新能源在充电桩供配电设计中的应用

阿拉木萨

摘要：国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。2020年之后，随着新基建投资的加码和各地补贴政策的落地，充电桩建设将进入新一轮快速建设周期。

关键词：新能源;充电桩;供配电;设计;应用

1充电桩技术

随着电动汽车数量不断增加，电网也随之承受较大压力，V2G即Vehicle-to-Grid（车辆到电网）技术起到调节电网的作用—在用电高峰时向电网放电，在用电低谷时给车辆充电，减轻电网的负载压力。V2G的实现方式分为以下两种：1）集中式V2G。它是指某一区域的所有电动汽车集中式管理，通过制定特定的调度策略，利用智能算法对每一台电动汽车进行最优充放电策略的计算，可以在电网负荷不足时自动地对电动汽车储存的能量进行统一的调度，实现平抑电网负荷曲线等目标。2）自治式V2G。单辆电动汽车一般通过车载式智能充电器自动与电网连接，充放电不受时间地点的限制，可以根据电网发布信息命令，或者电网输出接口的电气特征等信号，再结合自身的电量等状态和相关的电价激励措施引导电动汽车进行充放电。自治式V2G需要装在更高灵敏度的通信设备和车载式智能充电器将会增加电动汽车成本，由于电动汽车不受统一的调度，充放电方式灵活便捷，因此实现V2G具有很大的随机性，有可能出现反峰现象，不一定能够实现整体的V2G。

2充电桩类型

结合目前市场中充电桩输出的电流方式不同，可以将充电桩分为交流和直流充电桩两种。其中交流充电桩使用的传导方式是具有车载充电装置的电动汽车提供交流电源的专用充电装置。该类型的充电桩本身也能充电，电流小，充电时间较长，这种慢性充电的形式比较适合于办公楼停车位或者是居民区的停车位中，使用交流充电桩充满需要6～10h。并且交流充电桩结合其相的不同可以分为单相和三相，二者工作电压分别为220V和380V，其功率的选择需要根据实际建筑情况进行，如小区住宅一般会采取7kW单相充电桩和42kW的三相充电桩。而直流充电桩与交流充电桩有着较大的差异性，属于一种非车载的充电桩，能够将交流电转化为直流电能，利用电动汽车动力蓄电池充电的装置来作为传导的方式。直流充电桩充电时电流相对较大，充电时间短，一般为20～60min[2]。在直流充电桩所输入的电压一般为380V，输入的功率有多种形式，一般分为30kW、45kW、60kW和120kW，甚至还有高达300kW的输入功率。虽然其充电时间短，能够弥补交流充电桩的充电速度需求，但是其对于供电电源和设备等有着更高安全性的要求。

3充电桩的供配电设计

一般的民用建筑如果出现供电突然中断的情况，很容易使大面积的充电设施遭受影响。在这些充电设施中，要求充电的负荷等级不能低于二级，而由于本项目设计的充电桩属于商业范围的设施，因此需要按照三级负荷来设计，不属于该范围内。本项目本身不具备单独设立充电桩专用变压器的条件，并与其他的用电负荷使用一个变压器，因此需采取专用的回路来满足其充电桩的供电需求。另外由于本身的变压器低压一侧到充电桩之间的配电级数不适合超出三级的供应范围，同时且需要结合“电级数越少供电越可靠”的原則，本交流充电桩决定采取二级的配电模式。结合直流充电桩本身的输入功率差异分析，本次储能式的直流充电桩采取二级配电模式，主要经由变压器的低压一侧母线再通过干线电缆放射式到区域配电箱，再由配单箱向各个充电桩供电;而对于非储能式的充电桩，由于其所需的输入功率较大，因此需要直接由变压器低压一侧的母线进行直接供电。本身直流充电桩的输入功率大，冲击电流相对较大，因此该类型的充电桩安装的数量也对变压器容量提出了更高的要求，如表1所示。

在表1内容中可以看出，随着直流充电桩数量的增加，储能式充电桩对于变压器的容量需求逐渐趋于稳定，这时该充电桩对于变压器容量的需求目的在于能够对冲击电流可能对变压器产生的影响进行全面限制。而对于非储能式的直流充电桩而言，由于其整个中间环节都采取的是隔离型变压器，因此能够有效地对冲击电流影响作出抑制。所以随着直流充电桩所安装的数量增加，其对于变压器的容量需求也在随之增加。结合实际运行资料的分析和研究，可以得到直流充电桩需要系数，其系数曲线如图1所示。在图中的分析中，需要结合当地供电部门的相关资料和项目实际运行的情况来进行实际调整，在设计期间需要根据项目中日常的负荷和交流充电桩的用电形式来选择适合的变压器容量，并且可对其扩容的空间进行适当预留，以此来满足日后充电桩发展的实际需求。

4结语

新能源的推广主要是为了摆脱对于传统不可再说都是重要的，各种事物通过数据而联系在一起，基于此物联网应运而生。这一概念应用于各行各业，网络的发展使得人们获取数据更加便捷，尤其在数据检测共享平台中，减少了一些仪器的使用频次，延长了一些配件的使用时间，这也就节省了使用成本和维护保养的费用，实现了仪器使用的信息化、科学化。在基于物联网的仪器检测数据共享平台的管理模式也应现代化，实现信息共享、精细管理。这样不仅可以提高工作效率，也可以减少工作中的时间和金钱成本，使管理变得更加便捷高效。

参考文献

[1]孙梅凤，王俊洋，张喜臣.民用住宅电动汽车充电供配电设计相关问题分析[J].智能建筑，2021，（07）：56-59.

[2]梁国灿.供配电工程设计中充电桩的谐波治理[J].电气技术与经济，2020，（Z1）：62-64.