電動(dòng)汽車充換電設(shè)施接入電網(wǎng)典型模式研究

林慧勍

摘 要：本文結(jié)合當(dāng)前電動(dòng)汽車及充換電設(shè)施的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了充換電設(shè)施接入配電網(wǎng)帶來的影響，充換電設(shè)施接入配電網(wǎng)的技術(shù)要求，提出了電動(dòng)汽車充換電設(shè)施接入電網(wǎng)的典型模式。

關(guān)鍵詞：新能源；充換電設(shè)施；配電網(wǎng)；接線結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：U492 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.前言

目前，隨著新能源技術(shù)的發(fā)展和普及，電動(dòng)汽車逐漸進(jìn)入市場推廣應(yīng)用。日本、歐美等發(fā)達(dá)已經(jīng)將電動(dòng)車的發(fā)展納入到能源戰(zhàn)略高度。我們國家也緊跟時(shí)代的步伐，國務(wù)院已經(jīng)明確提出全面發(fā)展新能源汽車及其基礎(chǔ)設(shè)施配套建設(shè)的政策，對(duì)于電網(wǎng)公司而言，充換電設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)成為當(dāng)前的重點(diǎn)熱點(diǎn)工作。下面通過分析電動(dòng)汽車及其充換電設(shè)施的發(fā)展現(xiàn)狀，充換電設(shè)施接入電網(wǎng)的技術(shù)要求，重點(diǎn)對(duì)常用的典型連接模式進(jìn)行了討論，旨在為電動(dòng)汽車充換電設(shè)施接入電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)提供一些參考。

1.電動(dòng)汽車及充換電設(shè)施發(fā)展現(xiàn)狀

電動(dòng)汽車是利用電能取代傳統(tǒng)的不可再生能源的革命性科學(xué)技術(shù)，隨著技術(shù)的不斷成熟發(fā)展，目前成為全球各國持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)，電動(dòng)汽車處于全球化的快速發(fā)展階段，其中歐美發(fā)達(dá)國家和日本較為領(lǐng)先。

國外的電動(dòng)汽車主要是電動(dòng)乘用車，美日歐的公共領(lǐng)域充換電設(shè)施中，交直流的比例大約是9：1，主要是交流慢充的形式。目前，在我國電動(dòng)汽車主要應(yīng)用在出租、公交等公共交通領(lǐng)域，充電方式以慢充為主，快充為輔的形式相互補(bǔ)充。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國現(xiàn)已投運(yùn)充換電站 472座、充電樁 2.5萬個(gè)，交直流的比例同樣約為 9：1。我國政府提出到2020 年電動(dòng)汽車生產(chǎn)量達(dá)到500萬輛的目標(biāo)，根據(jù)相關(guān)部門的專業(yè)預(yù)測，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需投資超過1800 億元，充換電設(shè)施的負(fù)荷增量將會(huì)超過1800 萬kW，相應(yīng)配套的公共電網(wǎng)改擴(kuò)建工程，需投資大概600 億元。充換電設(shè)施的建設(shè)對(duì)電網(wǎng)建設(shè)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時(shí)給充換電的發(fā)展帶來了巨大的商機(jī)，目前國家出臺(tái)了很多優(yōu)惠政策，電網(wǎng)公司要充分利用好政策紅利，加快充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)，建成一個(gè)科學(xué)合理、切合經(jīng)濟(jì)發(fā)展的充換電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，為我國電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.充換電設(shè)施接入電網(wǎng)的技術(shù)要求

2.1 電壓和用戶等級(jí)

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，充換電機(jī)的額定交流電壓輸入：單相 220 V 、三相380 V；額定輸入電流為：16 A，32 A，63 A，125 A，250 A。一般來說，具有重大的經(jīng)濟(jì)政治軍事意義的充換電設(shè)施，可以作為二級(jí)重要用戶，其余則為普通用戶。二級(jí)重要用戶充換電設(shè)施建議采用雙回路供電，一般用戶的充換電設(shè)施建議采用單回線路供電。

2.2 供電電源和設(shè)備選擇

充換電設(shè)施電源的設(shè)置需要綜合考慮用戶性質(zhì)、供電容量、地理環(huán)境等因素，供電能力既要滿足設(shè)備要求，要求符合電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的條件，避免線路和變壓器重載、過載運(yùn)行。

