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住宅小區(qū)配建電動車充電設(shè)施的措施解析

發(fā)布時(shí)間：

2016-11-29

《民用建筑電動汽車充電設(shè)施電氣設(shè)計(jì)》一文通過對國家新能源電動汽車發(fā)展策略的解讀，結(jié)合住宅小區(qū)配套電動車停車位工程設(shè)計(jì)實(shí)例，對電動車充電設(shè)施在新建小區(qū)、老舊小區(qū)、立體車庫的配建方案進(jìn)行了周密闡述。該方案不僅充分滿足了政策落地的要求，同時(shí)還剖析了工程規(guī)劃和施工各階段的技術(shù)難點(diǎn)，提出的問題及應(yīng)對措施值得工程設(shè)計(jì)人員參考和借鑒。?1?新能源電動汽車發(fā)展政策導(dǎo)向隨著新能源汽車的快速發(fā)展，電動汽車已成為節(jié)能環(huán)

1 新能源電動汽車發(fā)展政策導(dǎo)向

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，電動汽車已成為節(jié)能環(huán)保汽車發(fā)展的主攻方向，與此同時(shí)，國內(nèi)電動車銷量持續(xù)增長也帶動了電動車充電站的發(fā)展步伐。

2015年10月9日國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《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》中提出“各地要將充電基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)規(guī)劃有關(guān)內(nèi)容納入城鄉(xiāng)規(guī)劃，完善獨(dú)立占地的充電基礎(chǔ)設(shè)施布局，明確各類建筑物配建停車場及社會公共停車場中充電設(shè)施的建設(shè)比例或預(yù)留建設(shè)安裝條件要求。原則上，新建住宅配建停車位應(yīng)100%建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件?！?/span>

各地方政府也在相關(guān)的文件中就電動車充電設(shè)施設(shè)置問題提出了相應(yīng)的具體實(shí)施細(xì)則及配置指標(biāo)。

例如，北京市人民政府關(guān)于《北京市居住公共服務(wù)設(shè)施配置指標(biāo)》和《北京市居住公共服務(wù)設(shè)施配置指標(biāo)實(shí)施意見》的通知中要求居住類建筑應(yīng)將18%的配建機(jī)動車停車位作為電動車停車位。

隨著實(shí)施細(xì)則的陸續(xù)出臺及配套產(chǎn)品的不斷完善，規(guī)劃設(shè)計(jì)部門在方案規(guī)劃階段就需要考慮電動汽車車位的位置及電容量，在施工圖階段更應(yīng)落實(shí)到位。

2 新建住宅區(qū)配建電動車位案例解析

2.1 某小區(qū)項(xiàng)目概況

以北京某新建住宅小區(qū)配建停車場項(xiàng)目為例，該住宅小區(qū)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 某小區(qū)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

該新建小區(qū)總建筑面積41 785m²，擬建住宅總戶數(shù)300戶，停車場規(guī)劃共計(jì)300個(gè)停車位，按照《北京市居住公共服務(wù)設(shè)施配置指標(biāo)》和《北京市居住公共服務(wù)設(shè)施配置指標(biāo)實(shí)施意見》中居住類建筑應(yīng)將18%的配建機(jī)動車停車位作為電動車停車位的要求可知，該項(xiàng)目應(yīng)至少配建54個(gè)電動車停車位。

2.2 規(guī)劃方案階段關(guān)鍵問題

在項(xiàng)目規(guī)劃方案階段，重點(diǎn)要考慮的問題包括：電動車充電設(shè)施設(shè)備容量的負(fù)荷估算和電動車停車位的規(guī)劃位置。

在規(guī)劃方案階段，電動車充電設(shè)施設(shè)備容量的負(fù)荷估算按照單位指標(biāo)法計(jì)算有功功率，見式（1）。

P=Pe×N （1）

式中，Pe為單位用電指標(biāo)，kW/位；N為車位數(shù)。

本項(xiàng)目方案中電動車充電設(shè)施按照10kW/位計(jì)算，則該小區(qū)停車場中電動車充電設(shè)施合計(jì)設(shè)備的有功功率：P=10×54=540kW。

