電動(dòng)汽車(chē)充電站配電設(shè)計(jì)實(shí)踐

何濤

國(guó)網(wǎng)宜昌市夷陵區(qū)供電公司，湖北 宜昌 443100

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)能源供給與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾的日益加劇，節(jié)能降耗和減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展迫切需要解決的問(wèn)題。在技術(shù)不斷成熟、電池成本不斷下降、以及國(guó)家政策推動(dòng)下，電動(dòng)汽車(chē)近幾年得到了飛速發(fā)展；相應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)充電站從無(wú)到有、從有到多，也不斷出現(xiàn)在城市各類(lèi)停車(chē)場(chǎng)、景區(qū)停車(chē)場(chǎng)、高速公路服務(wù)區(qū)、城區(qū)主干道旁，電動(dòng)汽車(chē)作為解決交通、能源和環(huán)境問(wèn)題的重要手段，能夠較大地緩解上述矛盾，為整個(gè)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。本文基于參與省級(jí)電網(wǎng)公司公用電動(dòng)汽車(chē)充電站項(xiàng)目縣級(jí)落地、主持多個(gè)社會(huì)電動(dòng)汽車(chē)充電站配電設(shè)計(jì)的實(shí)踐，對(duì)其進(jìn)行了深入的分類(lèi)總結(jié)，強(qiáng)調(diào)了其特殊問(wèn)題，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行了探討。

1 電動(dòng)汽車(chē)充電站配電設(shè)計(jì)實(shí)踐分類(lèi)總結(jié)

1.1 高壓接入點(diǎn)、高低壓進(jìn)出線方式

鑒于目前電動(dòng)汽車(chē)充電站幾乎都位于城區(qū)，高壓理所當(dāng)然從高壓分接箱接入，高壓進(jìn)線方式也采用電纜，以電纜溝、排管、直埋方式敷設(shè)；但位于高速公路服務(wù)區(qū)、景區(qū)停車(chē)場(chǎng)的電動(dòng)汽車(chē)充電站，則根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，大都從附近10kV公用架空線路T接，采用架空線路、電纜線路混合方式接入，如我區(qū)滬蓉公路某服務(wù)區(qū)、某4A級(jí)景區(qū)停車(chē)場(chǎng)的電動(dòng)汽車(chē)充電站就是這種高壓進(jìn)線方式。低壓出線肯定采用電纜，沿場(chǎng)內(nèi)預(yù)留電纜溝、排管敷設(shè)，至整流箱變或充電樁。

1.2 配電設(shè)施布置方式和地點(diǎn)

配電設(shè)施一般采用配電室、預(yù)裝箱式、臺(tái)架式等布置方式，但目前無(wú)論是電網(wǎng)公司公用電動(dòng)汽車(chē)充電站項(xiàng)目，還是社會(huì)電動(dòng)汽車(chē)充電站項(xiàng)目，都是采用預(yù)裝箱式[1]。這顯然很好理解，因?yàn)檫@類(lèi)項(xiàng)目目前都是在現(xiàn)有場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行的改造，都希望新增的高低壓電力線路、配電設(shè)施、整流箱變、多個(gè)充電樁盡量不影響場(chǎng)地使用，所以占地少、布置靈活的預(yù)裝箱式成為必然。

1.3 高/低壓計(jì)量方式和充電樁計(jì)費(fèi)方式

電動(dòng)汽車(chē)充電站根據(jù)不同產(chǎn)權(quán)和用途，其電價(jià)不同，其高壓計(jì)量方式和充電樁計(jì)費(fèi)方式也不同，一般有以下幾種：屬電網(wǎng)公司的公用充電站：近年來(lái)已大規(guī)模鋪開(kāi)，由于線路、配電設(shè)施均為其產(chǎn)權(quán)，一般在變壓器低壓側(cè)安裝考核計(jì)量，而在各充電樁安裝計(jì)費(fèi)裝置，且按商業(yè)電價(jià)計(jì)?。粚偻顿Y人獨(dú)立產(chǎn)權(quán)、僅供其內(nèi)部使用的充電站：顯然此類(lèi)充電站只需按變壓器容量安裝高壓/低壓計(jì)量裝置，其電價(jià)則根據(jù)充電站用途，如公交車(chē)輛則為生活電價(jià)、如營(yíng)運(yùn)車(chē)輛則為商業(yè)電價(jià)。各充電樁則可不安裝計(jì)費(fèi)裝置，或安裝內(nèi)部考核計(jì)量裝置。屬投資人獨(dú)立產(chǎn)權(quán)、對(duì)社會(huì)車(chē)輛使用的充電站：此類(lèi)充電站需按變壓器容量安裝高壓/低壓計(jì)量裝置，其電價(jià)為商業(yè)電價(jià)。各充電樁安裝計(jì)量裝置，其電價(jià)為經(jīng)地方物價(jià)局核準(zhǔn)的自行定價(jià)。

2 電動(dòng)汽車(chē)充電站配電設(shè)計(jì)的特殊問(wèn)題

2.1 整流設(shè)備產(chǎn)生的諧波問(wèn)題

電動(dòng)汽車(chē)充電站的充電機(jī)在整流過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生諧波，這是影響電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的禍?zhǔn)字?，必須解決。當(dāng)傳統(tǒng)電容補(bǔ)償柜無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求時(shí)，必須配置專(zhuān)門(mén)的無(wú)功補(bǔ)償與濾波設(shè)備滿足功率因數(shù)及電能檢測(cè)質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)的要求。適用于高諧波條件下的無(wú)功補(bǔ)償與諧波治理設(shè)備以無(wú)源型靜止式補(bǔ)償及濾按波設(shè)備和有源型電力濾波補(bǔ)償設(shè)備為代表，應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)選型。