2.3 保證電能質(zhì)量

充換電設(shè)施要嚴(yán)格控制諧波電壓、電流，對(duì)諧波和無功電流采取補(bǔ)償措施，提供合格的電能質(zhì)量。另外，需要滿足用電電壓、頻率等要求，尤其是低壓 220V、380V接入的設(shè)備，確保三相平衡。

3.電動(dòng)汽車充換電設(shè)施接入電網(wǎng)的典型模式

3.1接入10kV充換電開關(guān)站

一般而言，供電管理企業(yè)主要根據(jù)用戶的重要等級(jí)確定充換電開關(guān)站接入電網(wǎng)的方式，電動(dòng)車充換電設(shè)施可以通過10kV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜、10kV電纜分接箱接入10kV配網(wǎng)線路，或者直接接入10kV配網(wǎng)線路。

按照供用電相關(guān)的規(guī)定，當(dāng)充換電開關(guān)站的總?cè)萘啃∮?000 kVA時(shí)，一般選擇接入配電網(wǎng)10kV線路的電纜分接箱、高壓開關(guān)柜等；當(dāng)充換電開關(guān)站的容量大于或者等于6000kVA 時(shí)，需要進(jìn)行專家論證，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)等指標(biāo)比較，經(jīng)過綜合論證考慮后，由用戶和供電管理企業(yè)來確定是否采用專線直供的方式接入電網(wǎng)。充換電站接入10kV線路的典型接入方式如圖1所示。

當(dāng)充換電設(shè)施的容量足夠大，如電動(dòng)公交車的充電站一般通過專線接入，這種接線方式下，一條10kV線路專門對(duì)1個(gè)充換電開關(guān)站進(jìn)行供電，與其他用戶獨(dú)立，有利于用戶的的管理與維護(hù)，但是投入建設(shè)成本大。針對(duì)評(píng)估級(jí)別是二級(jí)重要的用戶，如涉及軍事、醫(yī)療、國家安全等，其充換電設(shè)施對(duì)于供電的可靠性要求極高，可以通過10kV雙回路、雙電源的方式接入（雙回路、雙回路雙電源接入方式是指由雙回10kV供電線路對(duì)同一個(gè)充換電開關(guān)站供電，雙電源接入方式是指分別來自兩個(gè)不同變電站，或者來自同一變電站不同母線作為電源，向同一個(gè)充換電開關(guān)站供電）。

3.2接入220V/380V低壓網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)電動(dòng)汽車充換電設(shè)施的額定輸入電壓，其接入電網(wǎng)的方式有所不同：對(duì)于220V的充換電設(shè)施，通常接入220V低壓配電箱；額定電壓是380V的充換電設(shè)施，適合連接到380V低壓線路或者配電變壓器的低壓母線側(cè)。一般來說，充換電設(shè)施采用放射式或者樹干式的結(jié)構(gòu)連接到配電低壓網(wǎng)絡(luò)。

放射式連接結(jié)構(gòu)是指各個(gè)充換電設(shè)施獨(dú)立接入配電變壓器的低壓側(cè)，采用這種結(jié)構(gòu)，各路低壓出線之間不受影響，可以進(jìn)行獨(dú)立維護(hù)檢修管理，供電可靠比較高，適合功率較大的單臺(tái)充換電設(shè)備或者分布獨(dú)立的設(shè)備；樹干式連接結(jié)構(gòu)指的是多個(gè)充換電設(shè)施通過低壓配電箱連接到220V/380V低壓網(wǎng)絡(luò)，這種結(jié)構(gòu)整齊劃一，便于統(tǒng)一管理，通常適用在集中分布，排列布局整齊的設(shè)備，例如停車場的充換電設(shè)施。充換電設(shè)施 220/380V 網(wǎng)絡(luò)樹干式接線結(jié)構(gòu)如圖2所示。

結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，石油、天然氣等不可再生能源需求量不斷增大，廢氣排放等對(duì)環(huán)境的影響巨大，汽車行業(yè)尤甚。市場上主要有油電混合汽車和純電動(dòng)汽車兩大類，作為一種清潔能源為動(dòng)力的汽車，具有污染少，環(huán)境友好的特點(diǎn)已廣泛應(yīng)用在市場上，電動(dòng)汽車的充換電設(shè)施接入電網(wǎng)的方式涉及到電網(wǎng)穩(wěn)定，其技術(shù)要求和接線規(guī)需要重點(diǎn)的規(guī)劃建設(shè)，電網(wǎng)公司要確保充換電設(shè)施正常運(yùn)行的前提下，做到電能利用的最大化。

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