浅谈充电站及充电桩设计

杨思敏

Yangsimin

（CHINASOUTHWESTARCHITECTURALDESIGNANDRESEARCHINSTITUTECORP，LTD，

Chengdu，610042，China）

摘要：发展新能源汽车是缓解我国能源和环境压力加快汽车产业转型升级、培育新的经济增长点和提升国际竞争优势的战略举措。按国家相关政策的规定，新建住宅小区配建的停车位，应100%建设充电设施或预留建设安装条件。规划红线范围内的供配电设施应预留为满足充电设施接入的新（扩）建变配电房及变压器、高低压开关柜安装位置、电力管线、配电箱、计量表箱、充电设施安装位置等。

关键词：充电站；充电监控系统；电能计量

1充电站

1.1充电站类型

充电站种类上分为公共充电站和专用充电站。其中公共充电站为社会电动汽车服务的充电站，宜按照社会使用的电动汽车类型进行配置；而专用充电站：为特定范围的专用电动汽车设置的充电站宜按照相应使用的电动汽车类型进行配置。

在选址上由于电动汽车使用的普及有一个过程，公共充电站的选址定点应结合地区建设规划和路网规划，以网点总体布局规划为宏观控制依据，经过对布局网点及其周围地区规划选址方案的比较，确定网点设置用地。而专用充电站应考虑新建住宅初期预留建设安装条件，小区供电电源主干线的容量满足所有用电需求（包括100%充电装置预留需求），一次建成，避免浪费。已建成小区停车场增设充电设施时，宜在专门区域设置充电停车位，集中设置充电设施和计量表箱。

1.2充电站组成和功能

1.1.1充电站主要由非车载充电机、交流充电桩、供配电设施、电气模块、监控装置等组成。由充电站规模不同，其内充电桩通常以成组的型式进行设置，以提高其利用率。根据目前电动汽车常规充电的数据资料，一般以20~40辆电动汽车来配置一个充电站，这种配置是考虑充分利用晚间谷电进行充电，缺点是充电设备利用率低。而据目前电动汽车快速充电的数据资料，一般以同时向8辆电动汽车充电来配置一个充电站。

1.1.2非车载充电机输出直流电压选择应根据电动汽车蓄电池组的特性及数量确定车载充电机的最高充电电压。其应该具备下列功能：1充电机应具有判断其与电动汽车是否正确连接的功能，当检测到充电接口连接异常时，必须立即停止充电；2非车载充电机应具有待机、充电、充满等状态指示的功能，应能够显示输出电压、输出电流、点能量等信息，发生故障时应有相应的告警信息；3非车载充电机应具有实现手动输入的功能，以便对非车载充电机参数进行设定；4非车载充电机应具备交流输入过欠压保护、交流输入过流保护、直流输出过压保护、直流输出过流保护、内部过温保护等功能；5非车载充电机应具备本地和远方紧急停机功能紧急停机后系统应能手动复；6非车载充电机应具与电池管理系统通信的功能用于判断充电连接状态获得蓄电池充电参数及充电实时数据；7非车载充电机应具备与充电区监控系统通信的功能用于将非车载充电机状态及充电参数上传到产时区监控系统并接收来自监控系统的指令。

1.1.2交流充电桩供电电源采用220V/380V交流电压，额定电流不宜大于32A。其应该具备下列功能：1交流充电桩应具有为电动汽车车载充电机提供安全可靠的交流电源的能力应配置交流电能表对输出电能进行计量；2交流充电桩应具备与上级监控管理系统的通信接口；3交流充电桩的防护等级室内IP32、室外IP54。

1.3充电站电气部分

1.3.1负荷及负荷等级充电站主要用电负荷包括充电机、监控装置、通风装置、站内其他动力设备及照明等

1.3.2根据GB50052-2009和《关于加强重要电力用户供电电源及自备应急电源配置监督管理的意见》（电监安全[2008]23号）中对电力用户性质划分的有关规定，按照充电站在经济社会中占有的重要程度，划分为下列两类电力用户：

a）在政治上具有重大影响，或中断供电将对社会公共交通产生较大影响，在一定范围内造成社会公共次序严重混乱、造成企事业单位较大经济损失的充电站属二级电力用户；

b）不属于二级电力用户的其他充电站为三级电力用户。

2充电监控系统

2.1充电站监控系统由网元层、站级监控层和网络管理层组成。

2.2监控系统的功能：监控系统将充电站的充电机、充电车辆、配电设备、谐波监测、视频监视、火灾自动报警及站内其他设备的状态信息、参数配置信息、充电过程实时信息等进行集成，应用微机及网络通信技术，构成完整的自动化及管理系统，实现站内设备的监视、保护、控制、管理和事故情况下的紧急处理；建筑电动汽车充电设施监控系统的设计应符合《智能建筑设计标准》GB50314-2015的有关规定。

