電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)初探

王毓林

摘 要:根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)電動(dòng)汽車充電設(shè)施典型設(shè)計(jì),以國(guó)網(wǎng)公司“換電為主,插充為輔,集中充電,統(tǒng)一配送”的電動(dòng)汽車充換設(shè)施的建設(shè)方針為指導(dǎo),列出了站址選擇原則,供配電系統(tǒng),充換電系統(tǒng),綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞:電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)構(gòu)思技術(shù)方案

中圖分類號(hào):TM910 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)07(c)-0047-01

1 電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)依據(jù)

以《國(guó)家電網(wǎng)公司電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)指導(dǎo)意見》和《國(guó)家電網(wǎng)公司電動(dòng)汽車充電設(shè)施典型設(shè)計(jì)》為指導(dǎo),以電動(dòng)車國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),國(guó)家電網(wǎng)公司電動(dòng)汽車充換電站相關(guān)的6項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)規(guī)范文件為建設(shè)依據(jù),以電動(dòng)汽車市場(chǎng)需求發(fā)展為導(dǎo)向,采用模塊化設(shè)計(jì)方法,充分體現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展性和開放性,以標(biāo)準(zhǔn)化、通用化為工程實(shí)施原則,為今后充電機(jī)推廣使用奠定基礎(chǔ)。

2 設(shè)計(jì)構(gòu)思

電動(dòng)汽車充電站系統(tǒng)主要組成部分:

(1)供配電系統(tǒng):供配電系統(tǒng)主要為充電設(shè)備提供電源,主要由一次設(shè)備(包括開關(guān)、變壓器及線路等)和二次設(shè)備(包括監(jiān)測(cè)、保護(hù)和控制裝置等)組成。

(2)充換電系統(tǒng):充換電系統(tǒng)是整個(gè)充換站的核心部分,主要為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)安全自動(dòng)的充滿電。主要包括充電樁、充電機(jī)、計(jì)費(fèi)裝置、電池更換設(shè)備等。

(3)綜合監(jiān)控系統(tǒng):監(jiān)控系統(tǒng)是充換站安全高效運(yùn)行的保證,它實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)充換站的監(jiān)控、調(diào)度和管理,主要包括充換電監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、配電監(jiān)控系統(tǒng)、安保監(jiān)視系統(tǒng)。

(4)配套設(shè)施:充換電站配套設(shè)施包括照明設(shè)備、溫控系統(tǒng)、消防設(shè)施、自助交易終端、電池維護(hù)設(shè)備等。

3主要技術(shù)方案

3.1 站址選擇依據(jù)

站址應(yīng)位于經(jīng)濟(jì)發(fā)展重區(qū),綜合考慮行車線路進(jìn)出走廊,負(fù)荷位置,站用電源,交通運(yùn)輸,土地用途等多種元素,并符合市區(qū)土地利用總體規(guī)劃。站址規(guī)劃區(qū)內(nèi)公用服務(wù)設(shè)施齊全,建設(shè)后將利用就近的生活,給排水,防洪的設(shè)施和其最終規(guī)模的統(tǒng)籌規(guī)劃。

3.2 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)指導(dǎo)意見》的要求,大型充換電站進(jìn)線電源采用10kV雙路供電。

電動(dòng)汽車充電設(shè)備屬于諧波源負(fù)荷,為確保電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,需采取諧波電流的措施10kV每段母線配置一套有源濾波器(APF),APF是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的電力電子裝置,它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償,。電動(dòng)汽車充換電站有源濾波器(APF)容量的大小,是由電動(dòng)汽車充換電站總體充電機(jī)容量大小所決定的。

3.3 充換電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.3.1 整車充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整車充電系統(tǒng)主要針對(duì)未來(lái)市區(qū)電動(dòng)公交和其它中型車輛等的整車充電。一般情況下整車充電采用慢速充電方式進(jìn)行充電,即按0.4C(C是電池容量)的充電電流充電,充電時(shí)間為3～4h(按深度放電后的再充滿電的最長(zhǎng)時(shí)間計(jì)算),根據(jù)以上原則,選擇充電機(jī)充電電流為150A。

配置200kW(輸出電壓范圍:DC350-700V;額定輸出電流:300A)分體式直流充電機(jī),對(duì)大型車輛進(jìn)行整車充電;配置105kW(輸出電壓范圍:DC350-700V;額定輸出電流:150A)分體式直流充電機(jī),對(duì)中型車輛進(jìn)行整車充電;配置40kW(輸出電壓范圍:DC250-500V;額定輸出電流:80A)分體式直流充電機(jī),對(duì)小型車輛進(jìn)行整車充電,配置7kW(220V/32A)交流充電樁對(duì)車輛進(jìn)行充電。

充電機(jī)采用分體式,分體式充電機(jī)指交直流功率變換和直流輸出控制兩部分分立為兩個(gè)單體的形式,它們之間通過(guò)電纜連接組成一套完整的充電機(jī)。

