潘 熙，李 芳

（揚(yáng)州供電公司，江蘇 揚(yáng)州 225001）

電動(dòng)汽車充電設(shè)施的設(shè)計(jì)與建設(shè)

潘 熙，李 芳

（揚(yáng)州供電公司，江蘇 揚(yáng)州 225001）

電動(dòng)汽車是一種發(fā)展前景廣闊的綠色交通工具，是解決能源和環(huán)境問題的重要手段。電動(dòng)汽車充電站作為電動(dòng)汽車能源補(bǔ)給站，是發(fā)展電動(dòng)汽車所必須的重要配套基礎(chǔ)設(shè)施。結(jié)合已建成投運(yùn)的揚(yáng)州吳州路電動(dòng)汽車充電站實(shí)際情況，介紹了吳州路電動(dòng)汽車充電站內(nèi)的CEV1000智能充電運(yùn)行管理系統(tǒng)的功能及組成，對(duì)未來電動(dòng)汽車商業(yè)運(yùn)營管理模式進(jìn)行探討。

CEV1000智能充電系統(tǒng)；交流充電樁；電動(dòng)汽車充電站

汽車的能源消耗和廢氣排放的日益增加，是造成全球石油危機(jī)和溫室效應(yīng)的主要原因之一，因而，發(fā)展新能源汽車迫在眉睫。電動(dòng)汽車代表了新能源汽車發(fā)展的方向。在此背景下，國家電網(wǎng)公司大力推進(jìn)電動(dòng)汽車充電設(shè)施的建設(shè)，從2009年開始制定建設(shè)方案，到2010年全面啟動(dòng)建設(shè)。揚(yáng)州供電公司與國家電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院鼎力合作，于2010年4月建設(shè)完成了江蘇揚(yáng)州市第一座電動(dòng)汽車充電站——吳州路電動(dòng)汽車充電站。

1 設(shè)計(jì)思路

揚(yáng)州吳州路充電站設(shè)計(jì)過程中，國家電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院與揚(yáng)州供電公司按照國家電網(wǎng)公司頒布的《電動(dòng)汽車充電設(shè)施典型設(shè)計(jì)》要求，采用最新研制的CEV1000智能充電運(yùn)行管理系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，完成了揚(yáng)州吳州路電動(dòng)汽車充電站的設(shè)計(jì)方案。

2 充電站簡(jiǎn)介

揚(yáng)州吳州路充電站坐落在吳州東路、智谷產(chǎn)業(yè)園附近，是江蘇省深化設(shè)計(jì)的第一座充電站，也是首座集充電站、供電營業(yè)廳于一體的充電站。充電站內(nèi)建有3臺(tái)大型直流充電機(jī)、4臺(tái)中型直流充電機(jī)、10個(gè)交流充電樁，可同時(shí)為17輛車提供快、慢2種充電方式的充電。揚(yáng)州吳州路電動(dòng)汽車充電站自投運(yùn)以來，充電設(shè)施運(yùn)行安全可靠，為用戶提供智能化充電，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

揚(yáng)州吳州路電動(dòng)汽車充電站的建成，為具有行駛零排放、低噪音、低能耗的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了平臺(tái)，并為其他城市今后建設(shè)電動(dòng)汽車充電站提供了標(biāo)準(zhǔn)和樣板。

3 智能充電運(yùn)行管理系統(tǒng)

揚(yáng)州吳州路電動(dòng)氣車智能充電運(yùn)行管理系統(tǒng)分為：充電系統(tǒng)、配電監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、有源濾波裝置及直流電源系統(tǒng)。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 CEV1000智能充電運(yùn)行管理系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 充電系統(tǒng)

