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淺聊電動汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

瀏覽次數(shù):139更新時間:2024-10-11

 

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要: 隨著全球?qū)Νh(huán)境保護的日益重視以及電動汽車技術(shù)的不斷發(fā)展,電動汽車充電站的建設(shè)成為推動電動汽車普及的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文深入探討了電動汽車充電站電氣系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用,包括電氣系統(tǒng)的組成、設(shè)計原則、關(guān)鍵設(shè)備選型以及安全防護等方面,旨在為電動汽車充電站的建設(shè)提供理論參考和實踐指導(dǎo)。

一、引言
在全球能源危機和環(huán)境污染的雙重壓力下,電動汽車作為一種綠色、環(huán)保的交通工具,正逐漸成為未來交通的發(fā)展方向。然而,電動汽車的普及離不開完善的充電設(shè)施。電動汽車充電站作為電動汽車的能量補給站,其電氣系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用直接關(guān)系到充電的效率、安全性和可靠性。
二、電動汽車充電站電氣系統(tǒng)組成
(一)電源系統(tǒng)
電源系統(tǒng)是充電站電氣系統(tǒng)的核心部分,主要包括外部供電線路和站內(nèi)變壓器。外部供電線路一般采用高壓輸電線路,將電力從電網(wǎng)輸送到充電站。站內(nèi)變壓器則將高壓電轉(zhuǎn)換為適合充電設(shè)備使用的低壓電。
(二)充電設(shè)備
充電設(shè)備是電動汽車充電站的關(guān)鍵設(shè)備,主要包括充電樁和充電堆。充電樁一般分為交流充電樁和直流充電樁兩種。交流充電樁輸出功率較小,適用于小型電動汽車的慢速充電;直流充電樁輸出功率較大,適用于大型電動汽車的快速充電。充電堆則是由多個充電樁組成的集中式充電設(shè)備,可以同時為多輛電動汽車充電。
(三)監(jiān)控系統(tǒng)
監(jiān)控系統(tǒng)主要用于對充電站的電氣設(shè)備進行實時監(jiān)測和控制,包括充電設(shè)備的運行狀態(tài)、電量計量、計費管理等。監(jiān)控系統(tǒng)還可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和故障診斷,提高充電站的運行管理效率。
(四)配電系統(tǒng)
配電系統(tǒng)主要負責(zé)將電源系統(tǒng)提供的電力分配到各個充電設(shè)備和其他用電設(shè)備。配電系統(tǒng)一般包括配電柜、電纜橋架等設(shè)備。
三、電動汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計原則
(一)安全性原則
安全性是電動汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計的首要原則。在設(shè)計過程中,應(yīng)充分考慮電氣設(shè)備的絕緣性能、接地保護、過流保護、過壓保護等安全措施,確保充電過程的安全可靠。
(二)可靠性原則
可靠性是電動汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計的重要原則。在設(shè)計過程中,應(yīng)選用質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定的電氣設(shè)備,并合理設(shè)計電氣系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
(三)高效性原則
高效性是電動汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計的追求目標(biāo)。在設(shè)計過程中,應(yīng)選用高效節(jié)能的電氣設(shè)備,并合理設(shè)計電氣系統(tǒng)的功率因數(shù)補償、諧波治理等措施,提高系統(tǒng)的能源利用效率。
(四)兼容性原則
兼容性是電動汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計的基本要求。在設(shè)計過程中,應(yīng)充分考慮不同類型電動汽車的充電需求,選用兼容性強的充電設(shè)備,并遵循相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范,確保充電站能夠為不同品牌、不同型號的電動汽車提供充電服務(wù)。
四、電動汽車充電站關(guān)鍵設(shè)備選型
(一)充電樁選型
  1. 輸出功率
    根據(jù)電動汽車的電池容量和充電需求,選擇合適輸出功率的充電樁。一般來說,小型電動汽車可以選擇輸出功率為 7kW 左右的交流充電樁,大型電動汽車可以選擇輸出功率為 60kW 以上的直流充電樁。

  2. 充電接口
    充電樁的充電接口應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn),并與電動汽車的充電接口相匹配。目前,我國電動汽車充電接口主要有 GB/T 20234 標(biāo)準(zhǔn)和 CCS 標(biāo)準(zhǔn)兩種。

  3. 防護等級
    充電樁應(yīng)具有良好的防護等級,能夠適應(yīng)不同的環(huán)境條件。一般來說,充電樁的防護等級應(yīng)不低于 IP54。

  4. 功能特點
    充電樁應(yīng)具備電量計量、計費管理、遠程監(jiān)控等功能,方便用戶使用和管理。

(二)變壓器選型
  1. 容量選擇
    根據(jù)充電站的規(guī)劃容量和負荷特性,選擇合適容量的變壓器。一般來說,變壓器的容量應(yīng)略大于充電站的最大負荷需求。

