電動汽車充換電設施接入電網典型模式研究

林慧勍

摘 要：本文結合當前電動汽車及充換電設施的發展現狀，分析了充換電設施接入配電網帶來的影響，充換電設施接入配電網的技術要求，提出了電動汽車充換電設施接入電網的典型模式。

關鍵詞：新能源；充換電設施；配電網；接線結構

中圖分類號：U492 文獻標識碼：A

0.前言

目前，隨著新能源技術的發展和普及，電動汽車逐漸進入市場推廣應用。日本、歐美等發達已經將電動車的發展納入到能源戰略高度。我們國家也緊跟時代的步伐，國務院已經明確提出全面發展新能源汽車及其基礎設施配套建設的政策，對于電網公司而言，充換電設施的規劃建設成為當前的重點熱點工作。下面通過分析電動汽車及其充換電設施的發展現狀，充換電設施接入電網的技術要求，重點對常用的典型連接模式進行了討論，旨在為電動汽車充換電設施接入電網的規劃建設提供一些參考。

1.電動汽車及充換電設施發展現狀

電動汽車是利用電能取代傳統的不可再生能源的革命性科學技術，隨著技術的不斷成熟發展，目前成為全球各國持續關注的熱點，電動汽車處于全球化的快速發展階段，其中歐美發達國家和日本較為領先。

國外的電動汽車主要是電動乘用車，美日歐的公共領域充換電設施中，交直流的比例大約是9：1，主要是交流慢充的形式。目前，在我國電動汽車主要應用在出租、公交等公共交通領域，充電方式以慢充為主，快充為輔的形式相互補充。據統計我國現已投運充換電站 472座、充電樁 2.5萬個，交直流的比例同樣約為 9：1。我國政府提出到2020 年電動汽車生產量達到500萬輛的目標，根據相關部門的專業預測，要實現這一目標需投資超過1800 億元，充換電設施的負荷增量將會超過1800 萬kW，相應配套的公共電網改擴建工程，需投資大概600 億元。充換電設施的建設對電網建設帶來了嚴峻的挑戰，同時給充換電的發展帶來了巨大的商機，目前國家出臺了很多優惠政策，電網公司要充分利用好政策紅利，加快充電設施網絡的規劃建設，建成一個科學合理、切合經濟發展的充換電設施網絡，為我國電動汽車行業的發展提供堅實的基礎。

2.充換電設施接入電網的技術要求

2.1 電壓和用戶等級

根據相關規定，充換電機的額定交流電壓輸入：單相 220 V 、三相380 V；額定輸入電流為：16 A，32 A，63 A，125 A，250 A。一般來說，具有重大的經濟政治軍事意義的充換電設施，可以作為二級重要用戶，其余則為普通用戶。二級重要用戶充換電設施建議采用雙回路供電，一般用戶的充換電設施建議采用單回線路供電。

2.2 供電電源和設備選擇

充換電設施電源的設置需要綜合考慮用戶性質、供電容量、地理環境等因素，供電能力既要滿足設備要求，要求符合電網安全穩定運行的條件，避免線路和變壓器重載、過載運行。

2.3 保證電能質量

充換電設施要嚴格控制諧波電壓、電流，對諧波和無功電流采取補償措施，提供合格的電能質量。另外，需要滿足用電電壓、頻率等要求，尤其是低壓 220V、380V接入的設備，確保三相平衡。

3.電動汽車充換電設施接入電網的典型模式

3.1接入10kV充換電開關站

一般而言，供電管理企業主要根據用戶的重要等級確定充換電開關站接入電網的方式，電動車充換電設施可以通過10kV環網開關柜、10kV電纜分接箱接入10kV配網線路，或者直接接入10kV配網線路。

按照供用電相關的規定，當充換電開關站的總容量小于6000 kVA時，一般選擇接入配電網10kV線路的電纜分接箱、高壓開關柜等；當充換電開關站的容量大于或者等于6000kVA 時，需要進行專家論證，進行技術經濟等指標比較，經過綜合論證考慮后，由用戶和供電管理企業來確定是否采用專線直供的方式接入電網。充換電站接入10kV線路的典型接入方式如圖1所示。

當充換電設施的容量足夠大，如電動公交車的充電站一般通過專線接入，這種接線方式下，一條10kV線路專門對1個充換電開關站進行供電，與其他用戶獨立，有利于用戶的的管理與維護，但是投入建設成本大。針對評估級別是二級重要的用戶，如涉及軍事、醫療、國家安全等，其充換電設施對于供電的可靠性要求極高，可以通過10kV雙回路、雙電源的方式接入（雙回路、雙回路雙電源接入方式是指由雙回10kV供電線路對同一個充換電開關站供電，雙電源接入方式是指分別來自兩個不同變電站，或者來自同一變電站不同母線作為電源，向同一個充換電開關站供電）。

3.2接入220V/380V低壓網絡

根據電動汽車充換電設施的額定輸入電壓，其接入電網的方式有所不同：對于220V的充換電設施，通常接入220V低壓配電箱；額定電壓是380V的充換電設施，適合連接到380V低壓線路或者配電變壓器的低壓母線側。一般來說，充換電設施采用放射式或者樹干式的結構連接到配電低壓網絡。

放射式連接結構是指各個充換電設施獨立接入配電變壓器的低壓側，采用這種結構，各路低壓出線之間不受影響，可以進行獨立維護檢修管理，供電可靠比較高，適合功率較大的單臺充換電設備或者分布獨立的設備；樹干式連接結構指的是多個充換電設施通過低壓配電箱連接到220V/380V低壓網絡，這種結構整齊劃一，便于統一管理，通常適用在集中分布，排列布局整齊的設備，例如停車場的充換電設施。充換電設施 220/380V 網絡樹干式接線結構如圖2所示。

結語

隨著社會經濟的高速發展，石油、天然氣等不可再生能源需求量不斷增大，廢氣排放等對環境的影響巨大，汽車行業尤甚。市場上主要有油電混合汽車和純電動汽車兩大類，作為一種清潔能源為動力的汽車，具有污染少，環境友好的特點已廣泛應用在市場上，電動汽車的充換電設施接入電網的方式涉及到電網穩定，其技術要求和接線規需要重點的規劃建設，電網公司要確保充換電設施正常運行的前提下，做到電能利用的最大化。

參考文獻

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