任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新能源汽車的技術(shù)水平不斷提高，電動汽車的產(chǎn)能也在不斷增加，電力車輛廣泛使用，電動車充電設(shè)備的需求日益增加。與此同時，各地紛紛出了相關(guān)的扶持政策，國家電網(wǎng)實行了電價優(yōu)惠、在全國各地建立了充電樁。結(jié)合一家大型商場的地下停車場，詳細介紹充電設(shè)備的電氣設(shè)計，并提出了一些技術(shù)措施。

關(guān)鍵字：充電樁；直流；交流；電氣設(shè)計

0引言

世界范圍內(nèi)的能源、環(huán)境、石油、空氣污染、全球溫度不斷升高。發(fā)展和利用新能源勢在必行。在此背景下，我國應(yīng)該從可持續(xù)發(fā)展的角度，大力推動新能源汽車的發(fā)展。電動汽車是新能源汽車的重要發(fā)展趨勢。充電樁是發(fā)展電動車的必要基礎(chǔ)設(shè)施，是推動電動汽車普及與推廣的一個重要途徑。

1電動汽車充電樁原理

1.1充電樁的簡介和分類

充電樁就相當于加油站的加油機，插在地上，插在墻上，插在小區(qū)、車庫、充電站。充電樁的輸入端與AC電力網(wǎng)相連，各輸出部分均設(shè)有充電插頭，為電動車充電。按照充電樁的充電模式，可以分為直流和交流兩種。AC充電樁是利用三相或單相AC供電的一種電動汽車的蓄電池；DC充電樁是一種利用DC供電的方式，對蓄電池進行直接充電的方式。

1.2交流及直流充電樁的技術(shù)特點

交流電樁：又稱低速充電樁，是由汽車內(nèi)部的充電器為其供電的，雖然功率不大，充起來也不算快，不過價格也不貴，主要用于小區(qū)里的充電樁。這座城市連接著一座城市的電力系統(tǒng)，只是為城市供電，并沒有任何的充電能力，只能通過充電器（即電動汽車上的充電器）來進行充電。主要是7kW，由于車載充電器的功率較小，需要8個小時左右，所以它的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安裝方便。

直流電樁：即快速充電樁，是一種可以迅速充電的電動裝置。該系統(tǒng)連接交流電網(wǎng)，并輸出直流電壓，為電動汽車的蓄電池供電。直流充電樁采用三相四線供電，功率大，輸出電流大，能滿足快速充電的要求。它具有30kW以上的電力，一般在1—2個小時內(nèi)完成，它的優(yōu)勢在于迅速的充電，但代價高昂，并且充電速度很快。

充電服務(wù)收入的構(gòu)成主要為充電服務(wù)費+電費，其成本為固定成本（人工、折舊）和變動成本（電費、停車場收益分成）。比如，50kW的快速充電站，若服務(wù)費保持0.5元，由7%至12%，可將單樁收入由-0.05提升至0.9300元，具有較強的彈性。運營效率對充電樁的效益有很大的影響。

2充電樁電氣設(shè)計實例

2.1工程概況

某商業(yè)綜合體地下車庫共2層，面積為5萬多平方米，共設(shè)置充電樁20個，其中慢充充電樁3個，快充充電樁22個。在該項目的建筑平面圖中可以看到：2層為停車樓和超市；3層為商場，同時也是地下車庫的出入口。其中停車樓較大允許停放車輛容量為63輛，車庫內(nèi)布置有電動汽車充電樁2個。地下一層主入口位于B區(qū)（東側(cè)）、商場A區(qū)（北側(cè)），通道設(shè)置消防電梯1部。2層及3層均設(shè)置機械車庫入口，分別位于B區(qū)的西南角和C區(qū)的西北角。車庫地面標高-19.2m。電動汽車充電樁均設(shè)于C、B、D三個樓層。根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（GB50058-2014）第4.2.4條規(guī)定：“當有多臺設(shè)備共享同一配電回路時應(yīng)設(shè)總配電箱"，同時滿足《電動汽車交流充電設(shè)施技術(shù)規(guī)范》（GB/T28418-2012）1.0.2條規(guī)定“充電設(shè)施應(yīng)設(shè)置于建筑物的首層或地下首層"，因此本項目電動汽車充電樁設(shè)置于C、B、D三層且位于地下室一層。根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（GB50058-2014）第3.2.1條規(guī)定：“配電系統(tǒng)應(yīng)能適應(yīng)電動汽車和蓄電池充電的需要"，同時滿足《汽車庫、修車庫和停車場設(shè)計防火規(guī)范》（GB50964-2001）第4.4.6條規(guī)定：電動汽車、蓄電池充電設(shè)施的配電室或其他專用場所應(yīng)設(shè)置在建筑物的首層及地下一層。根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（GB50058-2014）第4.1.6條規(guī)定：“當采用電力電纜供電時，各充電設(shè)備應(yīng)在不同電壓等級上接入電力電纜；當采用低壓電纜供電時，應(yīng)采用無接觸電跨距且能承受一定負荷電流沖擊的電力電纜"。根據(jù)《電動汽車交流充電設(shè)施技術(shù)規(guī)范》（GB/T28418-2012）第5.1.2條規(guī)定：“充電設(shè)備應(yīng)能滿足不同電壓等級下可靠運行"，因此本項目充電樁均采用220V交流供電方式。同時為了避免發(fā)生火災(zāi)事故時人員逃生方向與消防疏散方向不一致而造成損失變大的問題，本項目充電樁均采用自動滅火裝置進行保護。

