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摘要:隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步,大型電車研發(fā)并投入到運(yùn)營當(dāng)中,能有效滿足我國環(huán)保工作和清潔能源的使用需求。隨著我國大型電車市場(chǎng)保有量的不斷增多,相應(yīng)的充電站配套充電設(shè)施也應(yīng)加強(qiáng)建設(shè),這樣才能為不同類型的電動(dòng)汽車的穩(wěn)定運(yùn)行提供充足的電力保障。基于此,本文對(duì)大型電動(dòng)汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施深入的分析,為電動(dòng)汽車充電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)提供可靠的參考。
關(guān)鍵詞:電動(dòng)汽車;充電站;電氣系統(tǒng)
一、引言
大型電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)和研發(fā)符合我國清潔能源利用的需求,有利于環(huán)境保護(hù)工作的落實(shí)。大型電動(dòng)汽車在運(yùn)行過程中需要利用蓄電池滿足其運(yùn)行需求,可以說電動(dòng)汽車充電設(shè)施的設(shè)計(jì)和建設(shè)是保證其安全運(yùn)行的前提。隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)保有量的不斷增多,充電需求也隨之增加,這就需要在全國范圍內(nèi)建立大批的充電站,大型電動(dòng)汽車充電站中電氣系統(tǒng)作為核心基礎(chǔ)設(shè)施,需要確保設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性,從而滿足不同類型電動(dòng)汽車的充電需求。
二、電動(dòng)汽車充電站系統(tǒng)組成
2.1供配電系統(tǒng)
供配電系統(tǒng)是充電站極為重要的一部分,其主要功能就是借助外部電網(wǎng)設(shè)來給電站提供電能,在對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候,需要全面考慮,然后分析電站的用電情備,況,并且掌握準(zhǔn)確的電容量,根據(jù)這些來判定電負(fù)荷級(jí)別。根據(jù)國家相關(guān)部門出臺(tái)的相關(guān)政策規(guī)范可以得知,不同類型與規(guī)模的充電站電量負(fù)荷等級(jí)是有區(qū)別的,并且針對(duì)不同負(fù)荷級(jí)別有不同的建設(shè)規(guī)定。其中提到,通常情況下,普通規(guī)格的充電站,負(fù)荷等級(jí)都會(huì)定性為三級(jí)但是如果充電站的建設(shè)背景較為特殊,有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值或政治意義,一旦出現(xiàn)供電問題會(huì)嚴(yán)重阻礙社會(huì)的正常秩序,那么就要將此類充電站定性為二級(jí)負(fù)荷級(jí)別。
2.2充電系統(tǒng)
充電系統(tǒng)是充電站的最終保障系統(tǒng),只有該系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài),電車才能夠圓滿完成充電任務(wù)。充電系統(tǒng)內(nèi)部主要是由各類充電機(jī)構(gòu)成。充電機(jī)的類型主要包括三種,分別為慢速充電機(jī)、中速充電機(jī)以及快速充電機(jī)。在進(jìn)行充電的時(shí)候可根據(jù)自己的需求來自行選擇,如果充電站的規(guī)模較大,充電需求較多,則要同時(shí)配備三種充電機(jī),由于快速充電機(jī)的使用頻率較高,因此不管哪種類型的充電站,首先都應(yīng)注重快速充電機(jī)的配備。
三、供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1供電系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)要求
通常情況下,供電系統(tǒng)由兩部分組成,一部分是一次設(shè)備,另一部分是二次設(shè)備。這些設(shè)備都包括諧波調(diào)節(jié)設(shè)備、繼電保護(hù)器、變壓器以及專用配電柜等設(shè)備。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候必須遵循科學(xué)的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)注意以下幾個(gè)方面,首先,電動(dòng)汽車充電站的配電網(wǎng)應(yīng)選擇10KV規(guī)格。負(fù)責(zé)供電的電源必須經(jīng)過降壓處理之后才能進(jìn)行使用。其次,由于大型電動(dòng)汽車所用的充電站的電量負(fù)荷等級(jí)一般都屬于二級(jí),為了滿足電車的供電需要,其中設(shè)置了多種類型的充電樁,在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候必須保證供電的可靠性和安全性。