電動(dòng)汽車充電站的充電系統(tǒng)是充電站重要的組成部分，主要設(shè)備有包括CEV1100交流充電樁和CEV1200直流充電機(jī)。揚(yáng)州吳州路電動(dòng)汽車充電站配備了3臺(tái)大型充電機(jī)（其中包括設(shè)計(jì)容量為700 V/300 A充電機(jī)一個(gè)，500 V/400 A充電機(jī)2個(gè)），4臺(tái)中型充電機(jī)（設(shè)計(jì)容量為500 V/200 A）和10臺(tái)交流充電樁（220 V/5 kW），可以供17輛左右的公交車和小型工程車充電。

CEV1100系列交流充電樁是一種利用專用充電接口為具有車載充電機(jī)的電動(dòng)汽車提供交流電能的電動(dòng)汽車專用充電裝置。主要功能包括：充電控制功能、人機(jī)交互功能、計(jì)量計(jì)費(fèi)功能、狀態(tài)量采集功能、模擬量采集功能、通信監(jiān)測(cè)功能、保護(hù)功能、輔助功能等。交流充電樁是目前乃至以后相當(dāng)一段長的時(shí)間內(nèi)，小型電動(dòng)汽車的主要充電方式，可應(yīng)用在各種大、中、小型電動(dòng)汽車充電站中，并可很方便的安裝在各種公共場(chǎng)所、單位內(nèi)部及小區(qū)內(nèi)部停車場(chǎng)內(nèi)。

CEV1200系列直流充電機(jī)是根據(jù)采用鋰動(dòng)力電池電動(dòng)車輛的充電需求而專業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。該產(chǎn)品采用國際先進(jìn)的軟開關(guān)技術(shù)，具有轉(zhuǎn)換效率高、輸出電流穩(wěn)定、可靠性高、壽命長等特點(diǎn)，具有反接保護(hù)、短路保護(hù)、低壓保護(hù)、過壓保護(hù)、過熱保護(hù)等功能。采用模塊化設(shè)計(jì)，具有強(qiáng)大的容錯(cuò)性。操作界面使用圖形化的觸摸屏。具有CAN現(xiàn)場(chǎng)總線，能完成與電池管理系統(tǒng)（BMS）、充電樁和電力后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信，從而對(duì)鋰動(dòng)力電池的充電進(jìn)行優(yōu)化和可靠的保護(hù)。

充電機(jī)主要由充電機(jī)控制器、整流設(shè)備、直流充電樁、計(jì)量計(jì)費(fèi)設(shè)備等組成，總括為整流柜和充電樁2部分。整流柜和直流充電樁之間通過通信來協(xié)調(diào)工作，直流充電樁的人機(jī)交互功能接受工作人員或者車載BMS軟件的命令，控制整流柜輸出的電流電壓等參數(shù)，通過直流充電樁上的接口完成對(duì)電動(dòng)汽車的充電。

3.2 配電監(jiān)控系統(tǒng)

CEV1300配電監(jiān)控系統(tǒng)作為全站的運(yùn)行管理中樞，是保障安全穩(wěn)定供電的核心部分。具體分為充電站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)和配電保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)。揚(yáng)州吳州路電動(dòng)汽車充電站監(jiān)控后臺(tái)配置3臺(tái)主機(jī)，1臺(tái)服務(wù)器，都配有CEV1000智能充電運(yùn)行管理軟件。

充電站監(jiān)控后臺(tái)主要完成采集、處理、存儲(chǔ)來自充電機(jī)及配電系統(tǒng)監(jiān)控的數(shù)據(jù)，提供圖形化人機(jī)界面及語音報(bào)警功能，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)及下發(fā)控制命令，用以監(jiān)控充電機(jī)及配電系統(tǒng)的運(yùn)行；除配電站監(jiān)控SCADA功能外，還提供針對(duì)充電站系統(tǒng)的諸如智能負(fù)荷調(diào)控等高級(jí)應(yīng)用功能，為充電站安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障手段。CEV1300充電站監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)主要面向大中小型電動(dòng)汽車充電站監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)、配電監(jiān)控中心、中小型變電站監(jiān)控系統(tǒng)及樓宇自動(dòng)化等應(yīng)用。

