新能源在充電樁供配電設(shè)計中的應(yīng)用

阿拉木薩

摘要：國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上的講話中提出：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。2020年之后，隨著新基建投資的加碼和各地補(bǔ)貼政策的落地，充電樁建設(shè)將進(jìn)入新一輪快速建設(shè)周期。

關(guān)鍵詞：新能源;充電樁;供配電;設(shè)計;應(yīng)用

1充電樁技術(shù)

隨著電動汽車數(shù)量不斷增加，電網(wǎng)也隨之承受較大壓力，V2G即Vehicle-to-Grid（車輛到電網(wǎng)）技術(shù)起到調(diào)節(jié)電網(wǎng)的作用—在用電高峰時向電網(wǎng)放電，在用電低谷時給車輛充電，減輕電網(wǎng)的負(fù)載壓力。V2G的實現(xiàn)方式分為以下兩種：1）集中式V2G。它是指某一區(qū)域的所有電動汽車集中式管理，通過制定特定的調(diào)度策略，利用智能算法對每一臺電動汽車進(jìn)行最優(yōu)充放電策略的計算，可以在電網(wǎng)負(fù)荷不足時自動地對電動汽車儲存的能量進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度，實現(xiàn)平抑電網(wǎng)負(fù)荷曲線等目標(biāo)。2）自治式V2G。單輛電動汽車一般通過車載式智能充電器自動與電網(wǎng)連接，充放電不受時間地點的限制，可以根據(jù)電網(wǎng)發(fā)布信息命令，或者電網(wǎng)輸出接口的電氣特征等信號，再結(jié)合自身的電量等狀態(tài)和相關(guān)的電價激勵措施引導(dǎo)電動汽車進(jìn)行充放電。自治式V2G需要裝在更高靈敏度的通信設(shè)備和車載式智能充電器將會增加電動汽車成本，由于電動汽車不受統(tǒng)一的調(diào)度，充放電方式靈活便捷，因此實現(xiàn)V2G具有很大的隨機(jī)性，有可能出現(xiàn)反峰現(xiàn)象，不一定能夠?qū)崿F(xiàn)整體的V2G。

2充電樁類型

結(jié)合目前市場中充電樁輸出的電流方式不同，可以將充電樁分為交流和直流充電樁兩種。其中交流充電樁使用的傳導(dǎo)方式是具有車載充電裝置的電動汽車提供交流電源的專用充電裝置。該類型的充電樁本身也能充電，電流小，充電時間較長，這種慢性充電的形式比較適合于辦公樓停車位或者是居民區(qū)的停車位中，使用交流充電樁充滿需要6～10h。并且交流充電樁結(jié)合其相的不同可以分為單相和三相，二者工作電壓分別為220V和380V，其功率的選擇需要根據(jù)實際建筑情況進(jìn)行，如小區(qū)住宅一般會采取7kW單相充電樁和42kW的三相充電樁。而直流充電樁與交流充電樁有著較大的差異性，屬于一種非車載的充電樁，能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)化為直流電能，利用電動汽車動力蓄電池充電的裝置來作為傳導(dǎo)的方式。直流充電樁充電時電流相對較大，充電時間短，一般為20～60min[2]。在直流充電樁所輸入的電壓一般為380V，輸入的功率有多種形式，一般分為30kW、45kW、60kW和120kW，甚至還有高達(dá)300kW的輸入功率。雖然其充電時間短，能夠彌補(bǔ)交流充電樁的充電速度需求，但是其對于供電電源和設(shè)備等有著更高安全性的要求。

3充電樁的供配電設(shè)計

一般的民用建筑如果出現(xiàn)供電突然中斷的情況，很容易使大面積的充電設(shè)施遭受影響。在這些充電設(shè)施中，要求充電的負(fù)荷等級不能低于二級，而由于本項目設(shè)計的充電樁屬于商業(yè)范圍的設(shè)施，因此需要按照三級負(fù)荷來設(shè)計，不屬于該范圍內(nèi)。本項目本身不具備單獨設(shè)立充電樁專用變壓器的條件，并與其他的用電負(fù)荷使用一個變壓器，因此需采取專用的回路來滿足其充電樁的供電需求。另外由于本身的變壓器低壓一側(cè)到充電樁之間的配電級數(shù)不適合超出三級的供應(yīng)范圍，同時且需要結(jié)合“電級數(shù)越少供電越可靠”的原則，本交流充電樁決定采取二級的配電模式。結(jié)合直流充電樁本身的輸入功率差異分析，本次儲能式的直流充電樁采取二級配電模式，主要經(jīng)由變壓器的低壓一側(cè)母線再通過干線電纜放射式到區(qū)域配電箱，再由配單箱向各個充電樁供電;而對于非儲能式的充電樁，由于其所需的輸入功率較大，因此需要直接由變壓器低壓一側(cè)的母線進(jìn)行直接供電。本身直流充電樁的輸入功率大，沖擊電流相對較大，因此該類型的充電樁安裝的數(shù)量也對變壓器容量提出了更高的要求，如表1所示。

在表1內(nèi)容中可以看出，隨著直流充電樁數(shù)量的增加，儲能式充電樁對于變壓器的容量需求逐漸趨于穩(wěn)定，這時該充電樁對于變壓器容量的需求目的在于能夠?qū)_擊電流可能對變壓器產(chǎn)生的影響進(jìn)行全面限制。而對于非儲能式的直流充電樁而言，由于其整個中間環(huán)節(jié)都采取的是隔離型變壓器，因此能夠有效地對沖擊電流影響作出抑制。所以隨著直流充電樁所安裝的數(shù)量增加，其對于變壓器的容量需求也在隨之增加。結(jié)合實際運行資料的分析和研究，可以得到直流充電樁需要系數(shù)，其系數(shù)曲線如圖1所示。在圖中的分析中，需要結(jié)合當(dāng)?shù)毓╇姴块T的相關(guān)資料和項目實際運行的情況來進(jìn)行實際調(diào)整，在設(shè)計期間需要根據(jù)項目中日常的負(fù)荷和交流充電樁的用電形式來選擇適合的變壓器容量，并且可對其擴(kuò)容的空間進(jìn)行適當(dāng)預(yù)留，以此來滿足日后充電樁發(fā)展的實際需求。

4結(jié)語

新能源的推廣主要是為了擺脫對于傳統(tǒng)不可再說都是重要的，各種事物通過數(shù)據(jù)而聯(lián)系在一起，基于此物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運而生。這一概念應(yīng)用于各行各業(yè)，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得人們獲取數(shù)據(jù)更加便捷，尤其在數(shù)據(jù)檢測共享平臺中，減少了一些儀器的使用頻次，延長了一些配件的使用時間，這也就節(jié)省了使用成本和維護(hù)保養(yǎng)的費用，實現(xiàn)了儀器使用的信息化、科學(xué)化。在基于物聯(lián)網(wǎng)的儀器檢測數(shù)據(jù)共享平臺的管理模式也應(yīng)現(xiàn)代化，實現(xiàn)信息共享、精細(xì)管理。這樣不僅可以提高工作效率，也可以減少工作中的時間和金錢成本，使管理變得更加便捷高效。

參考文獻(xiàn)

[1]孫梅鳳，王俊洋，張喜臣.民用住宅電動汽車充電供配電設(shè)計相關(guān)問題分析[J].智能建筑，2021，（07）：56-59.

[2]梁國燦.供配電工程設(shè)計中充電樁的諧波治理[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2020，（Z1）：62-64.