3.2電氣設(shè)備的選擇和配置
這一部分需要注意三個(gè)方面。第一,設(shè)備主接線的設(shè)計(jì)。由于我國大型電動(dòng)汽車的充電站分布數(shù)量有限,而充電服務(wù)的模式也比較單一,因此對(duì)站內(nèi)可靠性的設(shè)計(jì)要求較高,主接線的出現(xiàn)數(shù)量也比較多。因此設(shè)計(jì)人員通常會(huì)使用單一分段的接線方法,進(jìn)線部分要選擇雙回路設(shè)計(jì),且要等到降壓處理之后再進(jìn)線。此外,還應(yīng)注意控制進(jìn)線時(shí)的傳輸容量,至少要超過最高容量的 70%左右,當(dāng)充電站處于正常運(yùn)行的狀態(tài)時(shí),其中的斷路器會(huì)直接將開關(guān)分隔開來。雙回路線此時(shí)均處于獨(dú)立的運(yùn)行當(dāng)中。如果其中的一條回路出現(xiàn)了故障,或者進(jìn)行檢修的時(shí)候,分段線路中的斷路器會(huì)快速閉合,而充電則會(huì)從運(yùn)行狀態(tài)正常的回路中獲取電源。第二,要注重變壓器的選擇。一般情況下,雙回路中的變壓器在處于正常運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候,都是獨(dú)立工作互不干擾。在該種電氣系統(tǒng)當(dāng)中,并沒有設(shè)置明備用設(shè)備,而其中的變壓器則作為暗設(shè)備來使用。第三,要注意其中無功補(bǔ)償設(shè)備的設(shè)置以及濾波裝置。對(duì)于大型電車充電站來說,其整流器以及逆變器等設(shè)備負(fù)載電量較大,因此對(duì)于無功功率有較大需求,如果不設(shè)置無功補(bǔ)償裝置,會(huì)給供電效果帶來負(fù)面影響。但是在使用補(bǔ)償裝置的時(shí)候,由于系統(tǒng)還會(huì)受到其他眾多電子元件的影響,而產(chǎn)生部分諧波,從而降低供電質(zhì)量。因此技術(shù)人員要在該方面做出改進(jìn),盡量規(guī)避諧波的出現(xiàn)。
四、充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
充電系統(tǒng)是由交流充電樁、直流充電樁以及相關(guān)附屬設(shè)備所組成。交流充電樁主要采取充模式,即:電流在10~60A 之間,充電功率在5~20kW之間,一般采用單相220V或者三相 380V電壓等級(jí)。充電時(shí)間長,但是電費(fèi)較便宜、建設(shè)成本較低,適用于公交車、環(huán)衛(wèi)車等社會(huì)公共用戶。直流充電樁充電電流為150~400A,功率在50~100kW之間,采用三相四線制 380V電壓,能夠在10~30min內(nèi)將電池電量由10%提升到90%。直流充電適用用戶范圍廣,充電時(shí)間短,故在充電站中廣泛采用,然而存在著建設(shè)與維護(hù)成本高,電費(fèi)相對(duì)較高等不足。充電樁設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮適應(yīng)安設(shè)地區(qū)氣象狀況,能夠在*端天氣下正常工作,因此需要考慮防塵、防雨、放強(qiáng)光照射,同時(shí)保證樁體能夠正常通風(fēng)散熱。對(duì)于充電樁電氣部分設(shè)計(jì),有如下要求:①設(shè)計(jì)要基于“一車一樁”原則,即在同一時(shí)間內(nèi),一輛汽車對(duì)應(yīng)一臺(tái)充電樁進(jìn)行充電。②)設(shè)備選擇需要滿足充電樁設(shè)計(jì)輸入功率要求,且留有裕度。充電輸入功率為:
P:充電樁輸出有功功率;η:充電樁效率;cosφp:充電樁功率因數(shù)。③充電樁采用 TN-S 供電接地系統(tǒng),即將工作零線與保護(hù)專用接地線 PE嚴(yán)格區(qū)分開。配置帶脫扣功能的低電壓斷路器,斷路器應(yīng)具有短路保護(hù)與剩余電流保護(hù)功能。確保充電樁金屬外殼因故障斷電時(shí)斷路器可以迅速、可靠且有效地將充電樁與供電系統(tǒng)斷開,避免造成人身與財(cái)產(chǎn)傷害。④由于站內(nèi)設(shè)有單相充電樁與三相充電樁,所以,要通過調(diào)度確保三相負(fù)荷平衡。
五、充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案
