淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司上海 嘉定 201801
0 引言
電動汽車作為一種新能源交通工具,具有幾乎無污染、*、低噪聲、使用維護簡單、運行維護費用低等優(yōu)點,是在能源危機和環(huán)境危機嚴重的大背景下發(fā)展前景廣闊的綠色交通工具。國家對新能源電動汽車推廣的同時也配套推出了購置補貼政策,使得新能源電動汽車的推廣普及非常迅速,越來越多的家庭愿意選擇新能源電動汽車。充電樁作為電動汽車所必須的重要配套基礎(chǔ)充電設(shè)施,普及速度也異常迅猛。
1 充電樁配建標(biāo)準(zhǔn)
國辦發(fā)[2014]35號及國辦發(fā)[2015]73號文件明確要求按照適度超前的原則規(guī)劃設(shè)置新能源汽車充電樁,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。根據(jù)國辦發(fā)的文件,北京市規(guī)定居住類建筑應(yīng)將18%的配建機動車停車位作為電動車停車位,浙江省地標(biāo)DB 331121-2016《民用建筑電動汽車充電設(shè)施配置與設(shè)計規(guī)范》也規(guī)定根據(jù)不同規(guī)模城市的指標(biāo)級別,新能源慢充樁的配建比例應(yīng)為10%~14%,其他部分省份也有相應(yīng)的配套措施陸續(xù)出臺,都對新建住宅小區(qū)的新能源汽車充電樁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)提出了要求。
2 充電樁負荷計算
2.1 充電樁變壓器容量計算公式一
SΣ=Kt*Kx*Cn*(Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ)
SΣ--變壓器總安裝容量(kVA);
η--變壓器負載率,取0.70~0.8;
cosФ--補償后功率因數(shù),取0.95;
Pn--交流充電樁(慢充)安裝功率,取7kW;
Pm--直流充電樁(快充)安裝功率,取60kW作為基數(shù)(一般有30kW、45kW、60KW、75kW、90kW、105kW、120kW);
Kn--慢充停車位配置數(shù)量比例系數(shù)(即,實際慢充停車位數(shù)量/小區(qū)規(guī)劃停車位數(shù)量),近期系數(shù)取0.20,遠期系數(shù)取0.45;
Km--快充停車位配置數(shù)量比例系數(shù)(即,實際快充停車位數(shù)量/小區(qū)規(guī)劃停車位數(shù)量),近期系數(shù)取0.02,遠期系數(shù)取0.045;
Kx--充電樁需要系數(shù),充電樁數(shù)量(慢充+快充)5~10個,取0.75~0.85;10~50個,取0.55~0.65;50個以上,取0.4~0.45;
Kt--充電樁同時使用系數(shù),充電樁數(shù)量(慢充+快充)5~50個,取0.85~0.90; 50個以上,取0.6~0.7。
Cn--小區(qū)規(guī)劃停車位數(shù)量。
注:該公式取自國家標(biāo)準(zhǔn)圖集《充電汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計與安裝編制技術(shù)資料》,當(dāng)僅有一種類型的充電樁時,此公式計算結(jié)果偏小。
2.2 充電樁變壓器容量計算公式二
a)單臺充電機輸出容量為:P=Un*I
單臺充電機輸入容量為:S=P/ηcosФ
式中:
P--單臺充電機的輸出功率;
Un--充電電壓;
I--充電電流;
S--單臺充電機的輸入容量;
η--充電機效率,取0.9;
cosФ --充電機功率因數(shù),取0.9;
b)充電站內(nèi)充電機輸入總?cè)萘繛椋?/p>
SΣ= K(S1+S2+S3……Sn )
SΣ--充電機的輸入總?cè)萘浚?/p>
S1~Sn--各臺充電機的輸出功率;
K--充電機同時工作系數(shù),取0.8。
該公式取自中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-Q/CSG 11516.2--2010,當(dāng)充電樁數(shù)量較多時結(jié)果偏大,K值應(yīng)適當(dāng)調(diào)整。
2.3 充電樁變壓器容量計算示例
某住宅小區(qū)地下車庫共分四個防火分區(qū),每個防火分區(qū)設(shè)置停車位70~90個,共設(shè)置停車位348個,按照住建部新建住宅配建停車位應(yīng)100%預(yù)留充電設(shè)施建設(shè)安裝條件要求,統(tǒng)一設(shè)計預(yù)留充電樁變壓器、配電設(shè)施及管線通道。建設(shè)單位可根據(jù)實際需求分期實施。
參照交直流充電設(shè)施的配建比例大于10%的要求,設(shè)置35個車位為物業(yè)管理用公共停車位(采用大功率直流充電樁),其他313個車位均為住戶產(chǎn)權(quán)停車位。物業(yè)管理用公共停車位采用4個一拖四群充落地式120kW直流充電樁,10個雙槍落地式60kW直流充電樁,輸入電壓AC380V(三相五線)。住戶用充電樁采用壁掛(吊掛)式交流充電樁,額定功率7kW,輸入電壓AC220V(單相三線)。
現(xiàn)選用公式一計算充電樁變壓器容量,按照近期規(guī)劃時變壓器容量計算:
SΣ=Kt*Kx*Cn*(Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ)
