居民小區(qū)停車場充電樁解決方案

安科瑞  陳聰 周潔

?一、項目背景概述

??在人類歷史長河中，已經(jīng)經(jīng)歷了兩次交通能源動力系統(tǒng)變革。今天，人類再次來到了交通能源動力系統(tǒng)變革的十字路口，第三次變革將是以電力和動力電池（包括燃料電池）替代石油和內(nèi)燃機，將人類帶入清潔能源時代，我們大膽的預(yù)測，第三次交通能源動力系統(tǒng)的變革將帶動亞洲經(jīng)濟的騰飛，使亞洲取代美國成為世界經(jīng)濟的發(fā)動機。

??在能源和環(huán)保的壓力下，新能源汽車無疑將成為未來汽車的發(fā)展方向。如果新能源汽車得到快速發(fā)展，以2020年中國汽車保有量1.4億計算，可以節(jié)約石油3229萬噸，替代石油3110萬噸，節(jié)約和替代石油共6339萬噸，相當(dāng)于將汽車用油需求削減百分之22.7。2020年以前節(jié)約和替代石油主要依靠發(fā)展柴油車、混合動力汽車等實現(xiàn)。到2030年，新能源汽車的發(fā)展將節(jié)約石油7306萬噸、替代石油9100萬噸，節(jié)約和替代石油共16406萬噸，相當(dāng)于將汽車石油需求削減百分之四十一。屆時，生物燃料、燃料電池在汽車石油替代中將發(fā)揮重要的作用。

??結(jié)合中國的能源資源狀況和國際汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢，預(yù)計到2025年后，中國普通汽油車占乘用車的保有量將僅占百分之五十左右，而電池汽車、燃?xì)馄嚒⑸锶剂希ㄈ剂想姵兀┢嚨刃履茉雌噷⒀该桶l(fā)展。

??二、國家充電設(shè)施建設(shè)文件

??2015年，國務(wù)院辦公廳《關(guān)于加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)〔2015〕73號)；

??2015年發(fā)改委印發(fā)《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2017-2022年）》

??2016年1月，五部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于“十三五"新能源汽車基礎(chǔ)設(shè)施獎勵政策及加強新能源汽車推廣應(yīng)用的通知》;

??2017年，能源局、國資委、機關(guān)事務(wù)局《關(guān)于加快單位內(nèi)部電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的通知》；

??2018年，發(fā)改委印發(fā)《提升新能源汽車充電保障能力行動計劃》發(fā)改能源〔2018〕1698號；

??2019年3月，財政部《關(guān)于進一步完善新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知》財建〔2019〕138號；

??2020年10月20日，國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》（2021-2035）的通知

??三、居民小區(qū)停車場充電站分析

??居民小區(qū)里面的停車場大致分為兩類：非機動車停車場和機動車停車場。充電樁其功能類似于加油站里面的加油機，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑和居民小區(qū)停車場內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。

??非機動車停車場里大多為電動自行車和電動三輪車，這類車型的動力來源于自身的電瓶，充電成了居民的一大難題，私拉電線的情況時有發(fā)生，這樣往往很容易引起火災(zāi)?？屏蛛姎獾碾妱訂诬嚦潆姌毒哂斜趻?0口和落地4口兩種，可為居民解決充電需求，更好的保障小區(qū)居民的權(quán)益及安全。非機動車停車場大部分為私家車，以及小部分為居民提供生活保障的物流車。居民的私家車大部分都是白天外出工作，晚上停在停車場可選擇交流充電樁在夜間慢速充電；而物流車電池容量大，電量消耗大，直流充電樁可為其快速充電。

??3.1.1充電站預(yù)估需求分析

??通過對相關(guān)居民小區(qū)停車場相關(guān)情況的初步了解，參考公交車站、物流站、地下停車場、公共停車場及居民小區(qū)停車場等，這些停車場的運營情況及運行規(guī)律，制定以下方案。

??規(guī)劃充電車輛有：私家車、出租車、小型貨車、小型客車、電動車等；

??主要需求：私家車、出租車、小型貨車、小型客車、電動車等車輛快速補電及均衡充電需求；本期共規(guī)劃充機動車電車位60個，其中快充3個，非機動車充電車位30個。

