浅谈住宅小区电动汽车充电桩配置安科瑞江雪
1 充电桩配建标准
国办发[2014]35号及国办发[2015]73号文件明确要求按照适度超前的原则规划设置新能源汽车充电桩,新建住宅配建停车位应100%建设充电设施或预留建设安装条件。根据国办发的文件,北京市规定居住类建筑应将18%的配建机动车停车位作为电动车停车位,浙江省DB 331121-2016《民用建筑电动汽车充电设施配置与设计规范》也规定根据不同规模城市的指标级别,新能源慢充桩的配建比例应为10%~14%,其他部分省份也有相应的配套措施陆续出台,都对新建住宅小区的新能源汽车充电桩的建设标准提出了要求。 2 充电桩负荷计算 2.1 充电桩专用变压器容量计算公式一 SΣ=Kt*Kx*Cn*(Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ) SΣ--变压器总安装容量(kVA);
η--变压器负载率,取0.70 0.8;
cosФ--补偿后功率因数,取0.95;
Pn--交流充电桩(慢充)安装功率,取7kW;
Pm--直流充电桩(快充)安装功率,取60kW作为基数(一般有30kW、45kW、60KW、75kW、90kW、105kW、120kW);
Kn--慢充停车位配置数量比例系数(即,实际慢充停车位数量/小区规划停车位数量),近期系数取0.20,远期系数取0.45;
Km--快充停车位配置数量比例系数(即,实际快充停车位数量/小区规划停车位数量),近期系数取0.02,远期系数取0.045;
Kx--充电桩需要系数,充电桩数量(慢充+快充)5 10个,取0.75 0.85;
10 50个,取0.55 0.65;
50个以上,取0.4 0.45;
Kt--充电桩同时使用系数,充电桩数量(慢充+快充)5 50个,取0.85 0.90;
50个以上,取0.6 0.7。 Cn--小区规划停车位数量。 注:该公式取自国家标准图集《充电汽车充电基础设施设计与安装编制技术资料》,当仅有一种类型的充电桩时,此公式计算结果偏小。 2.2 充电桩专用变压器容量计算公式二 a)单台充电机输出容量为:P=Un*I 单台充电机输入容量为:S=P/ηcosФ 式中:
P--单台充电机的输出功率;
Un--充电电压;
I--充电电流;
S--单台充电机的输入容量;
η--充电机效率,取0.9;
cosФ --充电机功率因数,取0.9;
b)充电站内充电机输入总容量为: SΣ= K(S1+S2+S3……Sn ) SΣ--充电机的输入总容量;
S1 Sn--各台充电机的输出功率;
K--充电机同时工作系数,取0.8。 该公式取自中国南方电网有限责任公司企业标准-Q/CSG 11516.2--2010,当充电桩数量较多时结果偏大,K值应适当调整。
2.3 充电桩专用变压器容量计算示例 某住宅小区地下车库共分四个防火分区,每个防火分区设置停车位70 90个,共设置停车位348个,按照住建部新建住宅配建停车位应100%预留充电设施建设安装条件要求,统一设计预留充电桩专用变压器、配电设施及管线通道。建设单位可根据实际需求分期实施。 参照交直流充电设施的配建比例大于10%的要求,设置35个车位为物业管理用公共停车位(采用大功率直流充电桩),其他313个车位均为住户产权停车位。物业管理用公共停车位采用4个一拖四群充落地式120kW直流充电桩,10个双枪落地式60kW直流充电桩,输入电压AC380V(三相五线)。住户用充电桩采用壁挂(吊挂)式交流充电桩,额定功率7kW,输入电压AC220V(单相三线)。 现选用公式一计算充电桩专用变压器容量,按照近期规划时变压器容量计算: SΣ=Kt*Kx*Cn*(Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ) =0.85*0.55*348*(0.2*7+0.02*60)/0.8*0.95 =163*(1.4+1.2)/0.76 =419.3/0.76 =557kVA 近期规划采用一台630kVA变压器。 按照远期规划时变压器容量计算: SΣ=Kt*Kx*Cn*(Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ) =0.85*0.55*348*(0.45*7+0.045*60)/0.8*0.95 =163*(3.15+2.7)/0.76 =1254kVA 远期规划采用一台1250kVA变压器。 3 充电桩选型 1)应选择具备高兼容性和扩展性,适用车型多、易升级的充电桩,避免导致充电桩不能适应电池技术的发展,无法对电动汽车充电。
