：即快速充電樁，是一種可以迅速充電的電動(dòng)裝置。該系統連接交流電網(wǎng)，并輸出直流電壓，為電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池供電。直流充電樁采用三相四線(xiàn)供電，功率大，輸出電流大，能滿(mǎn)足快速充電的要求。它具有30kW以上的電力，一般在1—2個(gè)小時(shí)內完成，它的優(yōu)勢在于迅速的充電，但代價(jià)高昂，并且充電速度很快。

充電服務(wù)收入的構成主要為充電服務(wù)費+電費，其成本為固定成本（人工、折舊）和變動(dòng)成本（電費、停車(chē)場(chǎng)收益分成）。比如，50kW的快速充電站，若服務(wù)費保持0.5元，由7%至12%，可將單樁收入由-0.05提升至0.9300元，具有較強的彈性。運營(yíng)效率對充電樁的效益有很大的影響。

2充電樁電氣設計實(shí)例

2.1工程概況

某商業(yè)綜合體地下車(chē)庫共2層，面積為5萬(wàn)多平方米，共設置充電樁20個(gè)，其中慢充充電樁3個(gè)，快充充電樁22個(gè)。在該項目的建筑平面圖中可以看到：2層為停車(chē)樓和超市；3層為商場(chǎng)，同時(shí)也是地下車(chē)庫的出入口。其中停車(chē)樓較大允許停放車(chē)輛容量為63輛，車(chē)庫內布置有電動(dòng)汽車(chē)充電樁2個(gè)。地下一層主入口位于B區（東側）、商場(chǎng)A區（北側），通道設置消防電梯1部。2層及3層均設置機械車(chē)庫入口，分別位于B區的西南角和C區的西北角。車(chē)庫地面標高-19.2m。電動(dòng)汽車(chē)充電樁均設于C、B、D三個(gè)樓層。根據《民用建筑電氣設計規范》（GB50058-2014）第4.2.4條規定：“當有多臺設備共享同一配電回路時(shí)應設總配電箱”，同時(shí)滿(mǎn)足《電動(dòng)汽車(chē)交流充電設施技術(shù)規范》（GB/T28418-2012）1.0.2條規定“充電設施應設置于建筑物的首層或地下首層”，因此本項目電動(dòng)汽車(chē)充電樁設置于C、B、D三層且位于地下室一層。根據《民用建筑電氣設計規范》（GB50058-2014）第3.2.1條規定：“配電系統應能適應電動(dòng)汽車(chē)和蓄電池充電的需要”，同時(shí)滿(mǎn)足《汽車(chē)庫、修車(chē)庫和停車(chē)場(chǎng)設計防火規范》（GB50964-2001）第4.4.6條規定：電動(dòng)汽車(chē)、蓄電池充電設施的配電室或其他專(zhuān)用場(chǎng)所應設置在建筑物的首層及地下一層。根據《民用建筑電氣設計規范》（GB50058-2014）第4.1.6條規定：“當采用電力電纜供電時(shí)，各充電設備應在不同電壓等級上接入電力電纜；當采用低壓電纜供電時(shí)，應采用無(wú)接觸電跨距且能承受一定負荷電流沖擊的電力電纜”。根據《電動(dòng)汽車(chē)交流充電設施技術(shù)規范》（GB/T28418-2012）第5.1.2條規定：“充電設備應能滿(mǎn)足不同電壓等級下可靠運行”，因此本項目充電樁均采用220V交流供電方式。同時(shí)為了避免發(fā)生火災事故時(shí)人員逃生方向與消防疏散方向不一致而造成損失變大的問(wèn)題，本項目充電樁均采用自動(dòng)滅火裝置進(jìn)行保護。

2.2充電樁設置方案

2.2.1電氣設計

根據國標GB50057-95《建筑物防雷設計規范》，當建筑物總配電網(wǎng)有1個(gè)及以上防雷裝置時(shí)，其防雷系統可不按等效電氣設備計算，但建筑防雷電設計應符合該規范要求。本項目屬于高層建筑，地下室均為純商業(yè)建筑。在主配電箱內安裝有漏電斷路器，在戶(hù)配電箱內安裝有漏電保護開(kāi)關(guān)。電氣系統及保護系統分為：配電系統、（漏電保護器及火災報警裝置）和照明設備系統等組成。配電電源、保護電源分別由接地及防雷電源母線(xiàn)引入；電力負荷采用二級配電箱供電，配電箱不做開(kāi)關(guān)。

2.2.2配電系統

電氣設備的選擇與布置應與建筑要求相適應，并且應與城市規劃要求相吻合。對于商業(yè)建筑來(lái)說(shuō)，配電線(xiàn)路包括總配電箱、戶(hù)內配電箱和其他配電箱等。因此，本項目根據《汽車(chē)庫、修車(chē)庫和停車(chē)場(chǎng)設計規范》的要求在配電系統中設置了總配電箱及戶(hù)內配電箱。本項目在地下二層設有兩個(gè)充電站，一個(gè)充電槍+一臺充電樁，可采用集中控制方式或集中控制+分站控制方式。另外一個(gè)充電槍+充電槍為集中控制方式。在單體建筑地下二層及負一層均設有兩個(gè)充電樁。因單體建筑內部為商業(yè)區域，故配電系統上采用一級配電箱加二級配電箱的形式。