??充電設(shè)備組成如下：

??3.1.2 充電站配電解決方案

??電源額定容量需求計算：

??7kW交流充電機：57臺

??30kW交流充電機：3臺

??7kw功率因數(shù)cos?：0.95

??交流充電機工作效率η：1

??充電機同時工作系數(shù)k：0.7

??7kw交流充電機總功率S1：S1= P /(cos? *η)=7*57/（0.95*1）=515kW

??充電機總功率ΣS：ΣS=S1=515kW

??變壓器負(fù)荷率βm：0.8

??其他負(fù)荷容量s：0.05S

??變壓器容量S= k * (ΣS + s ) /βm

??由以上公式推導(dǎo)出變壓器功率

??S=k*ΣS/(βm-0.05k)=420*0.7/(0.8-0.05*0.7)=471.24kW

??推薦箱變?nèi)萘繛?00kVA，交流充電設(shè)備先就近匯流在配電柜內(nèi)，再接引至箱變內(nèi)開關(guān)。

??3.2充電站的介紹

??3.2.1充電站的設(shè)計

??機動車停車場由一臺500kVA箱變、4面配電箱和57臺落地式7kW交流充電樁和3臺落地式30kw直流充電樁組成。其中三個每面配電箱內(nèi)置19個空開控制19臺充電樁，另一個配3個空開控制3臺充電樁，配電箱電源取自新增箱變，所有電纜均在電纜溝內(nèi)直埋。非機動車停車場是由一面配電箱及3臺電動單車智能充電樁組成，并設(shè)有防雨棚，每臺電動單車智能充電樁可同時為10輛電動車充電。電動單車智能充電樁掛在防雨棚內(nèi)設(shè)置的橋加上。

??項目10kV電源進線，通過箱變等設(shè)備供給充電設(shè)備，滿足充電設(shè)備用電。配電設(shè)備在高壓側(cè)裝設(shè)高壓計量柜，低壓側(cè)采用中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)，獨立接地回路。10kV母線、0.4kV母線均采用單母線分段的主接線形式，通過分段斷路器實現(xiàn)暗備用；在箱變低壓側(cè)裝設(shè)諧波功補償裝置。

??3.2.2總平面布局原則及綠化

??布局原則：

??（1）在充分考慮項目性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、實施性的前提下，符合國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能減排相關(guān)要求。

??（2）根據(jù)站內(nèi)設(shè)施的功能性質(zhì)、生產(chǎn)流程和實際危險性，結(jié)合四鄰狀況及風(fēng)向，分區(qū)集中布置，減少管線長度，節(jié)約投資，方便以后的安全作業(yè)和經(jīng)營管理。

??（3）站內(nèi)場地通暢，站內(nèi)充電區(qū)開闊，方便大型車輛或消防車輛的進出。

??（4）根據(jù)自然地形進行工藝布置，盡量減少土石方量。

??綠化：

??綠化布置是環(huán)境保護的重要措施，因而根據(jù)具體要求，與總平面布置綜合考慮，并與場地環(huán)境相協(xié)調(diào)。根據(jù)該項目的規(guī)模和總平面布置方案，為了創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，在充電區(qū)與供電區(qū)之間可利用的位置見縫插綠，在充分利用土地的情況下，盡可能的搞好區(qū)域的綠化。

??3.2.3本充電站的優(yōu)點

??（1）嚴(yán)格遵循設(shè)計依據(jù)中所列的節(jié)能設(shè)計相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、相關(guān)終端用能產(chǎn)品能效標(biāo)準(zhǔn)，進行方案設(shè)計、工藝設(shè)計和設(shè)備選型，規(guī)劃、建筑結(jié)構(gòu)、電氣、給排水、采暖通風(fēng)與空調(diào)等各專業(yè)均提出成熟、切實可行的節(jié)能方案和節(jié)能措施，各專業(yè)都沒有采用明令禁止或淘汰的落后工藝、設(shè)備及產(chǎn)品，所有設(shè)備均選用、成熟、可靠、效率高、低能耗節(jié)能型設(shè)備，項目各類供用能系統(tǒng)均可實現(xiàn)有效地計量管理與監(jiān)督。

??（2）節(jié)能效果明顯，符合國內(nèi)節(jié)能技術(shù)要求，并達(dá)到同行業(yè)*水平。

??（3）充換電設(shè)施均為低壓設(shè)備，頻率低(50Hz)，磁場強度低于彩電、微波爐，而且充換電站內(nèi)不需要常駐人員，因此對人體是安全的。

??（4）本方案認(rèn)真執(zhí)行“預(yù)防為主、防消結(jié)合"的消防工作方針以及國家和本行業(yè)的有關(guān)消防規(guī)定，在總圖布置、建筑結(jié)構(gòu)、消防供水以及火災(zāi)報警等消防設(shè)計中采取了一系列防范措施，以期消除隱患，防止和減少火災(zāi)的危害。

