崔保艷 許建中

（國網(wǎng)合肥供電公司，合肥 230061）

1 雙向充電樁概述

目前，我國已經(jīng)研究出或者已經(jīng)實(shí)施建設(shè)的充電設(shè)施基本上分為兩類，充電樁和充電站。這兩種充電設(shè)施的服務(wù)目的有所不同，充電站用于電動汽車的快速充電，充電的時間相對比較短；而充電樁主要用于電動汽車的慢速充電，充電的時間相對較長。這兩種充電設(shè)施在充電效率、環(huán)境要求等方面各有優(yōu)勢，具體選擇時應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來合理采用。通常充電樁占用的土地面積較小，且管理成本也比較低，一般在城市的停車場、住宅小區(qū)等車流量和車輛停放密度比較大的區(qū)域進(jìn)行建設(shè)，以滿足電動汽車的充電需求。同時，充電樁一般采用的是慢充模式，電流比較小，安全性能較高，在一定程度上能夠延長電動汽車電池的壽命。雙向充電樁主要指在微網(wǎng)的控制下來實(shí)現(xiàn)車載電池系統(tǒng)與光伏電網(wǎng)之間雙向通信的一種直流充電設(shè)施。

2 雙向充電樁應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)分析

2.1 綜合監(jiān)控平臺的技術(shù)指標(biāo)

充電樁主要分散在停車場、小區(qū)等區(qū)域，地點(diǎn)相對分散，充電樁安裝的數(shù)量相對較大，要求綜合監(jiān)控平臺具備一定數(shù)據(jù)通信服務(wù)功能。同時為了方便、實(shí)時地顯示充電狀態(tài)，綜合監(jiān)控平臺要有良好的人機(jī)界面，將充電樁各個狀態(tài)的相關(guān)信息、計費(fèi)管理系統(tǒng)輸出的各個信息、用戶自定義的相關(guān)充電參數(shù)等通過Web方式以圖、表等形式顯示出來，方便用戶的相關(guān)查詢以及操作。為了保證系統(tǒng)信息、用戶信息、交易信息等信息的安全，綜合監(jiān)控平臺要有信息安全隔離的功能，保證系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全。此外該平臺其他的技術(shù)指標(biāo)如下：具備高級應(yīng)用策略的部署功能、系統(tǒng)的使用壽命要大于10年、系統(tǒng)的年可利用率不低于99.98%、主站各類設(shè)備的無故障運(yùn)行時間（MTBF）要大于40000h[1]。

2.2 雙向充電樁的技術(shù)指標(biāo)

雙向充電樁固定在電動汽車外，與電網(wǎng)相連，為非車載的電動汽車動力電池提供直流充電服務(wù)。雙向充電樁的設(shè)計是本項(xiàng)目的技術(shù)核心和關(guān)鍵。雙向充電樁的設(shè)計額定充放電功率為 12kW，電池端電壓最大值為500V，在充電或者放電時電流最大值為25A，功率因數(shù)必須大于0.99。雙向充電樁的充電對象為鋰電子蓄電池。雙向充電樁的輸出電流為直流，輸出電壓滿足充電對象的電池制式要求。其設(shè)計的充電方式分為手動和自動2種不同的方式，自動充電模式下系統(tǒng)必須接受電能質(zhì)量控制系統(tǒng)的控制，手動充電模式下系統(tǒng)必須按照用戶設(shè)定的充電參數(shù)進(jìn)行。在本項(xiàng)目中每個雙向充電樁都必須自帶供用戶使用的操作器，以方便用戶在使用充電樁進(jìn)行充電時能夠進(jìn)行規(guī)范的操作，操作器可用于系統(tǒng)與用戶之間的雙向信息交流，也可用于系統(tǒng)在無人狀態(tài)下進(jìn)行自動信息化管理。充電樁接口應(yīng)符合國標(biāo)電動汽車傳導(dǎo)式充電接口標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于直流充電接口的若干規(guī)定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。充電樁通信系統(tǒng)中的外接口采用的是通用CAN通信接口，通信協(xié)議采用的是國標(biāo)電動汽車電池管理系統(tǒng)與非車載充電機(jī)之間的通信協(xié)議（暫行）中的相關(guān)規(guī)定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（充電對象為鋰電池電動車），充電樁對充電過程中的非正常狀態(tài)應(yīng)具備相應(yīng)的報警和保護(hù)功能。

2.3 電能質(zhì)量治理系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)

