電動汽車充電設施建設與電氣設計研究

陳世瑞

摘 要：隨著電動汽車越來越多地走進人們的生活，關于電動汽車的一些未來發展問題也越來越被重視。電動汽車充電基礎設施的建設是影響電動汽車市場化發展的一個重要因素，然而，現今的充電基礎設施建設卻非常滯后。文章首先分析影響我國充電基礎設施建設的幾個主要因素，然后對部分充電設施的功能進行介紹和分析，并對其未來建設提出了幾點建議，同時，文章提出未來的研究方向主要是關于電動汽車基礎設施建設的網點布局問題。

關鍵詞：電動汽車；充電設施；電氣設計

1 電動汽車充電基礎設施建設的主要影響因素分析

1.1 充電設施要滿足用戶需求

首先，對電動汽車用戶來說，其用電需求具有顯著的移動性和多樣性。用戶希望能夠在不同的時間、不同的地點都能夠方便、及時地充電。同時，因為現行的電動汽車種類繁多，且用戶在不同的情況下可能會采取不同的充電方式，所以建設充電設施要充分考慮用戶的不同需求，并盡量滿足。

同時，充電設施的建設還要滿足現有的用戶充電量的總需求。用戶充電量的總需求要考慮現有的電動汽車保有量、電動汽車的日均行駛里程以及每單位里程的耗電水平等。

1.2 充電設施要滿足不同充電時間的需要

電動汽車現行充電模式主要包括常規充電、快速充電和機械充電，其充電所需的時間從幾十分鐘到幾個小時不等。在快速充電時，用戶希望電動汽車能夠隨到隨充，需要足夠多的即時充電設備；在常規充電時，充電時間較長，那么需要足夠的停車空間和穩定的充電時長；在機械充電時，電動汽車到達后要先換下用完的蓄電池，需要配備專業的換電人員和換電設備，同時，換下的電池組應該可以在用電低谷時段進行充電，那么就需要足夠大的電池充電和儲存空間。

2 關于充電基礎設施建設的思考

2.1 充電模式

電動汽車的充電模式影響著其充電基礎設施的建設，根據電動汽車電池組的不同特性，現今主要存在著以下幾種充電模式。

1）常規充電模式。常規充電，也叫普通充電，顧名思義，是一種比較常用的電動汽車充電模式，是指在蓄電池放完電后，立即進行充電的模式。常規充電的充電電流相對較低，充電時間一般較長，正常情況下在5 h-8 h，甚至可能達到10 h-20 h。

2）快速充電模式。快速充電，又稱應急充電，是在非常短的時間內，以較大的電流為電動汽車快速充電的一種充電模式。充電時間一般較短，在20分鐘內就可充到70%-80%的電。

3）機械充電模式。機械充電其實就是換電模式，在電動汽車電池用完之后，直接更換新的充滿電的電池組，換下的電池組可以利用電力低谷時段進行充電，能夠降低充電的成本。

2.2 充電樁

充電樁是一種小型的充電設備，硬件設備和占地面積都比較小，因此其選點布局非常靈活，覆蓋面積也可以很廣泛。到目前為止，我國已經有非常多的城市建設了大量的充電樁。其建設分布比較分散，一般在住宅區、停車場等停車較為集中的地方。 充電樁的充電功率很小，對電網的供電要求也較低。但是一般只能采用普通充電的方式，充電過程緩慢，充電時間較長。因為充電樁的功率較小，一般可以直接接入現有的供電系統，但也極容易收到電力使用高峰和低谷的影響，穩定性相對較差。

在當前電動汽車尚未大量普及的情況下，充電樁的建設具有非常重要的意義，既不占據大量的地理空間，對電網的沖擊也較小，又能夠及時滿足部分用戶的需要。同時，充電樁的操作比較簡單，用戶一般可以自行操作，那么其充電的便捷性和收費情況就比較受到用戶重視。

在未來，為了推進電動汽車的市場化發展，商家在銷售電動汽車時，可以為用戶提供在其住宅區或停車區建設充電樁的服務。這樣既能滿足用戶的需求，也能夠促進電動汽車的市場推廣。當然，在建設時要考慮充電設施的網絡整體布局，也需要供電部門和政府的協助。

3線路敷設建議

（1）室外停車場地，應選擇合適的部位預留戶外配電箱，再分配電到各充電樁，線纜鋪設可采用直埋穿管或者電纜溝方式。室外停車場充電樁建設一般采用立式安裝方式，充電樁應靠近充電位布置，以便于充電，同時設備外廓距充電位邊緣的凈距保持不小于0.4m的安全距離，以滿足充電設施的安裝維護空間。

（2）地下車庫電動汽車停車區域規劃明確的項目，采用放射式或樹干式配電方式，充電設施安裝區域附件就近放置動力配電箱。配電線路可提前，明確線路路經，或預留專用電纜橋架，用電位置管線到位，方便將來物業和電力公司施工安裝工作。

4.2 供配電

（1）應按照項目所在地政府要求的充電設施占總停車位的比例估算用電容量，擬定供電方案需報所在地供電部門申請，并得到批復。

（2）充電設施不占用住宅小區自用的公共電力容量（包括用于向住宅小區路燈、電梯、水泵等公用設施以及物業服務企業供電的電力容量），對小區常規的用電容量不造成影響。

（3）原則上利用已有配電設施，已有設施無法滿足容量要求時，進行增容改造。

（4）低壓電纜選擇應滿足《GB 50966-2014 電動汽車充電站設計規范》里對供配電的要求，即低壓三相回路宜采用五芯銅芯阻燃交聯聚乙烯絕緣電纜，單相回路電纜宜采用三芯電纜，零線和火線截面積應一致；

（5）低壓配電設備及線路的保護應滿足GB50053―2004《低壓配電設計規范》中的相關規定，剩余電流保護裝置應安裝在供電電纜進線側；在充電樁進線端加裝防雷器，帶有信號輸出；可采用微斷配置操作機構，具有帶負荷分斷能力和短路保護能力。

（6）諧波治理：充電樁為非線性負載，工作時產生諧波。依據GB/T14549―1993《電網質量公用電網諧波》要求，需符合0.38kV電壓總諧波畸變率低于5%的規定，避免污染電網及對用戶計量造成偏差，影響樓內的設備正常運行或造成干擾等。

（6）無功功率補償：按照《GB 50966-2014 電動汽車充電站設計規范》的要求，無功功率補償設備應放置在變壓器低壓側，補償容量可按照最大負荷時變壓器高壓側功率因數不低于0.95確定；

5 結束語

在電動汽車的不同發展階段，配套充電設施的建設重點和主要考慮因素也有所不同。然而，電動汽車成為未來汽車發展的主流趨勢也是毋庸置疑的，因此，在建設充電設施時，除了要考慮當下電動汽車的發展情況，也要對未來的電動汽車市場進行合理的預測，并根據這個預測趨勢進行充電設施的基礎建設，并在電動汽車市場的不斷發展中，對其充電設施的網絡布局進行合理地補充和完善，為電動汽車充電設施的建設規劃與長久發展提供理論基礎，對促進產業的健康發展具有一定的理論與現實意義。

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