胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：本文首先進行了電動汽車充電站概述，包括電動汽車發展概況， 電動汽車充電站分類及配置，電動汽車充電站結構。之后，研究了充電站電源接入原則與充電樁負荷接入對配電網影響及應對，包括充電站電源接入原則以及充電樁負荷接入對配電網影響及應對措施。本文所做的研究可以為規劃充電站提供設計依據，也可以為尚擬建的充電站規劃設計提供一定的參考。

關鍵詞：電動汽車；充電站；結構；接入電源

一、發展背景

在2001年,國家發布關于《國家“863"計劃電動汽車重大專項》相關措施以確立新能源“三縱三橫"的重要研發布局；2009年通過啟動“十城千輛"節能與新能源汽車示范推廣應用工程,大大地推動了新能源汽車產業的發展；此外，為了為進一步加快新能源汽車產業的技術改革與升級已發布《電動汽車科技發展“十二五"專項規劃》,明確了關于“純電驅動"技術的重要轉型戰略,這次明確、強調推進充電設施建設以及制定總體發展規劃和充電設施技術的研究,并探索其商業運營模式；2019年國家降低電動汽車補貼，為破除新能源汽車充電難題，各地政府大力補貼充電設施的建設，為充電設施產業的發展奠定堅實地基。

二、電動汽車的基本情況

響應生態文明建設的號召，開展電動汽車的應用和推廣工作，切實發揮其節能減排的優勢作用，優化生態環境，促進人與自然的和諧共處。隨著鋰電池技術的成熟和應用，有效的解決了電動汽車動力電池能量密度低的問題，電動汽車續航能力得到各方面的提升，目前續航里程基本達到350公里。解決了續航問題后，電動汽車在用車費用上的經濟優勢得以體現，加之政府的扶持政策，電動汽車產業得到了迅速的發展，社會電動汽車的保有量逐年提升。伴隨當前社會新能源汽車的廣泛使用，也為充電樁產業的發展創造了良好的商機。

三、當前電動汽車充電樁建設問題

現階段電動汽車的數量不斷增多，其充電體驗問題始終是困擾著相關用戶的重要問題，充電體驗影響到電動汽車行業的整體發展。目前國內充電站運營企業魚龍混雜，不少運營商為了獲取政府補貼，不做合理規劃，盲目建設充電站，導致充電站無法為社會電動汽車車主提供充電服務，沒有形成較高的效率商業運營模式。社會上出現大量的僵尸樁，無人管理、無法使用，造成社會資源的浪費。電動汽車充電樁產業經過十余年的發展已經形成國家及行業統一標準，目前國產充電樁基本滿足國內不同品牌的車輛和車型充電需求。但是由于充電站的運營和管理上存在的問題，導致充電樁使用體驗差， 具體體現如下（：1）找不到充電樁：缺少必要的運營平臺及移動應用，導致車主無法通過移動應用查找充電樁（；2）充電樁故障：不少充電站的充電樁處于故障狀態，沒有得到及時的維修和標記，車主找到充電樁后無法使用（；3）充電車被占用：由于對充電車位缺乏管理方法，經常出現燃油車占用充電車位的問題，導致電動汽車車主有充電需求而無法充電。

四、電動汽車充電站分類及結構配置

1、電動汽車充電站的分類

充電站可根據規模數量、類型、用途及布置位置等進行分類。按建設規模分為：大型充電站、中型充電站、小型充電站等；按類型分為：公共運營充電站及專用充電站；按分布位置分為：高速公路充電站、城市集中充電站、商業綜合體充電站、社區充電站、城市離散充電站等

2、電動汽車充電站的結構配置

雖然電動汽車充電站的分類方式不同，但是充電站的基本結構和配置是相似的。充電站結構主要包括：（1）充電設施部分，主要是充電樁及附屬部分（2）配電系統部分，主要是為充電樁提供電源的配電設施及附屬設施；（3）安防部分，主要是視頻監控（4）消防部分，主要是消防設施。

五、充電站供電電源接入要求

在進行充電站電源的選擇上，應結合本地區配電網建設及本地區較大負荷預測相結合考。如較大用電負荷、較大高峰負荷預測、用戶報裝容量、供電半徑等,多方綜合選出電源點。

1、充電站供電電源接入要求

（1）屬于二級電力用戶的充電站宜由兩回路中壓供電電源供電，兩回路中壓供電電源宜引自不同變電站，也可引自同一變電站的不同母線段。每回供電線路應能滿足百分之一百用電負荷的供電要求。（2）屬于三級電力用戶的充電站由單回路中壓供電電源供電。（3）充電站應采用10kV電壓等級供電。（4） 交流充電樁應采用380V或220V電壓等級供電。

2、充電站配電變壓器的配置原則

（1）變壓器應采用節能環保的箱式變壓器。（2）在滿足消防條件下，宜優先選用油浸式變壓器。（3）單臺變壓器的額定容量不宜大于160 0kVA。（4）變壓器的負載率取百分之八十，此時變壓器運行效率較高。

3、充電站及充電樁電源導線的選擇

由于不同充電站的負荷容量不同，電源導線的選擇要根據充電站的負荷進行選著，錯誤的選擇會導致電源導線橫截面偏小，充電電流強度較大，導線無法承受其沖擊，造成導線超載引起的火災等事故。

