智能配电网中电动汽车充电站桩规划研究(编辑修改稿)

智能配电网中电动汽车充电站桩规划研究(编辑修改稿)内容摘要：

可拥有电池维护区和其他服务区域等。 （ 3）充电站的模型设计 结合以上分析设计出的充电 站布置示意图见 21 所示。 图 21 充电站布置示意图 充电站施工原则 充电站的总体规划应与珠海横琴岛当地区域总体规划相协调，还应符合环境保护和防火安全的要求，应该充分利用就近的交通、消防、供电、给排水及防排洪等公用设施。 （ 1）施工总体规划 1）充电站的总体规划应对站区、电源进出线走廊、防排洪设施、给排 水设施、进出站道路等进行合理布局、统筹安排。 2）城区内的充电站，宜靠近城市道路，不宜选在城市干道的交叉路口 和交通繁忙路段附近。 （ 2） 环境要求 1）充电站不应靠近 有潜在危险的地方，当与有爆炸或火灾危险的建筑物毗连时，应符合《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB5005892》的有关规定。 2）充电站不宜设在多尘或有腐烛性气体地场所，当确定无法远离时，不应设在污染盛行风向的下风侧。 3）充电站不应设在有剧烈振动或高温的场所。 4）充电站不应设在地势低洼和可能积水的场所。 充电站的外部接入方式 （ 1）独立设施 独立充电设施包括多为商业运营，充电终端数目多，其停电影响比较大，可 华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书 8 考虑由两回路电源供电，供电 变压器亦应 有两台（两台变压 器不一定在同一变电所）。 从 供用电的安全可靠性及充电站 投资成本两方面综合考虑，可 采取双路高压电源进线单母线 分段的外部接线方式。 双电源 单母线分段接线如图 22。 （ 2） 独立设备 对于独立充备，如居民小 区停车场、社会停车场等处安 装的电动汽车充电终端等，其供电可靠性要求要低于独立充电设施，并且从实际情况考虑，往往不具备条件新建专门的供电变压器，只能利用原有的供电配套设施进行改造。 必须根据充电设备安装点现有的负荷容量来考虑，包括谷电的负荷。 具体方案应根据实际的供电设施、小区的建筑环境 具体来确定。 充电站 /桩的充电方式及其配置 （ 1） 常规充电 1)常规充电，即是在电动汽车内的蓄电池放电即将完毕时，给予即时充电，此充电的电流较低，大小约为 15A，基本都是采用小电流的恒压或恒流充电，一般充电时间为 5 至 8 小时，甚至有的长达 10 至 20 多小时，但即使是特殊情况下也不应超过 24 小时。 2)常规充电的优点有如下三个方面： ① 尽管常规充电的时间较长，但其所用充电器的功率和电流的额定值并不是关键，因此设备的成本相对较低； ② 常规充电还有一个比较明显的优点就是可以利用电力低谷时对电动汽车进行充电，同时充电成本也较低，既起到填谷作用又可降低充电成本； ③ 由于常规充电使用的是小电流充电，在电池的正常使用范围内，因此此充电方式可延长电池的使用寿命。 3）常规充电的主要缺点：其充电时间过长，如遇到紧急事情需要外出时不切实际，其二，就是充电时间基本只能在晚上，如白天不用车时，也想长时间慢充，可实际上成本较高。 图 22单母线分段接线 G— 电源（发电机或变压器）进线； QF— 断路器 W— 母线； QS— 隔离开关； QE— 接地开关； WL— 出线（输电线路） 图 第二章 电动汽车充电站规划基础 9 4）典型常规充电站的规模 根据目前电动汽车常规充电的数据资料，一般以 20~40 辆电动汽车来配置一个充电站，这种配置是考虑充分利用晚间谷电进行充电，优点是提高充电设备利用率。 在高峰时也考虑充电，则可以 60~80 辆电动来配制一个充电站，但缺点是充电成本上升，增加高峰负荷。 5）充电站电力配套的典型配置（前提充电柜具有谐波等处理功能） ： 建设配电站设计 2 路 20kV 电缆进线（配套规格为： YJV223*300 电缆）， 2台 500kVA 变压器， 14 路 380V 出线。 其中二路为快速充电专用出线（配套规格为 ： YJV223*240 电缆），二路为机械充电或备用出线，其余为常规充电出线（配套规格为： YJV223*240 电缆、 10 回路）。 