肖志遠（廣東立勝電力工程有限公司　廣東佛山　528200）

淺析電動汽車充電樁建設(shè)

肖志遠
（廣東立勝電力工程有限公司廣東佛山528200）

近年來，隨著全球能源的日益緊張，節(jié)約能源已經(jīng)成為了全社會關(guān)注的焦點。電動汽車作為新能源汽車一直被看做是汽車發(fā)展的趨勢，而作為電動汽車的“加油站”，電動汽車充電樁自然也是隨著電動汽車的發(fā)展水漲船高。本文就針對電動汽車充電樁的建設(shè)進行闡述。

充電樁建設(shè)；配電安裝；附帶價值

1　電動汽車的發(fā)展

氣候變化、能源和環(huán)境問題是人類社會共同面對的長期問題。隨著美國表示回歸COP15（《聯(lián)合國氣候變化框架公約》締約方第15次會議）和以中國、印度為代表的新興國家被納入到其中，以及主要國家積極實施能源和環(huán)境保護戰(zhàn)略，全球進入了真正解決人類社會共同問題的時代。交通運輸領(lǐng)域的溫室氣體排放、能源消耗和尾氣排放三大問題是否有效解決直接影響人類共同問題能夠有效解決，為此，全世界主要國家政府、組織、汽車生產(chǎn)商、能源供應(yīng)商共同行動起來，推動全世界汽車工業(yè)動力系統(tǒng)電動化戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，促進可持續(xù)發(fā)展電動汽車產(chǎn)業(yè)的形成。

作為世界能源消耗大國，電動汽車在中國一直被看做是汽車發(fā)展的趨勢。國家和地方政府大力推廣電動汽車，研究制定電動汽車示范推廣鼓勵政策，鼓勵免除車牌拍賣、搖號、先行等限制措施，鼓勵出臺停車費、電價、道路通行費等扶持政策，并且將新能源汽車納入政府采購目錄。中國積極實施電動汽車科技戰(zhàn)略，促進汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和動力系統(tǒng)電動化轉(zhuǎn)型，培育和發(fā)展電動汽車社會，并取得了一定效果，但仍然面臨著政策環(huán)境亟需完善、工業(yè)基礎(chǔ)薄弱、國際競爭力弱、開放協(xié)同創(chuàng)新環(huán)境差、知識產(chǎn)權(quán)保護和標準化意識低、個別關(guān)鍵技術(shù)有待加強、車輛成本高、商業(yè)模式探索不充分等問題。

2　電動汽車充電樁

2.1電動汽車充電樁發(fā)展

作為電動汽車的“加油站”，電動汽車充電樁自然也是隨著電動汽車的發(fā)展水漲船高。目前我國正處于充電站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高峰期，各個大、中、小型城市都已建設(shè)不少電動汽車充電樁。

以佛山為例，電動汽車充電站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)開展的十分火熱，在佛山五區(qū)都裝有不同數(shù)量的電動汽車充電樁，現(xiàn)已安裝充電樁的領(lǐng)域包含：政府機關(guān)、供電系統(tǒng)、公交系統(tǒng)、出租車公司、企業(yè)、住宅小區(qū)（如圖1、表1）。

圖1　

表1　

2.2充電樁工作原理

交流充電樁電氣系統(tǒng)設(shè)計如圖2所示，主回路由輸入保護斷路器、交流智能電能表、交流控制接觸器和充電接口連接器組成；二次回路由控制繼電器、急停按鈕、運行狀態(tài)指示燈、充電樁智能控制器和人機交互設(shè)備（顯示、輸入與刷卡）組成。

圖2　

主回路輸入斷路器具備過載、短路和漏電保護功能；交流接觸器控制電源的通斷；連接器提供與電動汽車連接的充電接口，具備鎖緊裝置和防誤操作功能。二次回路提供“啟?！笨刂婆c“急停”操作；信號燈提供“待機”、“充電”與“充滿”狀態(tài)指示；交流智能電能表進行交流充電計量；人機交互設(shè)備則提供刷卡、充電方式設(shè)置與啟?？刂撇僮?。

2.3充電樁分類

充電樁的種類有很多，按照安裝方式來分，可分為落地式充電樁、掛壁式充電樁。落地式充電樁適合安裝在不靠近墻體的停車位。掛壁式充電樁適合安裝在靠近墻體的停車位。

按安裝地點來分，可分為公共充電樁、專用充電樁和自用充電樁。公共充電樁是建設(shè)在公共停車場結(jié)合停車泊位，為社會車輛提供公共充電服務(wù)的充電樁。專用充電樁是建設(shè)單位自有停車場，為單位內(nèi)部人員使用的充電樁。自用充電樁是建設(shè)在個人自有車位，為私人用戶提供充電的充電樁。充電樁一般結(jié)合停車場的停車位建設(shè)。

按充電接口數(shù)來分，可分為一樁一充、一樁雙充和一樁多充。

按充電方式來分，可分為直流充電樁，交流充電樁和交直流一體充電樁。

3　電動汽車充電樁建設(shè)

3.1建設(shè)要求

作為電網(wǎng)配用電側(cè)的電動汽車充電樁，其結(jié)構(gòu)的特殊性決定了自動化通信系統(tǒng)的特點是被測點多且分散、覆蓋面廣、通信距離短。并且隨著城市的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)拓撲要求具有靈活性和擴展性的結(jié)構(gòu)，因此，電動汽車充電樁通信方式的選擇應(yīng)考慮如下問題：