2.3建筑电动汽车充电设备的自动计量、计费及远传系统宜与相关管理部门系统联网。

2.4充电设施监控系统的控制室宜纳入民用建筑物业管理综合信息平台进行设计可不另设控制室。

2.5监控系统的服务器、工作站宜采用不间断电源装置UPS供电宜与物业管理综合信息平台的不间断电源装置共用。

2.6充电设施网络通信系统的设计应符合《综合布线系统工程设计规范》GB50311-2016的有关规定。

2.7布线系统应为开放式网络拓扑结构应能支持数据、图像等信息的传递。

2.8司隔层网络通信结构应采用以太网或CAN网结构连接。部分设备也可采用RS485等串行接口方式连接。

2.9控制层和间隔层之间及控制层各主机之间网络通信结构应采用以太网连接。

2.10监控系统应预留以太网或无线公网接口以实现与各类上级监控管理系统交换数据。

2.11监控系统的信号传输线路SPD（浪涌保护器）应根据线路工作频率、传输介质、传输速度、工作电压、接口形式、阻抗特性等参数，选用电压驻波比和插入损耗小的适配的产品，并应符合《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008的相关规定。

3电能计量

3.1当电动汽车充电基础设施安装容量大于250KW时，宜设置充电装置专用变压器，该变压器计入住宅用电高压总计量。

3.2根据国家相关规定，电动汽车充电装置用电按住宅电价计费，因此充电装置专用变压器电源应由住宅用电高压电源段引来并计入住宅用电高压总计量。

充电设施专用变压器容量可按以下公式计算：

SΣ>Kt•Kx•Cn•（Kn•Pn+Km•Pm）/（η•cosφ）

SΣ－变压器总安装容量（kVA）；

η－变压器负载率，取0.70-0.75；

cosφ－补偿后功率因数，取0.95；

Pn－交流慢充充电桩安装功率，取7kW；

Pm－直流快充充电桩安装功率，取30kW；

Kn－慢充停车位配置数量比例系数（即，实际慢充停车位数量／小区规划停车位数量），近期系数建议为0.1~0.20；

Km－快充停车位配置数量比例系数（即，实际快充停车位数量／小区规划停车位数量，近期系数建议为0.01~0.02；

Kx－充电桩需要系数，充电桩数量（慢充＋快充）5-10台，取0.75-0.85、10-50台，取0.55-0.65、50台以上，取0.4~0.45；

Kt－充电桩同时使用系数，充电桩数量（慢充＋快充）5-50台，取0.85-0.90；50个以上，取0.6-0.1。

专用变压器宜选用D，yn11接线组别的配电变压器，低压侧宜设置滤波装置。

3.3新建住宅电动汽车专用充电装置设置的区域配电箱及末端分配电箱尽量安装在配电间内或嵌入墙体暗装，避免对车辆通行等造成影响。

区域配电箱和末端分配电箱及管线设计有三种形式：第一种形式：可按100%配置设计安装到位；第二种形式：可按10%~20%配置设计安装到位（区域配电柜一末端配电箱一充电桩），其它80%~90%仅考虑配电线路路由及安装条件；第三种形式：可按10%~20%配置区域配电柜设计安装到位，末端配电箱不安装，区域配电柜直接供电至充电桩，其它80%~90%仅考虑配电线路路由及安装条件。

3.4电测量装置和各类电能计量装置准确度要求应符合GB/T50063-2008和DL/T5137-2008的规定并且表计的测量范围和电流互感器变比的宜选择在额定运行时标度尺的2/3左右处。测量和计量表计的设置见表1。

表1测量和计量表计配置表

注1：电流表宜三相配置。

注2：电压表按低压母线设置，能够通过转换开关测量三相线电压、相电压。