=0.85*0.55*348*(0.2*7+0.02*60)/0.8*0.95
=163*(1.4+1.2)/0.76
=419.3/0.76
=557kVA
近期規(guī)劃采用一臺630kVA變壓器。
按照遠期規(guī)劃時變壓器容量計算:
SΣ=Kt*Kx*Cn*(Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ)
=0.85*0.55*348*(0.45*7+0.045*60)/0.8*0.95
=163*(3.15+2.7)/0.76
=1254kVA
遠期規(guī)劃采用一臺1250kVA變壓器。
3 充電樁選型
1)應(yīng)選擇具備高兼容性和擴展性,適用車型多、易升級的充電樁,避免導(dǎo)致充電樁不能適應(yīng)電池技術(shù)的發(fā)展,無法對電動汽車充電。
2)直流充電樁的型式:單槍、雙槍輪充、雙槍同充、一拖四普通群充。
3)各種型式優(yōu)缺點:
方案 | 設(shè)備投資 | 充電成本 | 運營效率 | 升級改造 |
單槍式 | 高 | 高 | 低 | 高 |
雙槍輪充 | 低 | 低 | 較高 | 高 |
雙槍同充 | 低 | 低 | 較高 | 高 |
一拖四群充 | 高 | 高 | 低 | 高 |
交流充電樁 | 低 | 低 | 低 | 低 |
單槍充電的優(yōu)缺點:
優(yōu)點:結(jié)構(gòu)和使用操作簡單,成本低。
缺點:
a)只能按照zui大供電功率的電動汽車進行配置,設(shè)備投資比較大。
b)車輛數(shù)量限制,夜晚充電時需要人工對車輛進行充電調(diào)度。
c)充電功率較小的汽車充電,剩余功率浪費,系統(tǒng)運營能效比降低,利用率低。
d)需要給后期更大功率的汽車充電時,需要購買新的充電樁,升級改造費用高。
雙槍輪充的優(yōu)缺點:
優(yōu)點:可以利用夜晚谷時電價,無需人工調(diào)度,充電2輛車,結(jié)構(gòu)和單槍相同,利用率更高。
缺點:無法同時充電,處于大電流充電狀態(tài),無法同時小電流充電,對電池壽命不利,本質(zhì)上仍然為單充,設(shè)備投資大,利用率稍低,升級改造費用較單槍充電樁低。
雙槍同充的優(yōu)缺點:
優(yōu)點:比輪充利用率更高。
缺點:固定功率,投資較高,利用率稍好于輪充,車輛多時仍需要人工干預(yù)調(diào)度。
一拖四群充優(yōu)缺點:
優(yōu)點:在固定模塊上加上動態(tài)充電模塊的架構(gòu),投資較小,一次可充電車輛多。
缺點:無法全面地分配功率。
4)選型表
充電樁型號 | 功率 | 輸入電壓 | 輸出電壓 | 適配車型 |
AEV-AC007D系列 | 7kW | AC220V | AC220V | 小型乘用車 |
AEV-AC040D系列 | 40kW | AC380V | AC380V | 小型乘用車 |
AEV-DC060SLAOG系列 | 60kW | AC380V | DC300-750V | 小型乘用車、大巴車 |
AEV-DC060SLAOD系列 | 60kW | AC380V | DC200-500V | 小型乘用車 |
AEV-DC120SLAOG系列 | 120kW | AC380V | DC300-750V | 小型乘用車、大巴車 |
AEV-AC020DY | 20kW | AC220V | DC200-550V | 小型乘用車 |
4 充電樁安裝
電動汽車與充電樁之間應(yīng)保證安全距離:充電樁安裝在車側(cè)且不妨礙車門開啟時,充電樁外廓(含防撞設(shè)施)距電動汽車凈距不應(yīng)小于0.4m,充電設(shè)備安裝在車尾時,充電設(shè)備外廓(含防撞設(shè)施)距電動汽車凈距不應(yīng)小于0.5m。
充電樁安裝應(yīng)預(yù)留檢修和操作空間,其檢修操作面與建(構(gòu))筑物之間距離不應(yīng)小于0.8m。
充電樁采用落地式安裝方式時應(yīng)符合下列要求:
1)充電樁基礎(chǔ)應(yīng)抬高,高出場地地坪的高度室內(nèi)不應(yīng)低于100mm,室外不應(yīng)低于250mm;
2)底座基礎(chǔ)宜大于充電樁長寬外廓,尺寸不應(yīng)低于50mm。
充電樁采用壁掛式安裝方式時應(yīng)滿足下列要求:
1)應(yīng)豎直安裝于與地平面垂直的墻體,墻面符合承重要求,充電樁應(yīng)固定可靠;
2)設(shè)備安裝高度應(yīng)便于操作,設(shè)備人機界面操作區(qū)域水平中心線距地面宜為1.5m。
充電樁采用吊掛式安裝方式時應(yīng)滿足下列要求:
1)吊掛式安裝適用于車庫內(nèi)交流充電樁在無墻(柱)處的安裝,吊掛支架應(yīng)垂直與地平面安裝,吊掛支架應(yīng)滿足承重要求并固定可靠不能產(chǎn)生晃動;
2)安裝高度應(yīng)便于操作,設(shè)備人機界面操作區(qū)域水平中心線距地面宜為1.5m。
5 結(jié)束語
新能源汽車是一種很有優(yōu)勢的交通工具,積極、穩(wěn)妥地推進與其配套的充電樁設(shè)計與安裝,能夠促進新能源汽車的推廣與普及,降低居民的出行成本,減少城市生活環(huán)境中污染物的排放。
參考文獻:
[1]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品圖集《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計與安裝圖集》