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淺談|電動汽車充電站功能布局及電能補(bǔ)給方式

隨著國家大力發(fā)展新能源汽車,新能源汽車也迎來了爆發(fā)式增長,過去2018年,新能源汽車銷量達(dá)到了125.6萬輛。中國新能源汽車銷量連年屢創(chuàng)新高;與此同時(shí),充電基礎(chǔ)設(shè)施跟不上,充電難問題也在時(shí)刻困擾著廣大車主。那么,充電站建設(shè)需要具備哪些基礎(chǔ)條件,有哪些充電方法,都有什么運(yùn)營模式呢?下面我們通過此文來了解一下!

一、充電站的功能和布局

| 充電站的功能

充電站主要是指快速高效、經(jīng)濟(jì)安全地為各種電動車輛提供運(yùn)行中所需電能的服務(wù)性基礎(chǔ)設(shè)施。為提高車輛的使用率和使用方便性,除采用動力電池車載充電以外,還可采取電動汽車動力電池系統(tǒng)與備用電池系統(tǒng)更換的方案使電動汽車獲得行駛必需的電能。

具有電池更換功能的充電站應(yīng)包括備用電池更換、電池存儲的設(shè)施及場所。充電站的基本功能應(yīng)包括配電、充電、監(jiān)控、計(jì)量和通信,擴(kuò)展功能為計(jì)費(fèi)。

| 充電站的布局

充電站的主要功能決定其總體布局。一般來說,一個功能完備的充電站由配電區(qū)、監(jiān)控區(qū)、充電區(qū)、更換電池區(qū)和電池維護(hù)區(qū)等五個基本部分組成,如圖所示。

二、充電站標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)

GB/T29781-2013《電動汽車充電站通用要求》規(guī)定了電動汽車充電站的選址原則、供電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電能計(jì)量、行車道、停車位、安全、要求、標(biāo)志和標(biāo)識。

| 環(huán)境要求

1、充電站的總體規(guī)劃應(yīng)與當(dāng)?shù)貐^(qū)域總體規(guī)劃和城鄉(xiāng)規(guī)劃相協(xié)調(diào),并應(yīng)符合環(huán)境保護(hù)和防火安全的要求;

2、充電站的規(guī)劃宜充分利用就近的供電、交通、消防、給排水及防洪等公用設(shè)施,并對站區(qū)、電源進(jìn)出線走廊、給排水及防洪設(shè)施、進(jìn)出站道路進(jìn)行合理布局、統(tǒng)籌安排;

3、城區(qū)內(nèi)的充電站,宜靠近城市道路,不宜選在城市干道的交叉路口和交通繁忙路段附近;

4、充電站與黨政機(jī)關(guān)辦公樓、中小學(xué)校、幼兒園、醫(yī)院、大型圖書館、文物古跡、博物館、大型體育館、影劇院等重要或人員密集的公共建筑應(yīng)具有合理的安全距離;

5、充電站不應(yīng)靠近有潛在危險(xiǎn)的地方,當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)的建筑毗連時(shí),應(yīng)符合GB50058的有關(guān)規(guī)定;

6、充電站不宜設(shè)在有腐蝕性氣體的場所,當(dāng)無法遠(yuǎn)離時(shí),不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè);

7、充電站不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所;

8、充電站不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所;

9、充電區(qū)域應(yīng)具備一定的通風(fēng)條件;

10、某些可能發(fā)生嚴(yán)重潮濕天氣的區(qū)域,應(yīng)具有對空氣濕度監(jiān)測和處理的設(shè)備和手段。

| 供電系統(tǒng)技術(shù)要求

1、根據(jù)充電站的規(guī)模、容量和重要性,可選擇采用不同的供電方式:配電容量大于等于500kVA的充電站,宜采用雙路10kv電源供電方式。配電容量大于等于100kVA、小于500kVA的充電站,宜采用雙路電源供電方式,根據(jù)具體情況可采用10kv或0.4kV。配電容量小于100kVA的充電站,宜采用0.4kV供電方式;

2、供電系統(tǒng)的容量應(yīng)滿足充電站內(nèi)充電、照明、監(jiān)控、辦公等用電的要求,并留有一定容量;

3、充電站供電系統(tǒng)應(yīng)符合GB50052的要求;變壓器室、配電室應(yīng)符合GB50053的要求,低壓配電部分應(yīng)符合GB50054的要求;

4、用于充電站的配電變壓器宜采用Dynll聯(lián)結(jié)方式;

5、充電站在公用電網(wǎng)接入點(diǎn)的電能質(zhì)量應(yīng)符合以下規(guī)定:功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上。諧波電壓限值不應(yīng)超過GB/T14549-1993中第4章規(guī)定的允許值。諧波電流允許值不應(yīng)超過GB/T14549-1993中5.1、5.2的規(guī)定。

| 充電系統(tǒng)安裝布置要求

1、充電設(shè)備的布置應(yīng)便于充電車輛停放和充電人員操作;