電能質(zhì)量治理系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)如下：①對供電系統(tǒng)電網(wǎng)頻率及其平衡的規(guī)定，為了減小電網(wǎng)頻率波動對充電系統(tǒng)的影響，頻率偏差限值為±0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時，偏差限值±0.5Hz；②為了保證在系統(tǒng)負(fù)載變化的情況下電壓偏差在合理范圍內(nèi)，系統(tǒng)采用的電壓偏差技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：20kV及以下三相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的±7%，220V單相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的+7%和-10%；③三相電壓不平衡。電網(wǎng)正常運(yùn)行時，負(fù)序電壓不平衡度不超過2%，短時不超過4%，各相電壓滿足GB/T 12325的要求。接于公共連接點(diǎn)的每個用戶引起該點(diǎn)負(fù)序電壓不平衡度允許值一般為 1.3%，短時不超過2.6%；④公用電網(wǎng)諧波。6～220kV各級公用電網(wǎng)電壓（相電壓）總諧波畸變率是：0.38kV時為5%，6～10kV時為4%，35～66kV為時3%，110kV時為2%。用戶注入電網(wǎng)的諧波電流允許值在各級電網(wǎng)諧波電壓的限值范圍內(nèi)；⑤公用電間諧波在電力系統(tǒng)運(yùn)行時廣泛存在，但是結(jié)合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對間歇波存在指標(biāo)的規(guī)定，間諧波電壓含有率是：當(dāng)電壓在1000V及以下時，頻率小于 100Hz為 0.2%，100～800Hz為0.5%，當(dāng)電壓在1000V以上時，頻率小于100Hz為0.16%，100～800Hz為0.4%。單一用戶間諧波含有率是：當(dāng)電壓在1000V及以下時，頻率小于100Hz為 0.16%，100～800Hz為 0.4%，當(dāng)電壓在 1000V以上時，頻率小于100Hz為0.13%，100～800Hz為0.32%；⑥電網(wǎng)波動和閃變對系統(tǒng)正常工作也有一定的影響和干擾。電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)在系統(tǒng)運(yùn)行的較小方式下，以一周（168h）為測量周期，所有長時間閃變值Plt滿足：在小于110kV時，Plt=1，在大于110kV時，Plt=0.8[2]。

3 雙向充電樁應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)

3.1 綜合監(jiān)控平臺的設(shè)計要點(diǎn)

綜合監(jiān)控平臺的功能目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的監(jiān)控和雙向充電樁各項(xiàng)數(shù)據(jù)及其狀態(tài)的監(jiān)控。為此，平臺要對所有的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的采集、查看和分析，并提供設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測、危險警告與通知、數(shù)據(jù)查詢分析、設(shè)備運(yùn)行總額和管理等功能。此外，平臺還要實(shí)現(xiàn)在不進(jìn)行二次開發(fā)的條件下完成新增監(jiān)控設(shè)備的接入功能。設(shè)備接入后數(shù)據(jù)采用分級存儲方案，并進(jìn)行分類匯總和統(tǒng)計。利用系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)和事件信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備集中遠(yuǎn)程監(jiān)控，為設(shè)備故障診斷提供必要的數(shù)據(jù)支持，也為電站綜合管理提供全面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和各類統(tǒng)計報表。

3.2 雙向充電樁的技術(shù)設(shè)計要點(diǎn)

充電樁的服務(wù)對象主要是鋰離子蓄電池，充電機(jī)為電動汽車的低壓輔助電源，用于在充電過程中為電動汽車蓄電池管理系統(tǒng)供電。低壓輔助電源應(yīng)為直流12V和24V，可以換檔切換。充電樁通信方案為：利用TCP/IP或者RS 485總線將數(shù)據(jù)上傳至集中管理系統(tǒng)，將充電樁運(yùn)行信息實(shí)時上傳至能量管理系統(tǒng)，對整個光伏儲能充電系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制，為電動汽車充換電整體安全運(yùn)行提供有力保障[3]。

3.3 電能質(zhì)量治理系統(tǒng)的設(shè)計要點(diǎn)

電能質(zhì)量治理平臺的功能由一體化補(bǔ)償系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案為：控制軟件系統(tǒng)、SVG型動態(tài)無功補(bǔ)償裝置、有源濾波器等電力電子裝置。電力電子裝置安裝在太陽能光伏電站中，實(shí)時采集發(fā)電系統(tǒng)及電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并經(jīng)過控制軟件分析后向電力電子裝置發(fā)送控制指令，電力電子裝置接收指令后實(shí)現(xiàn)諧波抑制、電壓波動補(bǔ)償及無功功率補(bǔ)償功能。

4 結(jié)論

本文在對雙向充電樁概述的基礎(chǔ)上，主要對本項(xiàng)目中雙向充電樁的整體設(shè)計方案和功能目標(biāo)以及其中采用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了簡要的探討，希望能為相關(guān)從業(yè)人員提供一些有益的參考。

[1] 潘熙, 李芳. 電動汽車充電設(shè)施的設(shè)計與建設(shè)[J].電力需求側(cè)管理, 2012, 14(2): 49-51.

[2] 蘇新, 李廣凱, 韓帥, 等. 電動汽車交流充電樁多功能電能表通信的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J]. 電工技術(shù), 2011(12):17-18.

[3] 譚敏, 郭彥軍, 白宇峰, 等. 電動汽車充電設(shè)施的設(shè)計與探討[J]. 陜西電力, 2011, 39(11): 58-60, 64.