设计 2 路 20kV 电缆进线（配套 :YJV223*300 电缆），设置 2 台 500kVA 用户箱变，每台箱变配 3 路 380V 出线（配 YJV223*240 电缆），每路出线设置一台 3回路电缆分支箱向充电柜供电（配 YJV223*240 电缆、 18 回路）。 （ 2） 快速充电 1） 快速充电站可根据服务对象的多少，分为大型、中型和小型充电站。 一般采用直流充电的方式，将市区电网交流电能通过高频开关电源 转换为直流电源，由充电机控制系统与 BMS（即电池管理系统）对充电过程进行控制，适时根据电池状态和电池信息调整充电电压、电流，直至完成充电。 此充电方式的充电站是目前投运较多的充电设施。 快速充电方式是以较大的电流短时间给电动汽车充电，所需时间只需 20min左右，至多也就是 2 小时左右，而一般的充电电流为 150～ 400A。 2） 快速充电方式有以下四个优点： ① 毋庸置疑，当然是充电时间较短，方便； ② 充电电池寿命长（正常情况下可充电 2020 次以上）； ③ 快速充电方式没有记忆性，可以大容量充电及放电，在几分钟内就可充电至 70%至 80%； ④ 由于此类充电方式只需 20 来分钟左右便可充满电，因此，充电站在建设时可不少建些停车场。 3） 快速充电方式相对也存在一些缺点： ① 充电器的充电效率较低，且相应的 工作和安装成本较高； ② 由于此方式采用充电电流大，这就对充电技术方法及充电的安全性提出了更高的要求，同时计量收费设计也需特别考虑。 华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书 10 4） 典型快速充电站的规模 根据目前电动汽车快速充电的数据资料，一般以同时向 8 辆电动汽车充电来配置一个充电站。 5）充电站电力配套的典型配置 建造配电站设计 2 路 20kV 电缆进线（配套 :YJV223*300 电缆）， 2 台 500kVA变压器， 10 路 380V 出线（配套 :YJV223*240 电缆、 10 回路）。 设计 2 路 20kV 电缆进线（配套 :YJV223*300 电缆），设置 2 台 500kVA 用户箱变，每台箱变配 4 路 380V 出线，供充电站（配套 :YJV223*240 电缆、 8 回路）。 （ 3） 机械充电 1）机械充电方式的充电站，也就是常说的电池更换站，此模式是利用充电站内大容量充电能力，不间断地为电池进行充电，对充满电的电池进行库存，当车辆需要充电时，只需进站更换电池组即可继续行驶，将换下来的电池留在换电站内继续充电，省去了原本较长的充电等待时间，此类模式目前已经在部分城市的公交车线路上 投运，是未来电动汽车充电设施的发展趋势。 2）机械充电方式有如下四个优点： ① 从车主角度来看，更换充满电的蓄电池，更换已经耗尽的蓄电池，有利于提高车辆使用效率，同时，也提高了车主的方便性和快捷性； ② 从配电网角度来看，更换下来的蓄电池可以利用低谷时段进行充电，减少电动汽车在用电高峰时充电对电网造成负担，同时，降低了充电成本，提高了车辆运行经济性； ③ 从另一角度分析可知，此充电方式解决了充电时间乃至蓄存电荷量、电池质量、续驶里程长及价格等难题； ④ 由于电池的更换、充电和维护工作是由专业人员完成，可以及时发现电池组中电池的问题，进行维修工作，对于电池的维护工作将具有积极意义，电池组放电深度的降低也将有利于提高电池的寿命。 3） 机械充电方式现状所面临的问题： 由于现在市场上还没有一个较为系统化的运作模式，因此政府部门及相关部门要出台相关的文件，将其各部分系统化、标准化，如同此 充电方式的电池与电动汽车要达到标准化；电动汽车的设计及改进要有一定的标准模式、充电站的建设要适应当地未来规划发展、以及电池的流通也需要专业人员来管理。 4）机械充电站的规模 小型机械充电站可以结合常规充电站建设同时考虑，可以根据需要选择更大容量的变压器；中型机械充电站一般以 50~80 组充电电池同时充电；大型机械充 第二章 电动汽车充电站规划基础 11 电站一般以 80~100 组充电电池同时充电，配置一个大型机械充电站，主要适用于出租车行业或电池租赁行业，一天不间断可以完成对 400 组电池的充电。 