電動汽車充電樁在新建住宅小區(qū)的研究與應(yīng)用

摘要：隨著當(dāng)前新能源汽車用戶的不斷增多，對于小區(qū)電動汽車充電樁的配電設(shè)計也會提出較高的要求，尤其對于新建小區(qū)而言，必須采取科學(xué)合理的設(shè)計方案，保障充電樁設(shè)計的可行性，這樣才能切實滿足國家能源管理要求，提高新能源汽車的應(yīng)用率。本文也會根據(jù)新建件宅小區(qū)電動汽車充電樁配電設(shè)計要點，提出相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化方案，以便有關(guān)人士參考。

0引言

近年來，隨著國家大力發(fā)展和推廣清潔環(huán)保型新能源汽車，其已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁籯e缺少的一部分。但是這類汽車在某些方面存在一定的應(yīng)用弊端，尤其是在充電方面，很容易因充電樁配置不合理而給用戶的正常出行造成很大的阻礙。因此，為了改善現(xiàn)狀，就要不斷加強市政工程體系建設(shè)，盡可能在新建住宅小區(qū)加大電動汽車充電樁設(shè)置力度，并且要根據(jù)實際情況制定科學(xué)合理的配電設(shè)計方案，這樣才能提高充電樁配電設(shè)計的時效性，滿足廣大電動汽車司機的使用需求。

1電動汽車充電樁配電設(shè)計要點分析

隨著當(dāng)前社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，新建住宅小區(qū)數(shù)量也在不斷增多，為了更好的滿足國家能源管理要求，就要在各新建住宅小區(qū)內(nèi)合理設(shè)置汽車充電樁。在設(shè)計過程中，相關(guān)部門應(yīng)按照國家相應(yīng)的規(guī)范要求對整個配電布局進(jìn)行全面的考量，并結(jié)合實小區(qū)用戶的實際需求，建立健全完善的管控機制，這樣才能達(dá)到良好的設(shè)計效果。近幾年，各地區(qū)依據(jù)國家能源局及電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟制定的關(guān)于電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展建設(shè)的相關(guān)規(guī)定，出臺了一系列相應(yīng)的補貼優(yōu)惠政策，這在某種程度上大大提升了各級政府及有關(guān)部門的重視度?，F(xiàn)如今，大部分城市新建小區(qū)內(nèi)都會配置電動汽車充電樁，這項舉措不僅給社會帶來一定的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，實現(xiàn)了城市節(jié)能發(fā)展目標(biāo)。而且還有利于新能源汽車的全面推廣和應(yīng)用，提高新能源汽車綜合管理水平。基于此，在發(fā)展和建設(shè)電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施過程中，相關(guān)設(shè)計單位一定要結(jié)合新建小區(qū)的實際情況，科學(xué)合理的制定充電樁配電設(shè)計方案。并且為了能夠進(jìn)一步滿足能源汽車管理工作的順利開展，還要對不同類型電動汽車的充電行為進(jìn)行全面的分析。除此之外，在充電樁設(shè)置完畢后，還要對充電負(fù)荷與電網(wǎng)原始負(fù)荷的疊加過程進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，這樣才能為電網(wǎng)規(guī)劃與運行管理等工作的開展打下良好的基礎(chǔ)。另外，從新建住宅小區(qū)內(nèi)的電動汽車用戶特點來看，大多用戶都會將電動汽車作為主要的交通工具，因此，對于充電樁的使用需求高于繁華市區(qū)電動汽車用戶的使用需求量，且具有一定的規(guī)律性。一般充電樁的使用高峰期都集中在在工作日下班后，即每天晚19：00至24：00之間，而凌晨1：00至次日早8：00則是充電的低谷期；8：00以后至晚19：00則是充電樁使用的平穩(wěn)期?；谶@種特點，設(shè)計部門在規(guī)劃新建住宅小區(qū)內(nèi)固定停車位和專用充電樁時，就要對峰谷電價和充電樁管理措施以及配置方案等進(jìn)行全面的優(yōu)化與完善，以便可以最da化減少變配室數(shù)量，降低充電樁配電設(shè)計成本。

2電動汽車充電樁配電設(shè)計優(yōu)化方案分析

2.1配電系統(tǒng)充電樁平面布置方案的優(yōu)化

在新件住宅小區(qū)內(nèi)設(shè)置電動汽車充電樁時，應(yīng)盡可能結(jié)合小區(qū)內(nèi)的實際布局結(jié)構(gòu)，將其布置在地下車庫內(nèi)，這樣既可以節(jié)省空間面積，提高線路敷設(shè)質(zhì)量及線路維護管理工作質(zhì)量。而且還能實現(xiàn)對充電樁防護等級的合理調(diào)控，減少成本投資。另外，要合理設(shè)計充電樁配電方式，盡量以掛墻方式或柱子狀態(tài)的充電方式為主，以便可以有效減少充電樁占地面積，提高配電系統(tǒng)的實際應(yīng)用性能，為后續(xù)充電樁的監(jiān)督處理體系的優(yōu)化升級創(chuàng)造良好的條件。

