新能源在充電樁供配電設(shè)計中應(yīng)用的技術(shù)探討

鄔超慧 薛峰 邢煒

摘要：現(xiàn)階段，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迅速，隨著我國各項政策的出臺，電動汽車普及的趨勢已不可逆轉(zhuǎn)。在民用建筑領(lǐng)域，電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相關(guān)新規(guī)范的發(fā)布與實施，推進了民用建筑中充電樁的建設(shè)。2015年9月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》，意見明確指出：原則上，新建住宅配建停車位應(yīng)100%建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件，大型公共建筑物配建停車場、社會公共停車場建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件的車位比例不低于10%。住建部《關(guān)于加強城市電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃建設(shè)工作的通知》，以及各省市關(guān)于電動汽車充電配套設(shè)施建設(shè)的相關(guān)標(biāo)準，都對民用建筑中充電車位的設(shè)置提出了明確的要求。在民用建筑中，停車位中充電樁的占比率也套越來越高。電動汽車通過充電樁獲取的電能，通常是從電網(wǎng)直接獲取。由于我國現(xiàn)階段仍以消耗傳統(tǒng)能源的火力發(fā)電為主，因此電動汽車并未真正擺脫對傳統(tǒng)不可再生能源的依賴。隨著新能源的進一步開發(fā)與利用，為有效解決此問題提供了可能性。

關(guān)鍵詞：新能源;充電樁供配電設(shè)計;應(yīng)用技術(shù)探討

引言

隨著現(xiàn)代社會的高速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們生活中必不可少的一部分。汽車生產(chǎn)廠家以提高生產(chǎn)量來滿足廣大人民的需求，但是由于環(huán)境的日益惡化，汽車必須向著環(huán)保、清潔和節(jié)能的方向發(fā)展，電動汽車應(yīng)運而生，此舉不僅響應(yīng)了國家政策，也帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。充電樁是電動汽車的充電設(shè)備，一般采用人工直接操作。為保障操作者的人身安全，對其使用及保護方面提出了很高的要求，本文對充電樁的使用及前景進行分析討論。

1相關(guān)政策

目前我國針對新能源電動汽車標(biāo)準體系的建立已經(jīng)有一個相對較為成熟的體系，在《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》中以及《汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》中都指出要大力發(fā)展與支持新能源電動汽車的技術(shù)研發(fā)與運用需求，并根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準針對國內(nèi)新能源電動汽車的研發(fā)車企給予一定的補助，同時，還成立了電動車輛分委會，針對電動汽車以及其充電設(shè)施，配套服務(wù)方案進行探討。

2充電樁的類型

充電樁以電源性質(zhì)方面劃分，分為直流充電樁和交流充電樁;從充電的速度方面，分為慢速充電樁和快速充電樁。充電樁可以固定在地面上或墻上。由于交流充電樁體積小、使用及安裝較為方便，可以將萁固定在小區(qū)和一些公共的停車場。充電樁的輸入端直接連接電網(wǎng)，輸出端連接電動汽車。人們根據(jù)汽車的類型使用特定的充電卡或者運營商提供的手機操作平臺來進行充電，充電樁顯示屏可以顯示充電量、費用、充電時間等數(shù)據(jù)。

2.1交流充電樁

交流充電樁通常安裝在指定充電場地或固定安裝在地下車庫的墻壁上，位于電動汽車外，通過連接交流供電網(wǎng)提供交流電源為具有車載充電機的電動汽車充電。單相充電樁的最大額定功率為7 k w，主要為小型汽車充電。包括純電動汽車或可插電混合動力電動汽車，依據(jù)每臺車輛具體的電池配置容量，一般需要3 h～8 h就可以充滿電。

2.2直流充電樁

直流充電樁通常固定安裝在指定充電場地，位于電動汽車外，是一種為非車載電動汽車動力電池提供直流電源的供電裝置。直流充電樁與交流電網(wǎng)連接，一般采用三相四線AC380V±15%作為輸入電壓，頻率為50Hz，輸出電流為可調(diào)直流電，可以為電動汽車的動力電池直接充電。由于直流充電樁供電方式為三相四線制，提供的功率足夠大，輸出的電壓和電流較交流充電樁調(diào)整范圍更大，可以實現(xiàn)現(xiàn)階段對電動汽車快充的要求。