3.3.2 電池更換系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電池更換系統(tǒng)是電池充換站的核心組成部分,由電池箱、電池充電架、換電設(shè)備等組成。電池箱是指由若干單體電池、箱體、電池管理系統(tǒng)及相關(guān)安裝結(jié)構(gòu)件(設(shè)備)等組成的成組電池,具備符合標(biāo)準(zhǔn)的電池箱結(jié)構(gòu)、電池箱監(jiān)控設(shè)備(電池電壓、內(nèi)阻、溫度、充放電電量、電池箱身份識(shí)別、充放電過(guò)程管理等)、電池箱接插件、電池箱環(huán)控設(shè)備等。電池充電架由若干充電單元組成,每個(gè)充電單元由若干充電機(jī)、電池組及電池管理系統(tǒng)、煙霧傳感器、電池存儲(chǔ)架(和快速更換系統(tǒng)匹配)等組成。換電設(shè)備指針對(duì)不同類型電動(dòng)汽車,適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)電池箱能力的電池更換設(shè)備及其配套附件。具有方便、快捷、準(zhǔn)確更換電池箱的功能。

3.4 綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.4.1 充換站監(jiān)控系統(tǒng)

充換站監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為三層:第一層為充換站中央監(jiān)控管理系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器、監(jiān)控主機(jī)等設(shè)備;第二層為配電監(jiān)控、充電監(jiān)控、煙霧監(jiān)視和視頻監(jiān)視四個(gè)子監(jiān)控系統(tǒng);第三層為現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備。各子監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議與中央監(jiān)控管理系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)充換站的數(shù)據(jù)匯總、統(tǒng)計(jì)、故障顯示及監(jiān)控。

3.4.2 計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

充換電站內(nèi)由用電采集終端負(fù)責(zé)采集各個(gè)關(guān)口電表、直流電表、交流電表的實(shí)時(shí)電量信息,通過(guò)本地工業(yè)以太網(wǎng)與計(jì)費(fèi)工作站通訊,將整個(gè)充換電站的總電量、各充電機(jī)的每次充電電量傳送到后臺(tái)進(jìn)行處理,并把電量和計(jì)費(fèi)信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中;通過(guò)充換電站計(jì)量管理機(jī)完成與用電信息采集系統(tǒng)或上級(jí)監(jiān)控中心的通信,確保上級(jí)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取充換電站內(nèi)的電量信息。

3.4.3 配電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1)保護(hù)部分

10kV進(jìn)線保護(hù):光纖電流差動(dòng)保護(hù),三相一次重合閘,具備三段式過(guò)流保護(hù)功能;分段開關(guān)需配分段保護(hù)裝置,具備三段式過(guò)流保護(hù)功能;10kV電壓并列裝置,具備兩段母線的電壓并列功能;變壓器配變壓器保護(hù)裝置,具備三段式過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、低壓側(cè)零序電流保護(hù)、超溫告警或跳閘、低壓保護(hù)等保護(hù)功能;0.4kV開關(guān)采用開關(guān)自帶的過(guò)流保護(hù)功能。0.4kV側(cè)設(shè)分段備投裝置。

(2)測(cè)控部分

具備配電系統(tǒng)各間隔的電流電壓等電氣參數(shù)的遙測(cè)功能、開關(guān)位置的遙信功能以及重要開關(guān)(10kV開關(guān)、0.4kV進(jìn)線開關(guān)和聯(lián)絡(luò)線開關(guān))的遙控功能。

3.4.4 安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要考慮對(duì)全站主要電氣設(shè)備、關(guān)鍵設(shè)備安裝地點(diǎn)以及周圍環(huán)境進(jìn)行全天候的圖像監(jiān)視,以滿足電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)所需的監(jiān)視設(shè)備關(guān)鍵部位的要求,同時(shí),該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)充換電站安全警衛(wèi)的要求。

主要監(jiān)視范圍及監(jiān)視對(duì)象: 監(jiān)視充換電站區(qū)域內(nèi)場(chǎng)景情況,監(jiān)視充換電站內(nèi)常規(guī)敞開式刀閘的分、合狀態(tài),監(jiān)視充換電站內(nèi)變壓器等重要運(yùn)行設(shè)備的外觀狀態(tài),監(jiān)視充換電站內(nèi)主要室內(nèi)場(chǎng)景情況,并實(shí)現(xiàn)雙向通話;監(jiān)測(cè)充換電站內(nèi)主要室內(nèi)(主控室、設(shè)備室等)溫度、濕度和場(chǎng)地電纜溝的水浸情況;實(shí)現(xiàn)充換電站防盜自動(dòng)監(jiān)控,可進(jìn)行周界、室內(nèi)、門禁的報(bào)警及安全布/撤防;實(shí)現(xiàn)站內(nèi)消防系統(tǒng)報(bào)警聯(lián)動(dòng),并對(duì)消防系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視;實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)等設(shè)備的遠(yuǎn)方狀態(tài)監(jiān)視和控制。

4 結(jié)語(yǔ)

作為國(guó)家的一項(xiàng)節(jié)能、環(huán)保政策,國(guó)家將加大力度推廣新能源汽車進(jìn)入市場(chǎng)化的應(yīng)用,電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)和建設(shè)也日將增多,本文通過(guò)簡(jiǎn)介,使大家了解電動(dòng)汽車充電站的基本組成。隨著更多的電動(dòng)汽車站項(xiàng)目的開始,國(guó)家電網(wǎng)政策及技術(shù)的新生事物,充電站工程建設(shè)將日趨完善。