（1）通信的可靠性——通信系統(tǒng)要長期經(jīng)受惡劣環(huán)境和較強的電磁干擾或噪音干擾的考驗，并保持通信的暢通；

（2）建設(shè)費用——在滿足可靠性的前提下，綜合考慮建設(shè)費用及長期使用和維護的費用；

（3）雙向通信——不僅能實現(xiàn)信息量的上傳，還要實現(xiàn)控制量的下達；

（4）多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速率——隨著以后終端業(yè)務(wù)量的不斷增長，主站到子站、子站到終端之間通信對實現(xiàn)多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高；

（5）通信的靈活性和可擴展性——由于充電樁（栓）具有控制點面多、面廣和分散的特點，要求采用標準的通信協(xié)議，隨著“ALL IP”網(wǎng)絡(luò)技術(shù)趨勢的發(fā)展以及電力運營業(yè)務(wù)的不斷增長，需要考慮基于IP的業(yè)務(wù)承載，同時要求便于安裝施工、調(diào)試、運行、維護。

3.2充電樁的安全防護

表2　

3.3充電樁的安裝位置

電動汽車充電樁不能隨意建設(shè)，必須遵循以下幾點要求：

（1）充電樁應(yīng)該安裝在電源附近，這樣可以有效的減少配電線路的長度，既減少了充電樁建設(shè)的投資費用，又降低了配電施工的難度。充電樁安裝位置離電源越近，建設(shè)費用越低；充電樁安裝位置離電源越遠，建設(shè)費用越高。

（2）充電樁應(yīng)合理考慮車位與樁之間的距離，合理設(shè)計充電樁的安裝位置，盡量讓一個充電樁可以同時照顧到更多的車位，這樣可以充分提高電動汽車充電樁的使用效率（圖3）。

（3）充電樁應(yīng)該安裝在顯著位置，方便車主尋找。

3.4充電樁的選擇

充電樁有很多種類，包括交流單充，交流雙充，直流單充，直流雙充等。在不同的場合選擇不同種類的充電樁（如表3）。

3.5充電樁的安裝方式

充電樁的安裝方式有兩種：①落地式充電樁；②掛壁式充電樁。落地式充電樁又分為兩種：①澆筑水泥基座，將充電樁安裝在水泥基座上；②直接用膨脹螺絲固定充電樁底座。

圖3　合理的安裝位置

表3　

3.6充電樁的配電安裝

根據(jù)安裝充電樁的總功率選用合適的主電纜。

（1）所有電纜需選用阻燃電纜；

（2）主電纜需用金屬線槽敷設(shè)，到樁電纜應(yīng)使用PVC管敷設(shè)；

（3）所有敷設(shè)線槽應(yīng)該按規(guī)范安裝接地極。

3.7充電樁的控制系統(tǒng)

充電樁的控制系統(tǒng)主要針對兩種類型：①公共充電樁；②私人充電樁。

目前公共充電樁已經(jīng)建立了一套完整的收費、管理系統(tǒng)。電動汽車用戶通過刷卡進行充電，充電完成后再次刷卡停止充電并扣除相應(yīng)的費用。此次充電信息會立即傳送到中央服務(wù)器，中央服務(wù)器收集旗下所有充電樁的信息來進行統(tǒng)一管理。以下為公共充電樁的一些管理細節(jié)：

（1）在停車場內(nèi)有明顯指示，告知車主充電樁的位置；

（2）車主可以通過指示燈或手機APP查看到是否有空余的充電樁；

（3）充電信息可以通過一些途徑（短信、手機APP等）傳輸給車主，車主能夠隨時查看電動汽車的充電信息；

（4）在停車場入口附近建立充電卡充值服務(wù)點，方便車主使用；

（5）安排工作人員進行車位管理，盡量不使非電動汽車車輛占用充電樁車位；

（6）充電完成時，提醒車主開走電動汽車，避免長期占用充電樁車位；

（7）根據(jù)車主充電時間的長短，建議車主使用快速充電樁/慢速充電樁。

3.8充電樁的附加價值

隨著充電設(shè)施建設(shè)越來越完善，許多廠家都發(fā)現(xiàn)了充電樁還有很多其他的附加價值。

（1）廣告植入，在充電樁表面和刷卡界面的廣告宣傳；

（2）現(xiàn)在人們生活中帶的卡越來越多，帶充電卡不是很方便，可以開發(fā)直接掃描二維碼進行電動汽車充電，方便車主隨時可以使用；

（3）開發(fā)手機APP，在車主需要尋找充電樁時，給車主提供附近是否有空余充電樁停車位的位置，在車主刷卡充電時，又可以隨時通過手機查看電動汽車的充電情況；

（4）電動汽車充電時間比較長，車主充電期間會比較無聊，因此可以在充電樁界面提供使用時提供免費流量，供車主看電影、新聞，另外也可以在充電樁的信息中提供附近購物、餐廳、娛樂場所等信息，車主可以自行選擇在充電時間去做些什么。

4　結(jié)語

目前國內(nèi)充電樁的建設(shè)如火如荼，不過政府單位建設(shè)的電動汽車充電樁占比較高，企業(yè)和私人建設(shè)的電動汽車充電樁數(shù)量很少。政府和事業(yè)單位只是起到宣傳和推廣作用，電動汽車充電樁的建設(shè)還是需要企業(yè)和私人的大力投資才能真正發(fā)展起來，盡管電動汽車充電樁行業(yè)前景被一致看好，成體系的充電樁建設(shè)并不一帆風順，要實現(xiàn)電動汽車充電樁大面積普及還需要很長的時間，我們?nèi)孕枥^續(xù)努力！

[1]張其全.基于優(yōu)化模型的電動汽車充電站分布研究.中國新通信，2015 （23）.

[2]康繼光，衛(wèi)振林，程丹明，徐凡.電動汽車充電模式與充電站建設(shè)研究.電力需求側(cè)管理，2009（5）：64～66.

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2015-12-1