六、充電樁負荷接入對配電網影響及應對措施

1、負荷接入對配電網影響

對電網運行可靠行性的影響。由于電動汽車充電機具有非線性的負荷特性，單個充電樁工作電流時，對網影響較小，但當大規模電動汽車隨機接入電網充電，尤其在峰值時的大規模接入導致電網符合激增，造成電網過載運行，可能會影響電力系統的安穩與可靠運行。

對電網電能質量的影響。電動汽車在充電時產生大量的諧波， 危害電網的電能質量；大量單項電源的充電樁接入，如果電源接入設計不合理，產生電壓的三相不平衡，對配電網影響較大。

2、相關應對措施

（1）充電站申請專用變，根據充電站建設規模到供電公司申請專用負荷，在享受政策補貼的同時，避免過載現象。（2）對充電站配電系統加裝無功補償及有源濾波設備，降低電動汽車充電對電網電能質量的影響。（ 3） 合理規劃、合理設計，保證充電站運行的安穩，降低充電站運營對電網的影響。（4）加大清潔能源的接入，充分利用區域能源優勢，在分布式光伏發電及風力發電的豐富的地區，充電站易接入分布式電源，提高清潔能源的利用率，同時降低電網的負擔。

七、安科瑞充電樁運營管理平臺

1、系統架構

安科瑞Acrelcloud-充電樁收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；而用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統發起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。

充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯網，配合加密技術和秘鑰分發技術，基于TCP/IP的數據交互協議，與云端進行直連。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，具體功能如下：

資源管理：充電站檔案管理，充電樁檔案管理，用戶檔案管理，充電樁運行監測，充電樁異常交易監測。

交易結算：充電價格策略管理，預收費管理，賬單管理，營收和財務相關報表

用戶管理：用戶注冊，用戶登錄，用戶帳戶管理，消息管理

充電服務：充電設施搜索，充電設施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結算，導航等

微信小程序：掃碼充電，賬單支付等功能

數據服務：數據采集，短信提醒，數據存儲和解析

變壓器監控：監控充電站變壓器負荷，每個充電站配備一塊ARCM300T無線表，超負荷時系統自動對充電樁的進行調度管理，即當負荷超過百分之五十時，系統會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當變壓器負荷超過百分之八十時，系統將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。

2、平臺功能

2.1平臺登錄

 在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。

2.2平臺首頁

平臺首頁總覽每天的開戶數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時長，累計的開戶數、充值金額、充電金額、充電度數、充電次數、充電時長，以及相應的環比增長和同比增長以及樁、站分布地圖導航、本月充電統計。

2.3實時監控

l 充電站監控

 充電站監控頁面監視用戶充電槍總數、正在充電的槍數、空閑槍數、插槍數量、故障槍數量等，匯總了用戶擁有各樁的當日充電總次數、總電量、總時長，進行負荷限制、故障查詢。

l 充電槍監控

充電樁監控頁面充電槍的基本信息、今日充電電量、今日充電次數、今日充電時長和累計充電電量、累計充電次數、累計充電時長等、充電電壓電流等參數。

2.4微信小程序

l 搜索與使用

微信小程序可以通過掃描二維碼和微信文字搜索找到，點擊后可以加入到小程序列表，如下圖所示

l 授權登錄界面

用戶通過搜索或者掃碼等途徑初次打開小程序時，會進入這個頁面，需要用戶授權登錄才可以進入小程序主功能頁面，如圖所示：

l 主功能頁

初次進入主功能頁時需要授權定位才可以使用地圖相關功能，在地圖上查看到當前所在區域的充電站，查看充電站信息，可以進行掃碼充電操作，地圖導航等。

l 充電

掃描充電槍上的二維碼，如果當前充電樁可用即可進入充電選擇頁面，可以查看到當前的充電站名稱、充電槍名稱，以及當前的賬戶余額，電價和預計可充電量等數據，還可以查看當前賬戶的歷史充電記錄。充電方式分為按時間充電、按金額充電、按電量充電這三種方式。充電結束可以進進行評價。

l 個人信息

個人信息可以顯示當前登錄賬號的昵稱和余額，同時包括、充值、充值記錄查詢、賬單查詢、充電記錄查詢、設置支付密碼等功能

3、硬件配置

3.1平臺服務器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）

若客戶自己租用阿里云服務器，服務器配置根據充電槍點數的不同，分別如下：

3.2現場推薦硬件配置清單：

八、結束語

電動汽車充電車站作為為電動汽車供應能源的基礎設施，其規劃、建設的合理性、便利性都是電動汽車產業發展與普及的關鍵。政府部門增加對產業的監管及扶持、設計單位加強電動汽車充電站規劃設計的合理性、設備制造企業加大技術研發的力度、充電站運營商提高運營管理水平，都有利于促進電動汽車行業及電動汽車充電樁產業的長期健康發展。

參考文獻

[1] 馮立艷.電動汽車充電站規劃方法及運營模式研究[J].內燃機與配件,2011(15).

[2] 喬仕剛.電動汽車充電站結構與接入電源探討

[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版