2.2.3照明設備

按照GB50034-2005《建筑設計防火規范》的規定，在高層建筑內，消防分區、疏散距離、出口數等均須滿(mǎn)足有關(guān)規定，并按有關(guān)規定的規定，并按有關(guān)規定，一類(lèi)高層建筑的消防出口不得少于2個(gè)；消防控制室內，自動(dòng)噴淋系統的報警信號顯示；二、三類(lèi)高層建筑采用“一個(gè)控制室集中控制”，即：按每層以上區域設置消防控制室，各區域消防設備的聯(lián)動(dòng)報警信號顯示于該區域消防控制室。由于電動(dòng)汽車(chē)充電樁有多個(gè)充電工位，且需要實(shí)現1-2分鐘的快速充電模式，因此對控制柜中的照明設備進(jìn)行了特殊設計。采用了分區集中控制系統。

2.2.4總體供電方案

直流充電樁的內部元件比較多，為方便后期的維修和管理，本工程在B1樓的停車(chē)場(chǎng)入口附近設置了DC快速充電站。在B1和B2的地下停車(chē)場(chǎng)內，分布著(zhù)大量的AC充電站。

充電樁具有較大的容量和集中的配置。該工程另設500KVA變壓器。負責B1樓的所有DC充電站的分配工作。交流充電站的容量較少，安裝位置比較分散。該工程采用了交流充電站和其它變電站的電力用戶(hù)共享專(zhuān)用變壓器。鑒于當前我國電動(dòng)汽車(chē)的普及率并不高，在計算變壓器的容量時(shí)，須選擇6。與其它負載共享的交流充電站所需的變壓器系數為0.5。

3安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺

3.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營(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數據采集和監控，實(shí)時(shí)監控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢(xún)等。同時(shí)對充電機過(guò)溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)行預警；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。

3.2應用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

3.3系統結構

3.3.1系統分為四層：

1）即數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據中心層和客戶(hù)端層。

2）數據采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進(jìn)行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡(luò )傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器。

4）數據中心層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，應用服務(wù)器部署數據采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數據服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶(hù)端層：系統管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費平臺。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實(shí)時(shí)監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時(shí)為運維人員提供運維APP，充電用戶(hù)提供充電小程序。

3.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

3.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時(shí)長(cháng)、充電金額、充電度數、充電樁故障等進(jìn)行統計顯示，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。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

3.4.2.實(shí)時(shí)監控

實(shí)時(shí)監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(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。

3.4.3交易管理

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

3.4.4故障管理

設備自動(dòng)上報故障信息，平臺管理人員可通過(guò)平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運維人員可通過(guò)運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現場(chǎng)問(wèn)題。

3.4.5統計分析

通過(guò)系統平臺，從充電站點(diǎn)、充電設施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢(xún)充電交易統計信息、能耗統計信息等。

3.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點(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)行遠程參數設置，同時(shí)可接收故障推送。

3.4.8充電小程序

面向充電用戶(hù)使用，可查看附近空閑設備，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。

3.5系統硬件配置

4結語(yǔ)

在電動(dòng)汽車(chē)充電方面，目前已有多種充電方式，其中以直流快充的方式使用較為廣泛。直流快充方式是指通過(guò)交流電壓轉換，由一次電路直接將交流電能轉換成直流電能供電動(dòng)車(chē)充電使用的一種充電方式。因其無(wú)需升壓裝置，技術(shù)難度小，造價(jià)較低等特點(diǎn)被廣泛應用于商業(yè)綜合體地下車(chē)庫項目中。對于該項目而言，可充分利用現有商業(yè)綜合體的地下空間資源，根據周邊條件合理布局充電樁；對一些空間較大的車(chē)庫來(lái)說(shuō)，也可利用其下部的屋頂空間做露天車(chē)庫；對不能滿(mǎn)足條件的項目而言，也可以根據實(shí)際情況通過(guò)增加相應附件和措施來(lái)滿(mǎn)足設計要求。

{1}電動(dòng)汽車(chē)充電樁集中式電能規劃技術(shù)研究[J].賴(lài)茂松.汽車(chē)實(shí)用技術(shù).2018（24）

{2}《電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施設計、施工及驗收規范》SJG—2015

{3}安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版.

{4}賀曉朋,張樂(lè )樂(lè ),某商業(yè)綜合體地下車(chē)庫電動(dòng)汽車(chē)充電樁的電氣設計

作者簡(jiǎn)介：王曉昭，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，工程師， 技術(shù)交流：021-69156559

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