這些容量應(yīng)納入該新建小區(qū)總體電容量規(guī)劃中，配套的變配電所應(yīng)充分考慮電動車充電設(shè)備容量，避免因總電量不足造成后期增容弊端。

另外，電動車停車位規(guī)劃位置（集中或分散設(shè)置充電設(shè)施等）也決定了小區(qū)變配電設(shè)施的分布以及供配電系統(tǒng)的情況。

2.3 施工圖階段技術(shù)要點(diǎn)

施工圖設(shè)計(jì)階段，重點(diǎn)要根據(jù)用戶使用位置及充電時(shí)間需求，確定電動車充電設(shè)施具體設(shè)置的位置及類型。

通過與甲方溝通后最終確定，本項(xiàng)目原規(guī)劃的54個(gè)電動停車位平均分設(shè)在停車場南、北兩個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域設(shè)置27個(gè)電動停車位；考慮到居民住戶固定停車位充電與訪客即充即走的兩種需求，每個(gè)區(qū)域中有24個(gè)車位采用交流充電樁（慢充），3個(gè)車位采用直流充電樁（快充）。本項(xiàng)目采用的兩種充電樁參數(shù)見表2~3。

表2 充電樁參數(shù)(一)

表3 充電樁參數(shù)(二)

交流充電樁（慢充）優(yōu)點(diǎn)是方便、簡單、有利于延長電池壽命，缺點(diǎn)是充電時(shí)間較長（一般在6h以上），適合家庭用車固定車位；直流充電樁（快充）優(yōu)點(diǎn)是充電效率高、充電時(shí)間短（一般在1h內(nèi)），缺點(diǎn)是大電流對電池使用壽命有一定影響，適合快速充電、即充即走的臨時(shí)車位。

下面就其中一個(gè)區(qū)域的27個(gè)電動車停車位充電設(shè)備的配電系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的負(fù)荷計(jì)算：24個(gè)交流充電樁（慢充）分為8個(gè)三相回路供電，每個(gè)三相回路A、B、C相分別接1個(gè)慢充充電樁；3個(gè)直流充電樁（快充）分別由3個(gè)三相回路專供。該區(qū)域的電動車充電樁配電箱系統(tǒng)圖見圖1。

圖1 充電樁配電系統(tǒng)圖

由圖1可知，此區(qū)域27個(gè)充電樁中24個(gè)7.5kW慢充和3個(gè)30kW快充，總設(shè)備容量為270kW，采用需用系數(shù)法確定有功功率及計(jì)算電流，如式（2）、（3）所示。

計(jì)算負(fù)荷：

P=Kx×Pe（kW）（2）

計(jì)算電流：

（A）（3）

式中，Pe為設(shè)備容量，kW；Kx為需用系數(shù)；cos?φ為功率因數(shù)；U為額定電壓，kV。

式（2）和（3）中，需用系數(shù)Kx取0.7，得到計(jì)算負(fù)荷P=0.7×270=189kW，功率因數(shù)cosφ取0.8，得到計(jì)算電流A。

充電樁配電箱出線回路三相平衡，進(jìn)線處設(shè)置樓宇控制模塊及漏電報(bào)警模塊，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程計(jì)量以及監(jiān)控電氣火災(zāi)。

根據(jù)停車場現(xiàn)場情況選用落地式充電樁，設(shè)計(jì)中采用的充電樁功能指標(biāo)包括：充電模式（自動、定時(shí)、定費(fèi)、定量預(yù)約模式）、無線射頻IC卡用戶身份驗(yàn)證、通訊方式（以太網(wǎng)、CAN、RS485、無線通訊），充電樁保護(hù)措施有三級防雷、過欠壓及充電異常保護(hù)、剩余電流保護(hù)，防護(hù)等級IP54。