2)直流充电桩的型式:单枪、双枪轮充、双枪同充、一拖四普通群充。 3)各种型式优缺点:
方案
设备投资
充电成本
运营效率
升级改造
单枪式
高
高
低
高
双枪轮充
低
低
较高
高
双枪同充
低
低
较高
高
一拖四群充
高
高
低
高
交流充电桩
低
低
低
低
单枪充电的优缺点: 优点:结构和使用操作简单,成本低。
缺点:
a)只能按照供电功率的电动汽车进行配置,设备投资比较大。
b)车辆数量限制,夜晚充电时需要人工对车辆进行充电调度。
c)充电功率较小的汽车充电,剩余功率浪费,系统运营能效比降低,利用率低。
d)需要给后期更大功率的汽车充电时,需要购买新的充电桩,升级改造费用高。
双枪轮充的优缺点:
优点:可以利用夜晚谷时电价,无需人工调度,充电2辆车,结构和单枪相同,利用率更高。
缺点:无法同时充电,处于大电流充电状态,无法同时小电流充电,对电池寿命不利,本质上仍然为单充,设备投资大,利用率稍低,升级改造费用较单枪充电桩低。
双枪同充的优缺点:
优点:比轮充利用率更高。 缺点:固定功率,投资较高,利用率稍好于轮充,车辆多时仍需要人工干预调度。
一拖四群充优缺点:
优点:在固定模块上加上动态充电模块的架构,投资较小,一次可充电车辆多。
缺点:无法分配功率。
4)选型表
充电桩型号
功率
输入电压
输出电压
适配车型
AEV-AC007D系列
7kW
AC220V
AC220V
小型乘用车
AEV-AC040D系列
40kW
AC380V
AC380V
小型乘用车
AEV-DC060SLAOG系列
60kW
AC380V
DC300-750V
小型乘用车、大巴车
AEV-DC060SLAOD系列
60kW
AC380V
DC200-500V
小型乘用车
AEV-DC120SLAOG系列
120kW
AC380V
DC300-750V
小型乘用车、大巴车
AEV-AC020DY
20kW
AC220V
DC200-550V
小型乘用车
4 充电桩安装
电动汽车与充电桩之间应保证安全距离:充电桩安装在车侧且不妨碍车门开启时,充电桩外廓(含防撞设施)距电动汽车净距不应小于0.4m,充电设备安装在车尾时,充电设备外廓(含防撞设施)距电动汽车净距不应小于0.5m。
充电桩安装应预留检修和操作空间,其检修操作面与建(构)筑物之间距离不应小于0.8m。
充电桩采用落地式安装方式时应符合下列要求:
1)充电桩基础应抬高,高出场地地坪的高度室内不应低于100mm,室外不应低于250mm;
2)底座基础宜大于充电桩长宽外廓,尺寸不应低于50mm。
充电桩采用壁挂式安装方式时应满足下列要求:
1)应竖直安装于与地平面垂直的墙体,墙面符合承重要求,充电桩应固定可靠;
2)设备安装高度应便于操作,设备人机界面操作区域水平中心线距地面宜为1.5m。
充电桩采用吊挂式安装方式时应满足下列要求:
1)吊挂式安装适用于车库内交流充电桩在无墙(柱)处的安装,吊挂支架应垂直与地平面安装,吊挂支架应满足承重要求并固定可靠不能产生晃动;
2)安装高度应便于操作,设备人机界面操作区域水平中心线距地面宜为1.5m。
5 结束语
新能源汽车是一种很有优势的交通工具,积极、稳妥地推进与其配套的充电桩设计与安装,能够促进新能源汽车的推广与普及,降低居民的出行成本,减少城市生活环境中污染物的排放。
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