2.2 面向終端用戶的智能支付問(wèn)題

公用、面向終端用戶的社會(huì)電動(dòng)汽車(chē)充電站，都必須解決充電費(fèi)用的智能支付問(wèn)題。在終端充電機(jī)側(cè)，應(yīng)具備銀行卡、支付寶、微信支付等“掃一掃”啟動(dòng)充電機(jī)功能，以及充電結(jié)束后的自動(dòng)扣款功能。顯然，此類(lèi)充電站須具備有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信、終端智能支付接入、充電機(jī)自動(dòng)控制等硬件條件。

2.3 電纜敷設(shè)路徑與方式配合問(wèn)題

由于充電樁的分散性，整個(gè)充電站建設(shè)時(shí)會(huì)敷設(shè)大量電纜，然充電站場(chǎng)地內(nèi)必然會(huì)不斷有車(chē)輛進(jìn)出，因而必須考慮電纜在不同路徑下的電纜敷設(shè)方式問(wèn)題，避免車(chē)輛碾壓對(duì)電纜造成影響。當(dāng)電纜穿過(guò)停車(chē)場(chǎng)時(shí)，必須采用電纜溝敷設(shè)，不采用排管和直埋敷設(shè)方式，避免車(chē)輛碾壓損壞場(chǎng)地時(shí)損傷電纜；當(dāng)電纜圍繞場(chǎng)地邊沿敷設(shè)時(shí)，可選擇任意電纜敷設(shè)方式。

3 電動(dòng)汽車(chē)充電站配電設(shè)計(jì)未來(lái)發(fā)展探討

3.1 充電站供電容量的預(yù)留

僅從目前來(lái)看，政策允許住宅小區(qū)內(nèi)安裝個(gè)人充電樁，且多數(shù)廠家提供免費(fèi)充電樁及安裝，但事實(shí)上小區(qū)物業(yè)不會(huì)允許，很重要的原因是沒(méi)有多余的供電容量用來(lái)充電。從作者多年的住宅小區(qū)配電設(shè)計(jì)實(shí)踐來(lái)看，目前的住宅小區(qū)規(guī)劃時(shí)根本沒(méi)有考慮電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷。所以，目前建設(shè)住宅小區(qū)，建議按小區(qū)車(chē)位數(shù)的一定比例、按單個(gè)充電樁負(fù)荷，預(yù)留今后小區(qū)電動(dòng)汽車(chē)充電站的供電容量，至少應(yīng)預(yù)留高壓接入點(diǎn)。等到條件成熟正式建設(shè)小區(qū)電動(dòng)汽車(chē)充電站時(shí)，可節(jié)省較大的重復(fù)建設(shè)費(fèi)用，總體投資將大幅減少。

3.2 低谷電的合理利用

從目前大多數(shù)汽車(chē)的使用規(guī)律及家庭用途，以及電動(dòng)汽車(chē)使用電池的相對(duì)優(yōu)良性能，加之目前自動(dòng)控制技術(shù)的完全成熟，大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)充電完全可控制在電網(wǎng)低谷時(shí)段。如此，可充分利用目前住宅小區(qū)現(xiàn)有配電設(shè)施而無(wú)需另外大量投資，同時(shí)改善電網(wǎng)運(yùn)行工況，車(chē)主也可節(jié)省充電費(fèi)用。

3.3 配電設(shè)施布置的最優(yōu)方式

前述已說(shuō)明，目前電動(dòng)汽車(chē)充電站配電設(shè)施都采用了預(yù)裝箱式。在電動(dòng)汽車(chē)的成熟推廣階段，私家車(chē)成為電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展重點(diǎn)，其能源補(bǔ)給一般以分散式的小功率家庭充電為主，并配以電池租賃和快速充電等輔助方式?？紤]到電池的退化問(wèn)題，電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主一般會(huì)將分散式充電樁作為電能補(bǔ)充的主要方式[2]。然而，車(chē)主不定期也會(huì)有快速充電的需求。因此，利用快充設(shè)備進(jìn)行電能補(bǔ)充就成為電動(dòng)汽車(chē)能量補(bǔ)給的一種重要輔助方式。事實(shí)上，從我們專(zhuān)業(yè)人士看來(lái)，最優(yōu)方式應(yīng)該是配電室方式，因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)是最有前景、越來(lái)越發(fā)展壯大的產(chǎn)業(yè)之一，而且充電站也必定是一個(gè)永久建筑。故而在今后充電站規(guī)劃建設(shè)時(shí)，都應(yīng)眼光看遠(yuǎn)，在規(guī)劃、土地、可研等方面，按配電室進(jìn)行預(yù)留。

4 結(jié)語(yǔ)

作為一名基層專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員，通過(guò)總結(jié)自己的實(shí)踐活動(dòng)，較為系統(tǒng)的闡述了電動(dòng)汽車(chē)充電站配電設(shè)計(jì)的所得、特殊問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展，希望與同行共同探討并得到指正。