2.2充電樁設(shè)置方案

2.2.1電氣設(shè)計

根據(jù)國標GB50057-95《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》，當建筑物總配電網(wǎng)有1個及以上防雷裝置時，其防雷系統(tǒng)可不按等效電氣設(shè)備計算，但建筑防雷電設(shè)計應(yīng)符合該規(guī)范要求。本項目屬于高層建筑，地下室均為純商業(yè)建筑。在主配電箱內(nèi)安裝有漏電斷路器，在戶配電箱內(nèi)安裝有漏電保護開關(guān)。電氣系統(tǒng)及保護系統(tǒng)分為：配電系統(tǒng)、（漏電保護器及火災(zāi)報警裝置）和照明設(shè)備系統(tǒng)等組成。配電電源、保護電源分別由接地及防雷電源母線引入；電力負荷采用二級配電箱供電，配電箱不做開關(guān)。

2.2.2配電系統(tǒng)

電氣設(shè)備的選擇與布置應(yīng)與建筑要求相適應(yīng)，并且應(yīng)與城市規(guī)劃要求相吻合。對于商業(yè)建筑來說，配電線路包括總配電箱、戶內(nèi)配電箱和其他配電箱等。因此，本項目根據(jù)《汽車庫、修車庫和停車場設(shè)計規(guī)范》的要求在配電系統(tǒng)中設(shè)置了總配電箱及戶內(nèi)配電箱。本項目在地下二層設(shè)有兩個充電站，一個充電槍+一臺充電樁，可采用集中控制方式或集中控制+分站控制方式。另外一個充電槍+充電槍為集中控制方式。在單體建筑地下二層及負一層均設(shè)有兩個充電樁。因單體建筑內(nèi)部為商業(yè)區(qū)域，故配電系統(tǒng)上采用一級配電箱加二級配電箱的形式。

2.2.3照明設(shè)備

按照GB50034-2005《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定，在高層建筑內(nèi)，消防分區(qū)、疏散距離、出口數(shù)等均須滿足有關(guān)規(guī)定，并按有關(guān)規(guī)定的規(guī)定，并按有關(guān)規(guī)定，一類高層建筑的消防出口不得少于2個；消防控制室內(nèi)，自動噴淋系統(tǒng)的報警信號顯示；二、三類高層建筑采用“一個控制室集中控制"，即：按每層以上區(qū)域設(shè)置消防控制室，各區(qū)域消防設(shè)備的聯(lián)動報警信號顯示于該區(qū)域消防控制室。由于電動汽車充電樁有多個充電工位，且需要實現(xiàn)1-2分鐘的快速充電模式，因此對控制柜中的照明設(shè)備進行了特殊設(shè)計。采用了分區(qū)集中控制系統(tǒng)。

2.2.4總體供電方案

直流充電樁的內(nèi)部元件比較多，為方便后期的維修和管理，本工程在B1樓的停車場入口附近設(shè)置了DC快速充電站。在B1和B2的地下停車場內(nèi)，分布著大量的AC充電站。

充電樁具有較大的容量和集中的配置。該工程另設(shè)500KVA變壓器。負責B1樓的所有DC充電站的分配工作。交流充電站的容量較少，安裝位置比較分散。該工程采用了交流充電站和其它變電站的電力用戶共享專用變壓器。鑒于當前我國電動汽車的普及率并不高，在計算變壓器的容量時，須選擇6。與其它負載共享的交流充電站所需的變壓器系數(shù)為0.5。

3安科瑞充電樁收費運營云平臺

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)

3.3.1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)中心層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標準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)中心層：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，對其進行賬戶進行充值、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行管理、能夠進行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數(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)語

在電動汽車充電方面，目前已有多種充電方式，其中以直流快充的方式使用較為廣泛。直流快充方式是指通過交流電壓轉(zhuǎn)換，由一次電路直接將交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能供電動車充電使用的一種充電方式。因其無需升壓裝置，技術(shù)難度小，造價較低等特點被廣泛應(yīng)用于商業(yè)綜合體地下車庫項目中。對于該項目而言，可充分利用現(xiàn)有商業(yè)綜合體的地下空間資源，根據(jù)周邊條件合理布局充電樁；對一些空間較大的車庫來說，也可利用其下部的屋頂空間做露天車庫；對不能滿足條件的項目而言，也可以根據(jù)實際情況通過增加相應(yīng)附件和措施來滿足設(shè)計要求。

參考文獻

電動汽車充電樁集中式電能規(guī)劃技術(shù)研究[J].賴茂松.汽車實用技術(shù).2018（24）

《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計、施工及驗收規(guī)范》SJG—2015

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

賀曉朋,張樂樂,某商業(yè)綜合體地下車庫電動汽車充電樁的電氣設(shè)計

作者簡介

任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司，從事電氣相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研發(fā)工作。