??3.3機動車充電站建設(shè)清單及要求

??3.3.1安裝及施工要求

??（1）務(wù)必選擇合適的7kW交流充電樁和30kw直流充電樁安裝的位置，充電樁需要干燥、通風(fēng)、避免陽光直射的使用環(huán)境。

??（2）為保證使用安全，應(yīng)具備良好的接地系統(tǒng)，充電樁接地良好。

??（3）充電樁安裝位置應(yīng)該靠近電動汽車停泊位置，以方便日常使用，務(wù)必考慮充電設(shè)備進線和充電線纜的長度。

??3.2機動車充電站投資收益及回收期

??3.21收益

??假設(shè)充電樁的充電機全部運行進行充電，每天所有充電樁充電6小時，充電服務(wù)費按0.4元/kWh。公共停車場停車場電費為0.8元/kWh。

??損耗：

??每臺交流充電樁待機損耗為0.01kW。

??每臺交流充電樁損耗/年：0.01kW*24h*365天=87.6kWh/年

??充電樁的年損耗=交流充電樁的年損耗*電費

??                       =5256kWh/年*0.8元/kWh

                              =4204.8元/年

??收益：

??充電樁充電每天收益：489kW*0.4元/kWh*6h=1173.6元/天

??充電樁的年收益（每年按250天計算）：1173.6元/天*250天=293400元/年

??年凈收益=年收益-年損耗

??             =293400-4204.8

                    =289,195.2元（約28.91萬元）

??注：該估算僅供參考，實際充電時間和收益需要參考當(dāng)?shù)匦履茉雌嚵髁俊?/p>

??3.3非機動車充電站建設(shè)清單及要求

??3.3.1充電設(shè)備及材料配置表：

??3.3.2土建、安裝、調(diào)試施工統(tǒng)計

??3.3.3安裝及施工要求

??（1）務(wù)必選擇合適的電動單車充電樁安裝的位置，充電樁需要干燥、通風(fēng)、避免陽光直射的使用環(huán)境。

??（2）為保證使用安全，應(yīng)具備良好的接地系統(tǒng)，電動單車充電樁接地良好。

??（3）電動單車充電樁安裝位置應(yīng)該靠近電動汽車停泊位置，以方便日常使用，務(wù)必考慮充電設(shè)備進線和充電線纜的長度。

??3.4 非機動車充電站投資收益及回收期

??3.4.1收益

??充電設(shè)備的大功率為6.6KW，共3臺設(shè)備，在實際使用中，充電按小時計費，服務(wù)費1元/時，電費按照0.8元/kWh計算。

??30個充電車位，若按照電動自行車與電動三輪車7:3的配比。

??電動三輪車9輛，每天充一次電，一次充電至少6小時；

??電動自行車21輛，每天充一次電，一次充電至少4小時。

??電動三輪車充電時長=9*6=54h

??電動自行車充電時長=21*4=84h

??充電總時長=電動三輪車充電時長+電動自行車充電時長

??                =54+84=138h

??每臺設(shè)備平均每天充電小時數(shù)=充電總時長/充電車數(shù)量

??                                          =138/30=4.6h

??每天收益=充電總時長*服務(wù)費

??             =138h*1元/時=138元

??每天支出=6.6kW*3臺*平均每天充電小時數(shù)*電費

??             =6.6kW*3*4.6h*0.8元/kWh=72.864

??每天凈收益=每天收益-每天支出=65.136元

??年（一年按250天計算）凈收益=每天凈收益*250天

??                                            =65.136元*250天=16284元

??注：該估算僅供參考，實際充電時間和收益需要參考當(dāng)?shù)匦履茉雌嚰半妱榆嚵髁俊?/p>

??四、系統(tǒng)界面

??4.1首頁

??統(tǒng)計該賬戶下所有充電站的充電數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

??4.2充電站監(jiān)控

??可以按站點名稱進行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統(tǒng)計訂單信息、故障記錄，點擊某個充電槍編號后在進入充電槍監(jiān)控頁面

??實時監(jiān)測變壓器負(fù)荷（搭配ACM300T、ADW300），當(dāng)負(fù)荷超過百分之五十時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為百分之五十，當(dāng)變壓器負(fù)荷超過百分之八十時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負(fù)荷下降為止。

??4.3交易管理

??交易管理包括賬戶信息、充電記錄、交易流水、充值記錄等功能

??五、現(xiàn)場安裝