CEV1300系列充電站配電保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣泛，可廣泛應(yīng)用于各種大、中、小型規(guī)模的電動(dòng)汽車充電站，既能構(gòu)建保護(hù)、監(jiān)控相對(duì)獨(dú)立配置的充電站配電自動(dòng)化系統(tǒng)，也能構(gòu)建保護(hù)監(jiān)控一體化配置的充電站配電自動(dòng)化系統(tǒng)。配電保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)又分為保護(hù)裝置、測(cè)控裝置和備自投裝置，能實(shí)時(shí)全面的對(duì)整個(gè)充電站的配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，保障充電站內(nèi)用電安全。

3.3 安防系統(tǒng)

揚(yáng)州吳州路電動(dòng)汽車充電站中配備了一套完整的CEV1500安防系統(tǒng)，它由攝像機(jī)、紅外報(bào)警器、煙感報(bào)警器、門禁系統(tǒng)、輔助燈光、聲光報(bào)警器、連接電纜、監(jiān)控屏柜、嵌入式硬盤錄像機(jī)、液晶顯示器、報(bào)警主機(jī)、綜合電源、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、監(jiān)控終端等設(shè)備組成。安防系統(tǒng)完成充電站的視頻監(jiān)控以及消防、門禁和周界安全的監(jiān)控，通過通信管理機(jī)獲取配電系統(tǒng)監(jiān)控及充電機(jī)的相關(guān)告警信息，用以完成視頻聯(lián)動(dòng)監(jiān)控。設(shè)備具備良好的屏蔽功能和抗強(qiáng)電磁干擾能力，整套系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、免維護(hù)式結(jié)構(gòu)，具有高度的可靠性和安全性，完全可以保證充電站內(nèi)安全運(yùn)行，保證防火防盜。

(5)取少量溶液于試管中,加入過量Ba(NO3)2溶液,靜置,取上層清液,滴加稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,產(chǎn)生白色沉淀,則說明溶液中有Cl-

3.4 計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)

揚(yáng)州吳州路電動(dòng)汽車充電站中配備的CEV1600計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)既能為用戶提供IC卡發(fā)卡、充值、管理、支付的操作環(huán)境及歷史記錄，也能提供精準(zhǔn)的端口電量計(jì)量（有功、無功），并提供分時(shí)計(jì)量功能，存儲(chǔ)總計(jì)、尖峰時(shí)段、高峰時(shí)段、平時(shí)段、谷時(shí)段電能量。

系統(tǒng)具體分為IC卡管理系統(tǒng)、計(jì)量管理機(jī)和多功能電能表。IC卡管理系統(tǒng)中發(fā)卡子系統(tǒng)為用戶發(fā)放充電卡號(hào)數(shù)字序列號(hào)唯一的IC卡，系統(tǒng)同時(shí)記錄用戶的詳細(xì)信息，為用戶提供充值、掛失、補(bǔ)辦、銷戶等各項(xiàng)相關(guān)服務(wù)的全面處理。

計(jì)量管理機(jī)按設(shè)定的定時(shí)采集時(shí)間間隔對(duì)電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)，并在主站召測(cè)時(shí)發(fā)送給主站。同時(shí)可監(jiān)測(cè)電能表運(yùn)行狀況，包括：電能表參數(shù)變更、電能表時(shí)間超差、電能表故障信息、電能表示度下降、電能量超差、電能表飛走、電能表停止等參數(shù)。

多功能電能表具有正向有功電能、反向有功電能計(jì)量功能，能存儲(chǔ)其數(shù)據(jù)，并可以據(jù)此設(shè)置組合有功；具有分時(shí)計(jì)量功能，有功電能量按相應(yīng)的時(shí)段分別累計(jì)，存儲(chǔ)總計(jì)、尖峰時(shí)段、高峰時(shí)段、平時(shí)段、谷時(shí)段電能量；能夠測(cè)量、記錄、顯示當(dāng)前電能表的電壓、電流（包括零線電流）、功率、功率因數(shù)等運(yùn)行參數(shù)。測(cè)量誤差（引用誤差）不超過±1%。