5）充电站电力配套的典型配置 （中型机械充电站） 配电站 2 路 20kV 电缆进线（配套 :YJV223*300 电缆）， 2 台 1000kVA 变压器，14 路 380V 出线（配套 :YJV223*240 电缆、 14 回路）。 （大型机械充电站） 配电站 2 路 20kV 电缆进线（配套 :YJV223*300 电缆）， 2 台 1600kVA 变压器，14 路 380V 出线（配套 :YJV223*240 电缆、 14 回路）。 （ 4） 便携式充电 1）别墅 具备三相四线表计，独立的停车库，可利用已有的住宅供电设施，从住宅配电箱专门放一路 22 1610 mmmm 或 的线路至车库的专用插座，来提供便携式充电电源。 2） 一般住宅 具有固定的集中停车库，一般要求地下停车场（充电安全考虑），可以利用小区原有的供电配套设施进行改造，必须根据小区已有的负荷容量来考虑，包括谷电的负荷。 具体方案应根据小区的供电设施、方案以及小区的建筑环境具体来确定。 （ 5） 充电桩的慢速充电 充电桩的慢速充电方式具有占地省、投资小、易安装、免维护等优点，但充电时间相对较长，一般为 7~12 小时。 充电桩的布置一般在居民小区、超市、高校周边等等地方，充电桩 采用交流220V 供电，容量不宜大于 3kW，可以统一由供电公司装设计量计费系统，也经供电公司同意后，由小区物业、超市管理部门、高校后期部等相关部门代收费用。 以上这五种充电方式，都应配置完整的供配电系统、充电系统、监控系统、计量收费系统，虽然各种方式都有自己的优点及适用范围，但也有存在些需改善的地方。 而我们在实际的应用中，可以将这五种充电方式方法进行有效的结合，取之所长，以达到我们出行的要求。 虽然如此，但现状较多方面技术还未成熟，对于运营和管理将带来一定的难度，如出行时，电池的实际放电能满足往返需求，则不需要 中途充电，但电池容量不能满足要求，而时间允许时，可进行短暂的快速充电，如比较紧时，还可选择更换电池，而在这个过程中，存在几个问题，现市场上供应的电池的容量是否得到提升、主干路上是否设有应急的维修店、充电站的布局是否合理、是否设有应急外送更换电池服务等等。 华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书 12 充电站规模分级 （ 1） 一级充电站 动力蓄电池存储能力不小于 6800kWh，或单路配电容量不小于 5000kVA 的充电站。 该站一般可以每日提供 200 台次以上大中型商用车的电池更换或充电服务，或可以提供 500 台次以上乘用车的电池更换或充电服务。 （ 2） 二级充电站 动力蓄电池存储能力不小于 3400kWh，但小于 6800kWh，或单路配电容量不小于 3000kVA，但小于 5000kVA 的充电站。 该站一般可以日提供 100200 台次大中型商用车的电池更换或充电服务，或可以提供 200500 台次乘用车的电池更换或充电服务。 （ 3） 三级充电站 动力蓄电池存储能力不小于 1700kWh，但小于 3400kWh，或单路配电容量不小于 1000kVA 的充电站。 该站一般可以日提供 40100 台次大中型商用车的电池更换或充电服务，或可以提供 100200 台次乘用车的电池更换或充电服务。 （ 4） 四级充电站 动力蓄电池存储能力小于 1700kWh 或单路配电容量小于 1000kVA 的充电站。 该站一般可以日提供 40 台次以下大中型商用车的电池更换或充电服务，或可以提供 100 台次以下乘用车的电池更换或充电服务。 具体等级划分见表 21 所示 14 表 21 充电站等级划分 充电站等级 一级 二级 三级 四级 电池存蓄量 kWh  6800 34006800 17003400 1700 单路配电容量 kVA  5000 30005000  1000 1000 服务车次（乘用车） 500 200500 100200 100 在对充电站的规划过程中充分考虑电动汽车的充电负荷给电网带来的影响是很有必要的，比如充电负荷的增加需要新增变压器、新建或 更换配电线路等带来的配电网改造升级的费用在充电站的规划过程中都是需要综合考虑。 另外，充电站内的非线性负荷会给电网带来很大的谐波污染，如果不能得到有效治理将会对电能质量产生很大的影响。 所以，充电站建设而需加装的谐波质量设备的费用也是不容忽视的。 充电站对配电网的影响 电动汽车充电。