2.2充電樁電容量測算方案的優(yōu)化

對電動汽車充電樁進(jìn)行配電設(shè)計時，相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)配電室的實際應(yīng)用環(huán)境以及各種應(yīng)用要素和管控標(biāo)準(zhǔn)，按照集中布置或分區(qū)域集中布置原則來進(jìn)行。而目前，電動汽車充電樁的類型主要包括直流充電樁和交流充電樁兩種形式，其中，前者屬于快充充電形式，而后者則屬于慢充充電形式，在進(jìn)行設(shè)計時，為了保證充電樁整體布局效果，應(yīng)根據(jù)新建住宅小區(qū)的面積來選擇適宜的充電樁形式，這樣才能從根本上提高充電樁配電設(shè)計效率，保證相關(guān)配電系統(tǒng)處理工序的合理性與完整性。另外，要結(jié)合配電系統(tǒng)的負(fù)荷需求系數(shù)以及安裝位置來對充電樁的充電負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確的判定和計量，并按照相應(yīng)的充電樁配電設(shè)計要點，結(jié)合新建住宅小區(qū)充電樁負(fù)荷參數(shù)，對電動汽車恒流階段電池充電功率進(jìn)行有效的判定和分析，以便進(jìn)一步提高充電樁配電設(shè)計工序的完整性，滿足廣大電動汽車用戶的充電需求。除此之外，要對充電樁 配電容量進(jìn)行精確的計算，若計算單臺充電機輸入容量，應(yīng)按照公式S= 進(jìn)行測定，其中，P表示單臺充電機輸出功率、S表示單臺充電機的輸入容量、 表示充電機效率、COS 表示充電機的功率因數(shù)。

此外，要想進(jìn)一步提升整個小區(qū)配電系統(tǒng)充電方式的管理水平，在實際管理過程中，相關(guān)工作人員還要對配電系統(tǒng)處理工序和標(biāo)準(zhǔn)化流程設(shè)計給予高度的重視，并構(gòu)建健全的監(jiān)督約束管理體系和具體分析機制。與此同時，為了滿足新能源汽車蓄電池的充電需求，還要合理控制充電樁的總面積，使其低于封閉區(qū)域容積1%，并保證無通氣口存在，對非危險區(qū)域進(jìn)行科學(xué)劃分，這樣才能有效減少靜電作用，保障用戶的人身安全和設(shè)備安全，進(jìn)而為更好的維護配電系統(tǒng)電位聯(lián)結(jié)管理工序打下堅實的基礎(chǔ)。

2.3充電樁配電系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)化

為了進(jìn)一步提高充電樁配電系統(tǒng)工序的合理性，在進(jìn)行配電設(shè)計工作時，相關(guān)設(shè)計人員一定要結(jié)合新建住宅小區(qū)的實際情況來開展配電系統(tǒng)電氣管理工作，一方面要按照三級標(biāo)準(zhǔn)對相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行合理的分析，并結(jié)合變配電室對專用回路進(jìn)行有效的處理，確保其能夠充分滿足電動汽車的具體充電要求。另一方面還要依托配電系統(tǒng)的實際運行工序，對公共部位下的直流充電樁加大監(jiān)督管控力度，以便在滿足應(yīng)急充電需求的基礎(chǔ)上，對其負(fù)荷等級進(jìn)行全面的升級優(yōu)化，使其達(dá)到二級以上標(biāo)準(zhǔn)。

3安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)選型方案

3.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

3.2應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

3.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

3.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

3.4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)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賬戶，對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

3.4.4故障管理

設(shè)備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

3.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設(shè)施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

3.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設(shè)施，維護充電設(shè)施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

3.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時可接收故障推送

3.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

3.5系統(tǒng)硬件配置

4結(jié)論

綜上所述，在新建住宅小區(qū)內(nèi)開展電動汽車充電樁配電設(shè)計工作時，相關(guān)工作人員一定要結(jié)合小區(qū)的總體布局和實際面積等，來制定充電樁配電設(shè)計方案，并掌握相應(yīng)的設(shè)計要點，采取系統(tǒng)化優(yōu)化處理方案合理進(jìn)行充電樁電容量測算及配電系統(tǒng)充電樁平面布置等多項工作，這樣才能切實提升小區(qū)電動汽車充電管理工作水平，滿足廣大電動汽車用戶的使用需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉軍.新建住宅小區(qū)電動汽車充電樁配電設(shè)計.

[2]梁亦超.關(guān)于住宅小區(qū)地下車庫電動汽車充電樁的配電設(shè)計[J].建材與裝飾：上旬，2018，（09）10-11.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版

作者簡介：

任運業(yè)，男，任職安科瑞電氣股份有限公司。