3.5 有源濾波裝置

諧波和無功是關(guān)系電網(wǎng)質(zhì)量的2個(gè)重要指標(biāo)，兩者的存在對(duì)電網(wǎng)或相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的影響和危害。諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，另外降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3次諧波電流流過中性線會(huì)導(dǎo)致中線過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。諧波電流在輸電線路上的壓降會(huì)使用戶端的電壓波形產(chǎn)生嚴(yán)重的畸變，影響電氣設(shè)備的正常工作。

CEV1700有源電力濾波器（APF）是一種向系統(tǒng)電網(wǎng)注入補(bǔ)償諧波電流以抵消負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流的主動(dòng)式濾波裝置，其最大特點(diǎn)是能迅速的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償隨機(jī)的諧波電流。它的使用可徹底改變常規(guī)無源濾波器的工作局限性，使單節(jié)點(diǎn)多裝置并存、靜態(tài)、單調(diào)諧諧波治理發(fā)展為單節(jié)點(diǎn)單裝置、動(dòng)態(tài)的諧波綜合治理。CEV1700濾波器的諧波綜合補(bǔ)償率高于80%，這是無源濾波裝置所無法比擬的。

相比于傳統(tǒng)的無源型濾波器，CEV1700濾波器功能和濾波性能都大大提高，但同時(shí)裝置成本也高于無源型濾波器。為了滿足用戶對(duì)濾波成本效益的要求，CEV1700濾波器設(shè)計(jì)為可以和傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償電容（或無源型濾波器）聯(lián)合工作，這樣，既可以達(dá)到提高濾波效率目的，又減少了用戶的資金投入。

3.6 直流電源系統(tǒng)

直流電源系統(tǒng)主要包含蓄電池、充電機(jī)、絕緣監(jiān)測(cè)等設(shè)備，為10 kV開關(guān)操作機(jī)構(gòu)、站內(nèi)保護(hù)測(cè)控裝置、通信設(shè)備、逆變電源等直流用電設(shè)備提供電能。該系統(tǒng)將整流器、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)壓裝置、饋出分路、保護(hù)告警回路、絕緣監(jiān)測(cè)、蓄電池檢測(cè)及開關(guān)量檢測(cè)單元等有機(jī)地結(jié)合在一起，通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理，自動(dòng)設(shè)定并管理各種類型電池的均充電、浮充電、放電、恒壓恒流充電的運(yùn)行，以及通過計(jì)算機(jī)完成自動(dòng)調(diào)壓、投切、故障報(bào)警、絕緣報(bào)警、信號(hào)輸出、遠(yuǎn)程控制等操作，并能通過調(diào)制解調(diào)器、電力載波等其他傳輸設(shè)備完成遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理。系統(tǒng)的具體電氣參數(shù)有蓄電池容量、輸入電壓、輸出電壓、輸出回路數(shù)、輸出電流等，需根據(jù)充電站的實(shí)際直流設(shè)備負(fù)荷來進(jìn)行選擇。

4 未來電動(dòng)汽車商業(yè)運(yùn)營管理模式的探討

在電動(dòng)汽車的應(yīng)用中，電動(dòng)汽車充電設(shè)施是電動(dòng)汽車商業(yè)化的基礎(chǔ)配套設(shè)施，其作用等同于目前燃油汽車的加油站，只有具備了性能優(yōu)良、服務(wù)完善的充電設(shè)施服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展才能得到進(jìn)一步的推進(jìn)。

未來，為方便電動(dòng)汽車用戶的使用，同時(shí)對(duì)充電設(shè)施實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化、商業(yè)化管理，將成立專門服務(wù)于廣大用戶的電動(dòng)汽車商業(yè)化運(yùn)營管理公司，該公司是國家電網(wǎng)公司與電動(dòng)汽車用戶之間的服務(wù)供應(yīng)商，電動(dòng)汽車商業(yè)運(yùn)營公司從國家電網(wǎng)公司購得電力，再連同本身提供的充電、換電的服務(wù)一同銷售給電動(dòng)汽車用戶。