通過綜合考慮充電站的規(guī)模、布局、電網(wǎng)配電情況以及訪客的充電需求,進(jìn)行合理的充電設(shè)施布局規(guī)劃、選擇適當(dāng)?shù)某潆姌额愋秃凸β室?guī)格,以及引入穩(wěn)定可靠的運(yùn)營平臺(tái)管理系統(tǒng),以提升用戶體驗(yàn)和滿足日益增長的新能源車輛充電需求。此解決方案具備智能化管理、多樣化設(shè)備、安全可靠、節(jié)能環(huán)保、靈活擴(kuò)展和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等特點(diǎn),能夠?yàn)槌潆娬咎峁└咝П憬莸某潆姺?wù)。
圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖
圖2 平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖
充電運(yùn)營管理平臺(tái)是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理,提高充電樁的利用率和充電效率,提升用戶的充電體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。用戶可以通過APP或小程序提前預(yù)約充電,避免在充電站排隊(duì)等待的情況,同時(shí)也能為充電站提供更準(zhǔn)確的充電需求數(shù)據(jù),方便后續(xù)的調(diào)度和管理。通過平臺(tái)可對(duì)充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對(duì)充電樁的功率進(jìn)行控制和管理,確保充電樁在合理的功率范圍內(nèi)充電,避免對(duì)電網(wǎng)造成過大的負(fù)荷
六、安科瑞充電樁云平臺(tái)具體的功能
平臺(tái)除了對(duì)充電樁的監(jiān)控外,還對(duì)充電站的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理,提高充電站的運(yùn)行可靠性,降低運(yùn)營成本,平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。
圖2 充電樁運(yùn)營管理平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)
大屏顯示:展示充電站設(shè)備統(tǒng)計(jì)、使用率排行、運(yùn)營統(tǒng)計(jì)圖表、節(jié)碳量統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)。
圖3 大屏展示界面
站點(diǎn)監(jiān)控:顯示設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)、設(shè)備列表、設(shè)備日志、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì)等功能。
圖4 站點(diǎn)監(jiān)控界面
設(shè)備監(jiān)控:顯示設(shè)備實(shí)時(shí)信息、配套設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備實(shí)時(shí)曲線、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線等。
圖5 設(shè)備監(jiān)控界面
運(yùn)營趨勢(shì)統(tǒng)計(jì):顯示運(yùn)營信息查詢、站點(diǎn)對(duì)比曲線、日月年報(bào)表、站點(diǎn)對(duì)比列表等功能。
圖6 運(yùn)營趨勢(shì)界面
收益查詢:提供收益匯總、實(shí)際收益報(bào)表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。
圖7 收益查詢界面
故障分析:提供故障匯總、故障狀態(tài)餅圖、故障趨勢(shì)分析、故障類型餅圖等功能。
圖8 故障分析界面
訂單記錄:提供實(shí)時(shí)/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導(dǎo)出、運(yùn)營商應(yīng)收信息、充電明細(xì)、交易流水查詢、充值余額明細(xì)等功能。
圖9 訂單查詢界面
七、產(chǎn)品選型
