充換電站蘇滬杭城際互聯方案和工程難點

寇英剛 ，許慶強 ，金勝利 ，江 明

(1.江蘇省電力公司，江蘇 南京 210024；2.無錫供電公司，江蘇 無錫 214000；3.南京供電公司，江蘇 南京 210012)

電動汽車具有顯著的節能減排和環保優勢，發展電動汽車已成為世界各國的共識[1-4]。為保障國家能源安全，減少對石油進口的依賴，我國政府出臺了多項鼓勵政策，全力推動電動汽車產業發展。國家電網公司積極響應國家號召，把推動電動汽車發展作為貫徹國家能源戰略、落實節能減排政策和履行社會責任的重大戰略舉措。截至2011年底，國家電網公司已建成投運200多座充換電站和13000余臺交流充電樁，使我國成為世界上投運充換電設施數量最多的國家。

受電池容量的限制，電動汽車無法滿足長距離行駛和跨省跨市互聯運行的需要，制約了電動汽車的推廣應用和節能減排宣傳效果[5]。為了能實現電動汽車在城際間的互聯互通運行，國家電網公司在2011年初開始在蘇滬杭（蘇州-上海-杭州）高速公路服務區部署建設充換電站，作為我國首個跨省互聯試點工程，也為長三角地區電動汽車充換電服務網絡建設打下堅實基礎。

1 工程總體情況

蘇滬杭電動汽車城際互聯示范工程涉及蘇州、上海和杭州間3條高速公路、5個服務區的9座電動汽車充換電站。

1.1 蘇滬城際高速充換電站布點

蘇州與上海間的主要互聯通道為滬寧高速，該互聯通道的互聯點選在陽澄湖服務區。陽澄湖的南服務區和北服務區相互貫通，且北服務區占地面積大、人流量多、設施齊全，故本互聯點選擇在北服務區建設1座充換電站。為配合蘇滬電動汽車互聯運行的需求，上海將建設嘉定充換電站，蘇州則已建成了鄧蔚路充換電站，陽澄湖服務區和蘇州、上海充換電站之間的距離如圖1所示。

圖1 陽澄湖服務區與蘇州及上海的距離示意圖

1.2 滬杭城際高速充換電站布點

上海與杭州間的主要互聯通道為滬杭高速，該通道的互聯點分別為嘉興服務區和楓涇服務區，每個服務區各建設1對（2座）充換電站。

為配合滬杭電動汽車互聯運行的需求，上海還計劃建設閔行充換電站，杭州計劃建設石橋充換電站，兩服務區和上海、杭州之間的距離如圖2所示。

圖2 服務區與上海及杭州的距離示意圖

1.3 蘇杭城際高速充換電站布點

蘇州與杭州間主要的互聯通道為常臺高速,該通道的互聯點分別為白洋湖服務區和新塍服務區，每個服務區各建設1對（2座）充換電站，兩服務區和蘇州、杭州之間的距離如圖3所示。

圖3 服務區與蘇州及杭州的距離示意圖

國家電網公司統一部署的2011年整個蘇滬杭電動汽車城際互聯示范工程布點如圖4所示，圖中黑色圓點為每座充換電站。

圖4 蘇滬杭城際互聯充換電站布點圖

1.4 服務對象和規模

從國內電動汽車應用情況來看，電動商用車均在半徑較小的區域范圍內示范運行，短期內如要實現城際互聯存在換電次數較多、站點占地面積大、運營模式復雜等困難。另外，在國網系統現有的充換電服務網絡中，針對電動乘用車的充換電設施技術較為成熟，并且已經有了商業化運營基礎。

綜合考慮上述因素，按照國家電網公司“換電為主、插充為輔”的運營模式，結合目前高速公路服務區用地面積及現場溝通情況，確定蘇滬杭城際互聯充換電站以滿足后備箱換電模式電動乘用車的換電需求為主，后續再根據實際需求情況，擴展為適用于多種車型的充換電站。示范工程建成后，短期內在蘇滬杭高速公路服務區充換電需求的電動汽車數量較少，每座站的設計服務能力為50輛/天,并預留擴充空間。

2 充換電站建設方案

江蘇區域內3座高速公路服務區充換電站具有相同的建設規模和設備配置，以陽澄湖服務區充換電站為例進行介紹。

2.1 土建

充換電站綜合用房為單層建筑，建筑面積約200 m2，包含設備區、營業室、監控室和換電工位，站外行車道借用高速公路服務區內部道路。綜合用房體型規整，造型簡潔大方，房外立面采用國網標識的白、綠兩色為主色調，簡潔而又富有變化。