同時(shí)，電動(dòng)汽車商業(yè)運(yùn)營公司將自身定位為電動(dòng)汽車能源供應(yīng)商，主要完成充換電站和充電樁的監(jiān)控及設(shè)備檢修，對(duì)充換電設(shè)施運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)換電站的電池進(jìn)行物流倉儲(chǔ)管理，同時(shí)為用戶辦理相關(guān)業(yè)務(wù)，按照用戶使用的電池電量進(jìn)行費(fèi)用結(jié)算，管理智能電卡的發(fā)行及費(fèi)用結(jié)算。

為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車商業(yè)化運(yùn)行管理，目前還面臨著很多技術(shù)難關(guān)，如：充換電站運(yùn)營和收費(fèi)如何與電網(wǎng)協(xié)調(diào)？如何對(duì)充電站和交流充電樁進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控？如何對(duì)電動(dòng)汽車電池進(jìn)行物流調(diào)度等，還有很多問題亟待解決。

未來電動(dòng)汽車的發(fā)展前景廣闊。目前我國的電動(dòng)汽車充電設(shè)施產(chǎn)業(yè)面臨著良好的機(jī)遇與巨大的挑戰(zhàn)，相信隨著國家相關(guān)政策的不斷出臺(tái)，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)會(huì)更加蓬勃發(fā)展。

5 結(jié)束語

揚(yáng)州在“十二五”期間將建設(shè)30座電動(dòng)汽車充電站，其中大型電動(dòng)汽車充電站10座，中型電動(dòng)汽車充電站10座，小型電動(dòng)汽車充電站10座，將形成連接城市東西南北的電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)。揚(yáng)州吳州路電動(dòng)汽車充電站的成功投運(yùn)，為今后江蘇省充電站的建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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［1］劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2010.

［2］劉振亞.智能電網(wǎng)知識(shí)讀本[M].北京：中國電力出版社，2010.

［3］張文亮，武斌，李武峰，等.我國純電動(dòng)汽車的發(fā)展方向及能源供給模式的探討[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（4）：1-5.

［4］辛克偉，周宗祥，盧國良.國內(nèi)外電動(dòng)汽車發(fā)展及前景預(yù)測(cè)[J].電力需求側(cè)管理，2008，10（1）：75-77.

Design and construction of electric vehicle charging facilities

PAN Xi,LI Fang
（Yangzhou Electric Power Supply Company,Yangzhou 225001,China）

The electric vehicle is green transportation with a wide development prospect,is the important means to solve energy and environmental problems.The electric vehicle battery charging station as the electric vehicle energy supply station,is necessary important supporting infrastructure to develop the electric vehicle.Combined with the actual situation of completed electric vehicle charging station at Wuzhou Road Yangzhou City,this paper intro?duces function and composition of CEV1000 smart charging opera?tion management system in WuZhou electric vehicle battery charg?ing station.It also discusses the electric vehicle business operation management models in the future.

smart CEV 1000 charging facilities;AC charg?ing pile;electric vehicle charging station

F407.61

C

1009-1831（2012）02-0049-03

2011-01-06

潘熙（1979），男，江蘇揚(yáng)州人，工程師，先后從事電力負(fù)荷控制管理、營銷計(jì)劃與統(tǒng)計(jì)管理、電動(dòng)汽車充電站管理工作，現(xiàn)就職于江蘇揚(yáng)州供電公司客戶服務(wù)中心。李芳（1970），女，江蘇揚(yáng)州人，工程師，先后從事變電運(yùn)行、優(yōu)質(zhì)服務(wù)管理、電動(dòng)汽車充電站管理工作，現(xiàn)就職于江蘇揚(yáng)州供電公司客戶服務(wù)中心。