2、在多車同時(shí)充電時(shí),各充電機(jī)及車輛應(yīng)不影響其他充電機(jī)、車輛的充電;

3、充電設(shè)備安裝在室外時(shí),應(yīng)安裝防雨、雪的頂棚;

4、充電設(shè)備安裝在室內(nèi)時(shí),為防止溫度過高,應(yīng)安裝通風(fēng)設(shè)施;

5、充電設(shè)備應(yīng)安裝在距地面一定高度的地方,滿足防雨、防積水要求;

6、充電設(shè)備的布置應(yīng)盡量縮短充電電纜長度,以節(jié)約材料和能耗。

三、充電控制模式

充電模式有恒流充電、恒壓充電和恒流-恒壓充電法。

| 恒流充電法

恒流充電是指電池在充電時(shí),采用恒流的方式進(jìn)行充電,該電流的大小可以通過充電裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種充電方法的主要特點(diǎn)是有較大的適應(yīng)性,可以任意選擇和調(diào)節(jié)充電電流,因此可以對各種不同情況及狀態(tài)的電池充電。該充電方法的主要缺點(diǎn)是開始階段的充電電流相對較小,在充電后期充電電流又相對過大,所以整個充電過程時(shí)間長、能耗大、還需要專人管理。

| 恒流充電特性

| 恒壓充電法

恒壓充電是指電池在充電時(shí),采用恒壓的方式進(jìn)行充電,其主要的特點(diǎn)是:充電初期電流相當(dāng)大,隨著充電的延續(xù),充電電流逐漸減小,在充電終期只有很小的電流通過,這種充電方法與恒流充電相比,充電時(shí)間短,一般在數(shù)小時(shí)后電池就能獲得本身容量的90%以上,且充電過程不需要專人管理。但在實(shí)際的應(yīng)用中,充電時(shí)間還是過長,需要更好更快的充電方法。

| 恒壓充電特性

| 恒流-恒壓充電法

目前用的比較多的是恒流-恒壓充電,開始階段采用恒流充電,直至電池的端電壓達(dá)到恒壓充電電壓,然后再改為恒壓充電到電池充滿為止,充滿時(shí)則需要檢測充電電流是否減少到充電終止電流。

| 兩段式

先恒壓再恒流

| 三段式

恒壓---恒流---浮充

| 智能充電

智能充電時(shí)目前比較先進(jìn)的充電方法,其原理是在整個充電過程中動態(tài)跟蹤蓄電池可按受的充電電流。即充電機(jī)根據(jù)電池的充電狀態(tài)確定充電參數(shù),使充電電流始終保持在電池可接受的充電電流曲線附近,從而保護(hù)電池。智能充電要求鋰離子電池配備BMS,并且要求充電機(jī)與BMS緊密配合。BMS是對電池的性能和狀態(tài)了解最為全面的設(shè)備,所以將BMS和充電機(jī)之間建立聯(lián)系,就能使充電機(jī)實(shí)時(shí)地了解電池的信息,從而有效地解決部分電池的過充問題。

| 智能充電的充電曲線

四、充電站運(yùn)營模式

| 充電站建設(shè)

由于電動汽車可以采用整車充電和更換電池的方式來進(jìn)行電能補(bǔ)充,故充電站的建設(shè)形式較加油站有很大的靈活性。按建設(shè)和結(jié)構(gòu)形式來劃分,充電站可分為:一體式充換電站、子母式電池更換站、停車式整車充電站。

| 一體式充換電站

一體式充換電站根據(jù)作業(yè)車間布局的相對位置可分為:地面一體式充換電站、地下一體式充換電站以及立體式充換電站等。該類充換電站以采用電池更換設(shè)備提供電池更換服務(wù)為主,也可提供少量整車應(yīng)急充電服務(wù)。更換下的動力電池在站內(nèi)實(shí)現(xiàn)電能補(bǔ)充。具有電動車輛能量補(bǔ)給速度快(一般在5min即可完成電池更換服務(wù)),服務(wù)能力強(qiáng),自動化和專業(yè)化程度高,對電池性能要求較低,有利于增加電池壽命等優(yōu)點(diǎn),但也存在建站靈活性較低,備用電池和充電設(shè)備造成建設(shè)成本高,成本回收周期長,配電容量較大等缺點(diǎn)。

| 子母式電池更換站

子母式電池更換站是指動力電池在母站集中充電,電池的更換作業(yè)在母站和各子站進(jìn)行,通過配送體系將母站充滿電的電池配送到各子站并將更換下的電池運(yùn)送回母站集中充電,母站和子站也可提供少量應(yīng)急充電服務(wù)的充電站。

| 停車式整車充電站

停車式整車充電站是指為車輛提供整車常規(guī)充電和應(yīng)急快速充電的充電站,其本質(zhì)就是一個配有一定數(shù)量充電樁的停車場。

五、動力蓄電池電能補(bǔ)給方式

1、家庭交流慢充

2、公共交流慢充

3、公共直流快充

4、充電站交流慢充

5、充電站直流快充

6、充電站電池更換

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