新能源在充電樁供配電設計中的應用

阿拉木薩

摘要：國家主席習近平在第七十五屆聯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年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”。2020年之后，隨著新基建投資的加碼和各地補貼政策的落地，充電樁建設將進入新一輪快速建設周期。

關鍵詞：新能源;充電樁;供配電;設計;應用

1充電樁技術

隨著電動汽車數量不斷增加，電網也隨之承受較大壓力，V2G即Vehicle-to-Grid（車輛到電網）技術起到調節(jié)電網的作用—在用電高峰時向電網放電，在用電低谷時給車輛充電，減輕電網的負載壓力。V2G的實現方式分為以下兩種：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，通過制定特定的調度策略，利用智能算法對每一臺電動汽車進行最優(yōu)充放電策略的計算，可以在電網負荷不足時自動地對電動汽車儲存的能量進行統(tǒng)一的調度，實現平抑電網負荷曲線等目標。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連接，充放電不受時間地點的限制，可以根據電網發(fā)布信息命令，或者電網輸出接口的電氣特征等信號，再結合自身的電量等狀態(tài)和相關的電價激勵措施引導電動汽車進行充放電。自治式V2G需要裝在更高靈敏度的通信設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)一的調度，充放電方式靈活便捷，因此實現V2G具有很大的隨機性，有可能出現反峰現象，不一定能夠實現整體的V2G。

2充電樁類型

結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實際建筑情況進行，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，能夠將交流電轉化為直流電能，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300kW的輸入功率。雖然其充電時間短，能夠彌補交流充電樁的充電速度需求，但是其對于供電電源和設備等有著更高安全性的要求。

3充電樁的供配電設計

一般的民用建筑如果出現供電突然中斷的情況，很容易使大面積的充電設施遭受影響。在這些充電設施中，要求充電的負荷等級不能低于二級，而由于本項目設計的充電樁屬于商業(yè)范圍的設施，因此需要按照三級負荷來設計，不屬于該范圍內。本項目本身不具備單獨設立充電樁專用變壓器的條件，并與其他的用電負荷使用一個變壓器，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到充電樁之間的配電級數不適合超出三級的供應范圍，同時且需要結合“電級數越少供電越可靠”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，主要經由變壓器的低壓一側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的母線進行直接供電。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內容中可以看出，隨著直流充電樁數量的增加，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對沖擊電流可能對變壓器產生的影響進行全面限制。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量增加，其對于變壓器的容量需求也在隨之增加。結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，其系數曲線如圖1所示。在圖中的分析中，需要結合當地供電部門的相關資料和項目實際運行的情況來進行實際調整，在設計期間需要根據項目中日常的負荷和交流充電樁的用電形式來選擇適合的變壓器容量，并且可對其擴容的空間進行適當預留，以此來滿足日后充電樁發(fā)展的實際需求。

4結語

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，各種事物通過數據而聯系在一起，基于此物聯網應運而生。這一概念應用于各行各業(yè)，網絡的發(fā)展使得人們獲取數據更加便捷，尤其在數據檢測共享平臺中，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保養(yǎng)的費用，實現了儀器使用的信息化、科學化。在基于物聯網的儀器檢測數據共享平臺的管理模式也應現代化，實現信息共享、精細管理。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

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

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