最終能夠?qū)崿F(xiàn)用戶方便快捷地自行刷卡選擇模式充電，同時(shí)物業(yè)可以遠(yuǎn)程監(jiān)控各充電樁狀態(tài)，在實(shí)現(xiàn)充電設(shè)施基本功能的同時(shí)，提高充電設(shè)施的智能化、自動化水平，實(shí)現(xiàn)充電設(shè)施無人或少人值守運(yùn)行，達(dá)到充電設(shè)施的經(jīng)濟(jì)、安全、高效運(yùn)行。

3 立體停車庫及老舊小區(qū)配建電動車位的探討

針對占地面積小、空間利用率高的立體停車庫，可以采用升降橫移式機(jī)械立體充電站或垂直升降式機(jī)械立體充電站。

升降橫移式機(jī)械立體充電站基于升降橫移式機(jī)械立體停車庫，廣泛應(yīng)用于室內(nèi)、外停車庫，其車位排列方式簡單、空間利用率高且車位移動范圍小，是立體充電站的較佳選擇。

垂直升降式機(jī)械立體充電站基于垂直升降式機(jī)械立體停車庫，其特點(diǎn)是占地面積最小、空間利用率最高，垂直升降式機(jī)械立體停車庫通過簡單改造即可為電動車提供充電電源，可快速經(jīng)濟(jì)地完成立體充電站的建設(shè)。

另外，老舊住宅小區(qū)電動車充電設(shè)施的建設(shè)存在很多難點(diǎn)，主要集中在原電網(wǎng)容量不足和電動車充電設(shè)施用地方面。政府部門可以利用老舊小區(qū)改造的機(jī)會，協(xié)調(diào)電力、房地產(chǎn)、物業(yè)等部門，增容改造小區(qū)供電設(shè)施、增加電網(wǎng)容量、解決用地等問題。

以上講述的是整車充電方式，還有一種更換電池以快速實(shí)現(xiàn)電動汽車能量補(bǔ)給的方式文中不再細(xì)述。

4 電動車充電設(shè)施建設(shè)對電網(wǎng)的影響

隨著電動汽車數(shù)量不斷增加，大量建設(shè)的集中充電站以及廣泛分布在停車場、停車庫的充電樁將不可避免地給電網(wǎng)帶來電能質(zhì)量問題。

充電機(jī)作為非線性設(shè)備產(chǎn)生的大量諧波會導(dǎo)致電氣設(shè)備過熱、絕緣介質(zhì)老化加速、減少使用壽命、通信線路及信息線路受干擾，還會導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓和電流發(fā)生畸變、功率因數(shù)下降、增加線路損耗、浪費(fèi)電網(wǎng)容量等問題。

鑒于電動車充電設(shè)施不斷增加給電網(wǎng)帶來的種種影響，在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意電動車充電設(shè)備電壓和電流的諧波含量是否超過國家標(biāo)準(zhǔn)，相對應(yīng)地考慮設(shè)置就地?zé)o功補(bǔ)償及有源濾波設(shè)備，或在變電所低壓側(cè)增設(shè)無功補(bǔ)償器及有源濾波器，對電動汽車充放電設(shè)備的諧波等指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制。

5 結(jié)束語

在國家對節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策扶持力度不斷加大、對新能源汽車發(fā)展策略導(dǎo)向不斷加強(qiáng)的背景下，本文以新建居民住宅小區(qū)配建電動車充電設(shè)施為例，詳細(xì)論述了該案例的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，直觀、準(zhǔn)確地闡述了充電樁配電系統(tǒng)及負(fù)荷計(jì)算方法，對立體停車庫及老舊區(qū)配建充電設(shè)施建設(shè)提出了解決方案，針對電動車充電設(shè)施對電網(wǎng)的影響提出了解決措施，具有很高的通用性和實(shí)用性。不同類型的停車場配建的電動車充電設(shè)施設(shè)計(jì)有其各自特殊的要求，希望通過以上的案例總結(jié)，能對今后電動車充電設(shè)施設(shè)計(jì)有所借鑒和幫助。

--文章載于《智能建筑電氣技術(shù)》雜志2016年第3期

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