安科瑞為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式,便攜式、壁掛式、落地式等多種類型的充電樁,包含智能7kw/21kw交流充電樁,30kw直流充電樁,60kw/80kw/120kw/180kw直流一體式充電樁來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟(jì)、智能運(yùn)營管理的市場(chǎng)需求。實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池快速、高效、安全、合理的電量補(bǔ)給,同時(shí)為提高公共充電樁的效率和實(shí)用性,具有有智能監(jiān)測(cè):充電樁智能控制器對(duì)充電樁具備測(cè)量、控制與保護(hù)的功能;智能計(jì)量:輸出配置智能電能表,進(jìn)行充電計(jì)量,具備完善的通信功能;云平臺(tái):具備連接云平臺(tái)的功能,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控,財(cái)務(wù)報(bào)表分析等等;遠(yuǎn)程升級(jí):具備完善的通訊功能,可遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備軟件進(jìn)行升級(jí);保護(hù)功能:具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù),漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能;適配車型:滿足國標(biāo)充電接口,適配所有符合國標(biāo)的電動(dòng)汽車,適應(yīng)不同車型的不同功率。下面是具體產(chǎn)品的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)。
產(chǎn)品圖 | 名稱 | 技術(shù)參數(shù) |
AEV200-AC007D | 額定功率:7kW 輸出電壓:AV220V 充電槍:單槍 充電操作:掃碼/刷卡 防護(hù)等級(jí):IP65 通訊方式:4G、Wifi 安裝方式:立柱式/壁掛式 | |
AEV210-AC007D | 額定功率:7kW 輸出電壓:AV220V 充電槍:單槍 人機(jī)交互:3.5寸顯示屏 充電操作:掃碼/刷卡 防護(hù)等級(jí):IP54 通訊方式:4G、Wifi 安裝方式:立柱式/壁掛式 | |
AEV300-AC021D | 額定功率:21kW 輸出電壓:AV220V 充電槍:單槍 人機(jī)交互:3.5寸顯示屏 充電操作:掃碼/刷卡 防護(hù)等級(jí):IP54 通訊方式:4G、Wifi 安裝方式:立柱式/壁掛式 | |
AEV200-DC030D | 額定功率:30kW 輸出電壓:DC200V-750V 充電槍:單槍 人機(jī)交互:7寸觸摸屏 充電操作:掃碼/刷卡 防護(hù)等級(jí):IP54 通訊方式:以太網(wǎng)、4G(二選一) | |
| AEV200-DC060D/ AEV200-DC080D | 額定功率:60kW/80kW 輸出電壓:DC200V-1000V 充電槍:單槍 人機(jī)交互:7寸觸摸屏 充電操作:掃碼/刷卡 防護(hù)等級(jí):IP54 通訊方式:以太網(wǎng)、4G(二選一) |
| AEV200-DC060S/ AEV200-DC080S | 額定功率:60kW/80kW 輸出電壓:DC200V-1000V 充電槍:雙槍 人機(jī)交互:7寸觸摸屏 充電操作:掃碼/刷卡 防護(hù)等級(jí):IP54 通訊方式:以太網(wǎng)、4G(二選一) |
| AEV200-DC120S/ AEV200-DC180S | 額定功率:120kW/180kW 輸出電壓:DC200V-1000V 充電槍:雙槍 人機(jī)交互:7寸觸摸屏 充電操作:掃碼/刷卡 防護(hù)等級(jí):IP54 通訊方式:以太網(wǎng)、4G(二選一) |
AEV200-DC240M4/ AEV200-DC480M8/ AEV200-DC720M12 | 額定功率:240kW/480kW/720kw 輸出電壓:DC150V-1000V 充電終端支持:常規(guī)單雙槍終端 防護(hù)等級(jí):IP54 | |
AEV200-DC250AD | *大輸出:250A 1個(gè)充電接口; 支持掃碼、刷卡支付; 4G、以太網(wǎng)通訊(二選一) | |
AEV200-DC250AS | *大輸出:250A 2個(gè)充電接口; 支持掃碼、刷卡支付; 4G、以太網(wǎng)通訊(二選一) |
八、現(xiàn)場(chǎng)圖片
九、結(jié)論
隨后我國電動(dòng)汽車市**有率的不斷提高,與之相配套的充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)緩慢,為了能夠有效滿足不同類型電動(dòng)汽車充電的需求,在全國范圍內(nèi)急需構(gòu)建大規(guī)模的充電站建設(shè)。在充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中,應(yīng)充分考慮多方面的因素,尤其是充電安全性和可靠性,盡可能地保留充足的擴(kuò)建余量,保證電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的同時(shí),還能夠提高電車充電的高效便捷性。
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