供水采用城市自來水，從服務區給水管網上接入，排水采用分流制排水系統，雨水用污水道收集后排出，生活污水經化糞池處理后排入高速公路服務區污水管道。站內建筑樓頂及主罩棚頂設避雷帶作為防雷保護，并在10kV進線上安裝避雷器。站內各配電裝置室、設備室均設置移動式化學滅火器，電纜敷設采用防火和阻止延燃措施設計。

2.2 配電系統

充換電站采用10kV單電源供電，單母線接線方式，配置1臺250kV·A箱式變壓器，放置在充換電站旁的綠化帶內。高壓柜采用全充氣環網開關柜，額定電流為630 A，分斷能力為20 kA。0.4kV側配置有源濾波設備一套,以消除電池充電過程中產生的諧波。

2.3 充換電系統

充換電站內配置2個電池倉，每個電池倉含20箱電池，滿足電動汽車動力電池存放、運輸的需求。站內同時配置2個充電機倉，每個充電機倉含4 kW分箱式充電機20臺，用于對電池倉內的整箱電池進行充電。換電部分配置半自動換電設備1套，換電手推小車2輛。

2.4 監控系統

全站設置監控系統一套，主要包括：充換電監控系統、配電監控系統、安防系統及通信管理機等[6-9]。

2.4.1 充換電監控系統

實現對充電倉充電設備、電池箱庫存以及更換電池等情況進行監控。充電倉充電設備監控信息包括該站所有模塊充電機的運行數據：充電模式、運行狀態、輸出電壓、輸出電流、輸出有功功率、連接的充電電池組中最高的溫度、電池總電壓等。充電架和充電倉的監控系統圖如圖5和圖6所示。

圖6 充電倉監控系統圖

2.4.2 配電監控系統

配置配電監控系統一套，負責實現充換電站配電系統的保護與測控功能，通過通信管理機與充換電站監控后臺實現雙向數據交換。配電設備監控界面如圖7所示。

圖7 配電設備監控圖

2.4.3 安防系統

全站設置一套由視頻監控實現的綜合安全防范系統（包括消防、門禁和周界安全監控），通過通信管理機來獲取配電監控系統及充電機的相關告警信息，用以完成視頻聯動監控。安防系統監控圖如圖8所示。

圖8 安防系統監控圖

2.4.4 通信管理機

配置通信管理機一套，負責配電監控系統、充換電站后臺監控、安防系統、計量計費系統及充電機之間的數據交換；負責向安防系統轉發報警信號實現視頻監控聯動；負責向充換電站上級監控系統轉發本站相關信息。

2.4.5 對時系統

在視頻監控柜上配置GPS對時系統一套，以滿足站內監控系統的對時要求。

3 互聯工程難點

通過對江蘇高速公路服務區充換電站的項目前期、土建施工和建設運營情況進行總結，主要遇到下述難題：

（1）建站用地緊張。高速公路服務區土地所有權歸國家所有，高速公路管理方只有若干年的土地使用權，所以只能以租賃方式獲得建站土地。另外，高速公路服務區的整體規劃中沒有充換電站建設計劃，且現有大部分服務區的空余土地較少，獲取建站用地有較大難度。

（2）場地租金貴。高速公路服務區內部現有的加油站、超市、商鋪等營業場所都是商業用途，土地租金非常昂貴。電動汽車充換電站在運營初期是為了響應國家的節能減排號召，倡導綠色社會，具有明顯的公益性質，按照商業用途租賃土地則費用過高。

（3）充換電站運營。高速公路的服務區充換電站建成后，配套的電動汽車智能充換電服務網絡運營管理系統需同步建設到位。該系統必須具備客戶服務管理、計量計費、收費賬務、跨區域結算、資產管理等功能，以實現城際互聯充換電站的統一監控和運營。

（4）電池資產管理。 江蘇、上海和浙江均在充換電站內配置一定數量的動力電池。電池資產歸屬主體不同，需要解決不同區域、不同省市之間電池資產的相互流通與清分結算問題，為國網系統同網、同質、同價的電動汽車充換電標準化服務奠定基礎。

4 結束語

國家電網公司在電動汽車充換電服務網絡建設的規劃、標準、設備研制、商業模式研究、示范工程等方面均已走在國內外前列。

蘇滬杭城際間電動汽車智能充換電服務網絡在全世界尚屬首次，該工程所涉及上海、蘇州和杭州間3條高速公路5個服務區、9座充換電站。工程投運后，電動乘用車可在蘇滬杭三地跨城際運行，對后續更大范圍的長三角地區電動汽車城際互聯建設起到重要的示范效應和引導作用。

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