3新能源電動公交車充電模式研究

3.1整車充電模式

電動公交車的主要成本在于電池的使用壽命以及折舊問題，而充電電費只占整體成本的五分之一左右，在整車充電方案中，大型充電站必須滿足充電快，電量強，充電環(huán)境穩(wěn)定以及停車位充足等要求，一般電動公交車充滿電只需要十五分鐘，采用快充技術(shù)，例如目前福田歐輝的電動客車就采用了快充技術(shù)，使用的電池為鋰電池，充滿電可以行使一百五十公里左右。這對于目前環(huán)境的保護做出了巨大的貢獻，但是也同時對大型充電站提出了考驗，畢竟能夠同時提供電量大以及充電環(huán)境穩(wěn)定和車位充足的場地并不好選，這對于局部地區(qū)用電負荷也會加大。但是整車充電方案依舊占據(jù)十分有利的充電模式，在不考慮收費管理成本以及土地使用和充電時間不穩(wěn)定等因素，單純就充電速度以及電池維護其具有長遠的發(fā)展價值。

3.2單獨更換電池模式

相比較整車充電模式，單獨更換電池可以節(jié)省場地成本，對于充電站設(shè)備的維護成本可以大大的降低，同時在服務(wù)管理方面也更加靈活，并且更換電池不需要考慮環(huán)境因素。這對于受環(huán)境因素較大的充電樁來說無形中可以節(jié)約一定的成本。但是單獨更換電池對于充電成本無疑是巨大的，電動公交車的主要充電耗材就是電池，更換一枚新的電池，其占整體成本的百分之五十以上，這對于使用者來說成本較高，此外更換電池與整車充電在時間上相比并不占據(jù)優(yōu)勢，幾乎同等時間完成操作。

3.3新能源適用分析

新能源作為傳統(tǒng)能源的替代和補充，其可再生性及清潔性正越來越受到人們的重視。隨著新能源技術(shù)日趨成熟，新能源已經(jīng)廣泛應(yīng)用在民用建筑中。國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的國家標(biāo)準GB50189-2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準》第7章、GB/T50378-2019《綠色建筑評價標(biāo)準》第7.2.9條、建筑工程行業(yè)標(biāo)準JGJ/T229-2010《民用建筑綠色設(shè)計規(guī)范》第10.1.2條以及各省市制定的地方標(biāo)準，如上海市工程建設(shè)標(biāo)準DGJ08-2143-2014《公共建筑綠色設(shè)計標(biāo)準》，都為新能源的利用與推廣提供支持。在民用建筑領(lǐng)域，新能源的利用主要集中在太陽能、風(fēng)能和地?zé)崮艿饶茉瓷?。風(fēng)能是利用風(fēng)在空氣中流動形成的負載能量。在民用建筑中，風(fēng)能的利用通常與建筑的主體布局和門窗設(shè)置相結(jié)合，達到自然降溫和通風(fēng)的效果，來減少機械能源的消耗。而通過風(fēng)能發(fā)電，除去工程造價的考慮，一方面，風(fēng)力發(fā)電機容易產(chǎn)生噪聲污染，影響整個建筑的聲環(huán)境;另一方面，城市中風(fēng)能資源有限，即使利用也僅在高層建筑中有可行性。通過地源熱泵技術(shù)，直接利用地?zé)崴畬ㄖM行供暖制冷。與地?zé)岚l(fā)電相比，其開發(fā)時間短、投資低、利用效率更高。所以，利用地?zé)崮転槌潆姌豆╇娫谠擁椖恐胁豢扇　Ｌ柲苁侵柑柕臒彷椛淠?，也稱太陽光能。利用太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式，稱之為太陽能光伏發(fā)電。太陽能不受場地限制，隨處可得;太陽能光伏板可有效利用建筑物的屋頂和墻面，同時太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，發(fā)電方式靈活。雖然太陽能光伏發(fā)電受制于初始投資成本高、能量密度低等問題，但隨著近年來太陽能光伏發(fā)電技術(shù)不斷改進，其光電轉(zhuǎn)換效率進一步提高，投資成本也大大降低，為在充電樁供配電中應(yīng)用提供可能性。

結(jié)語

綜上所述，我國新能源電動公交車充電站建設(shè)還在持續(xù)發(fā)展中，隨著對環(huán)境保護力度的加大，大力暢行新能源環(huán)保出行模式已經(jīng)成為現(xiàn)代人生活中不可分割的一部分，而針對新能源電動公交車充電站建設(shè)的一系列問題，不單純應(yīng)該從成本控制，運營模式以及設(shè)施損耗等角度出發(fā)，還應(yīng)該發(fā)展與研討更加科學(xué)有效地技術(shù)，以此來提高整體效率，加大對新能源公交車的普及，同時還需要大量引進先進人才，加大對充電站建設(shè)的研究全面推進我國新能源發(fā)展事業(yè)。