电动汽车充电设施建设与电气设计研究

陈世瑞

摘 要：随着电动汽车越来越多地走进人们的生活，关于电动汽车的一些未来发展问题也越来越被重视。电动汽车充电基础设施的建设是影响电动汽车市场化发展的一个重要因素，然而，现今的充电基础设施建设却非常滯后。文章首先分析影响我国充电基础设施建设的几个主要因素，然后对部分充电设施的功能进行介绍和分析，并对其未来建设提出了几点建议，同时，文章提出未来的研究方向主要是关于电动汽车基础设施建设的网点布局问题。

关键词：电动汽车；充电设施；电气设计

1 电动汽车充电基础设施建设的主要影响因素分析

1.1 充电设施要满足用户需求

首先，对电动汽车用户来说，其用电需求具有显著的移动性和多样性。用户希望能够在不同的时间、不同的地点都能够方便、及时地充电。同时，因为现行的电动汽车种类繁多，且用户在不同的情况下可能会采取不同的充电方式，所以建设充电设施要充分考虑用户的不同需求，并尽量满足。

同时，充电设施的建设还要满足现有的用户充电量的总需求。用户充电量的总需求要考虑现有的电动汽车保有量、电动汽车的日均行驶里程以及每单位里程的耗电水平等。

1.2 充电设施要满足不同充电时间的需要

电动汽车现行充电模式主要包括常规充电、快速充电和机械充电，其充电所需的时间从几十分钟到几个小时不等。在快速充电时，用户希望电动汽车能够随到随充，需要足够多的即时充电设备；在常规充电时，充电时间较长，那么需要足够的停车空间和稳定的充电时长；在机械充电时，电动汽车到达后要先换下用完的蓄电池，需要配备专业的换电人员和换电设备，同时，换下的电池组应该可以在用电低谷时段进行充电，那么就需要足够大的电池充电和储存空间。

2 关于充电基础设施建设的思考

2.1 充电模式

电动汽车的充电模式影响着其充电基础设施的建设，根据电动汽车电池组的不同特性，现今主要存在着以下几种充电模式。

1）常规充电模式。常规充电，也叫普通充电，顾名思义，是一种比较常用的电动汽车充电模式，是指在蓄电池放完电后，立即进行充电的模式。常规充电的充电电流相对较低，充电时间一般较长，正常情况下在5 h-8 h，甚至可能达到10 h-20 h。

2）快速充电模式。快速充电，又称应急充电，是在非常短的时间内，以较大的电流为电动汽车快速充电的一种充电模式。充电时间一般较短，在20分钟内就可充到70%-80%的电。

3）机械充电模式。机械充电其实就是换电模式，在电动汽车电池用完之后，直接更换新的充满电的电池组，换下的电池组可以利用电力低谷时段进行充电，能够降低充电的成本。

2.2 充电桩

充电桩是一种小型的充电设备，硬件设备和占地面积都比较小，因此其选点布局非常灵活，覆盖面积也可以很广泛。到目前为止，我国已经有非常多的城市建设了大量的充电桩。其建设分布比较分散，一般在住宅区、停车场等停车较为集中的地方。 充电桩的充电功率很小，对电网的供电要求也较低。但是一般只能采用普通充电的方式，充电过程缓慢，充电时间较长。因为充电桩的功率较小，一般可以直接接入现有的供电系统，但也极容易收到电力使用高峰和低谷的影响，稳定性相对较差。

在当前电动汽车尚未大量普及的情况下，充电桩的建设具有非常重要的意义，既不占据大量的地理空间，对电网的冲击也较小，又能够及时满足部分用户的需要。同时，充电桩的操作比较简单，用户一般可以自行操作，那么其充电的便捷性和收费情况就比较受到用户重视。

在未来，为了推进电动汽车的市场化发展，商家在销售电动汽车时，可以为用户提供在其住宅区或停车区建设充电桩的服务。这样既能满足用户的需求，也能够促进电动汽车的市场推广。当然，在建设时要考虑充电设施的网络整体布局，也需要供电部门和政府的协助。

3线路敷设建议

（1）室外停车场地，应选择合适的部位预留户外配电箱，再分配电到各充电桩，线缆铺设可采用直埋穿管或者电缆沟方式。室外停车场充电桩建设一般采用立式安装方式，充电桩应靠近充电位布置，以便于充电，同时设备外廓距充电位边缘的净距保持不小于0.4m的安全距离，以满足充电设施的安装维护空间。

（2）地下车库电动汽车停车区域规划明确的项目，采用放射式或树干式配电方式，充电设施安装区域附件就近放置动力配电箱。配电线路可提前，明确线路路经，或预留专用电缆桥架，用电位置管线到位，方便将来物业和电力公司施工安装工作。

4.2 供配电

（1）应按照项目所在地政府要求的充电设施占总停车位的比例估算用电容量，拟定供电方案需报所在地供电部门申请，并得到批复。

（2）充电设施不占用住宅小区自用的公共电力容量（包括用于向住宅小区路灯、电梯、水泵等公用设施以及物业服务企业供电的电力容量），对小区常规的用电容量不造成影响。

（3）原则上利用已有配电设施，已有设施无法满足容量要求时，进行增容改造。

（4）低压电缆选择应满足《GB 50966-2014 电动汽车充电站设计规范》里对供配电的要求，即低压三相回路宜采用五芯铜芯阻燃交联聚乙烯绝缘电缆，单相回路电缆宜采用三芯电缆，零线和火线截面积应一致；

（5）低压配电设备及线路的保护应满足GB50053―2004《低压配电设计规范》中的相关规定，剩余电流保护装置应安装在供电电缆进线侧；在充电桩进线端加装防雷器，带有信号输出；可采用微断配置操作机构，具有带负荷分断能力和短路保护能力。

（6）谐波治理：充电桩为非线性负载，工作时产生谐波。依据GB/T14549―1993《电网质量公用电网谐波》要求，需符合0.38kV电压总谐波畸变率低于5%的规定，避免污染电网及对用户计量造成偏差，影响楼内的设备正常运行或造成干扰等。

（6）无功功率补偿：按照《GB 50966-2014 电动汽车充电站设计规范》的要求，无功功率补偿设备应放置在变压器低压侧，补偿容量可按照最大负荷时变压器高压侧功率因数不低于0.95确定；

5 结束语

在电动汽车的不同发展阶段，配套充电设施的建设重点和主要考虑因素也有所不同。然而，电动汽车成为未来汽车发展的主流趋势也是毋庸置疑的，因此，在建设充电设施时，除了要考虑当下电动汽车的发展情况，也要对未来的电动汽车市场进行合理的预测，并根据这个预测趋势进行充电设施的基础建设，并在电动汽车市场的不断发展中，对其充电设施的网络布局进行合理地补充和完善，为电动汽车充电设施的建设规划与长久发展提供理论基础，对促进产业的健康发展具有一定的理论与现实意义。

参考文献：

[1] 吴春阳，黎灿兵，杜力，曹一家.电动汽车充电设施规划方法[J]. 电力系统自动化. 2010（24）.

[2] 辛建波，温宇宾，李睿.电动汽车充电设施建设需求预测方法探讨[J]. 江西电力. 2010（05）.

[3] 陈万锋，何佳君.论提高建筑电气设计的可靠性和经济性[J]. 科技与企业. 2016（08）.