  2. 電壓等級
    變壓器的電壓等級應(yīng)與外部供電線路的電壓等級相匹配,并滿足充電站內(nèi)部用電設(shè)備的電壓要求。

  3. 節(jié)能性能
    選擇節(jié)能性能好的變壓器,降低變壓器的損耗,提高能源利用效率。

(三)監(jiān)控系統(tǒng)選型
  1. 功能要求
    監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備實時監(jiān)測、遠程控制、故障診斷、數(shù)據(jù)存儲等功能,能夠滿足充電站的運行管理需求。

  2. 通信方式
    監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)支持多種通信方式,如以太網(wǎng)、GPRS、4G 等,以便實現(xiàn)遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸。

  3. 可靠性和穩(wěn)定性
    監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有高可靠性和穩(wěn)定性,能夠在惡劣的環(huán)境條件下正常運行。

五、充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計解決方案

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)定可靠的運營平臺管理系統(tǒng),以提升用戶體驗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、靈活擴展和數(shù)據(jù)統(tǒng)計等特點,能夠為充電站提供高效便捷的充電服務(wù)。

淺聊電動汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

圖1系統(tǒng)設(shè)計圖

 

淺聊電動汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

圖2 平臺結(jié)構(gòu)圖

充電運營管理平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng),可以實現(xiàn)對充電樁的監(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,避免在充電站排隊等待的情況,同時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。通過平臺可對充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進行實時監(jiān)控,及時發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進行控制和管理,確保充電樁在合理的功率范圍內(nèi)充電,避免對電網(wǎng)造成過大的負荷。

六、安科瑞充電樁云平臺具體的功能

平臺除了對充電樁的監(jiān)控外,還對充電站的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進行集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理,提高充電站的運行可靠性,降低運營成本,平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

淺聊電動汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

圖2 充電樁運營管理平臺系統(tǒng)架構(gòu)

大屏顯示:展示充電站設(shè)備統(tǒng)計、使用率排行、運營統(tǒng)計圖表、節(jié)碳量統(tǒng)計等數(shù)據(jù)。

淺聊電動汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

圖3 大屏展示界面

站點監(jiān)控:顯示設(shè)備實時狀態(tài)、設(shè)備列表、設(shè)備日志、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計等功能。

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圖4 站點監(jiān)控界面

設(shè)備監(jiān)控:顯示設(shè)備實時信息、配套設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備實時曲線、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線等。

淺聊電動汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

圖5 設(shè)備監(jiān)控界面

運營趨勢統(tǒng)計:顯示運營信息查詢、站點對比曲線、日月年報表、站點對比列表等功能。

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圖6 運營趨勢界面

收益查詢:提供收益匯總、實際收益報表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。

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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、故障趨勢分析、故障類型餅圖等功能。

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圖8 故障分析界面

訂單記錄:提供實時/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導(dǎo)出、運營商應(yīng)收信息、充電明細、交易流水查詢、充值余額明細等功能。

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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、智能運營管理的市場需求。實現(xiàn)對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補給,同時為提高公共充電樁的效率和實用性,具有有智能監(jiān)測:充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能;智能計量:輸出配置智能電能表,進行充電計量,具備完善的通信功能;云平臺:具備連接云平臺的功能,可以實現(xiàn)實時監(jiān)控,財務(wù)報表分析等等;遠程升級:具備完善的通訊功能,可遠程對設(shè)備軟件進行升級;保護功能:具備防雷保護、過載保護、短路保護,漏電保護和接地保護等功能;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)品的型號和技術(shù)參數(shù)。

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八、現(xiàn)場圖片

 

淺聊電動汽車充電站電氣系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

 

九、結(jié)論
電動汽車充電站電氣系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用是推動電動汽車普及的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在設(shè)計過程中,應(yīng)遵循安全性、可靠性、高效性和兼容性原則,合理選擇關(guān)鍵設(shè)備,并設(shè)置完善的安全防護措施。通過不斷優(yōu)化電氣系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用,提高充電站的充電效率和服務(wù)質(zhì)量,為電動汽車的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。同時,隨著電動汽車技術(shù)的不斷進步和市場需求的不斷增長,電動汽車充電站電氣系統(tǒng)也將不斷創(chuàng)新和發(fā)展,為實現(xiàn)綠色交通和可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻

參考文獻:

[1]蔡海青代偉趙靜怡王城張志杰李書勇.基于多參數(shù)規(guī)劃的電動汽車充電站有效容量評估方法[J].中國電力,2022,55(11):175-183.

[2]盧慧,謝開貴,邵常政,等,考慮燃油車和電動汽車動態(tài)混合交通流的電動汽車充電站規(guī)劃[J].高電壓技術(shù),2023,49(3):10-11.

[3]張端鴻、史一煒、馮冬涵、周云、李恒杰,含多類型充電設(shè)施的城市電動汽車充電站群協(xié)同規(guī)劃方法[J].電測與儀表,2020,57(20):7

作者介紹:

張繼冬,男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。

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