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摘要：介绍了电动汽车充电桩的发展现状，国家及地区政策的相关需求。及相关要求对于民用建筑变配电设计系统的影响。介绍了直流及交流充电桩的技术指标。根据具体的项目情况分析，实际设置充电桩的电气设计要求及注意事项，提出针对不同项目的电动汽车充电桩的配电设计方案。
关键字：充电桩；直流；交流；谐波；同时系数
0前言
随着全球能源危机和环境危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧。新能源的发展和应用变得刻不容缓。在这样的大背景下，结合我国可再生能源产业现状，我国政府积极推进新能源汽车的应用与发展。电动汽车作为未来新能源汽车发展的大方向，引起越来越多的发展和重视。充电桩作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施的一部分，对于推进电动汽车的普及具有重要的意义。
1电动汽车充电桩原理
1.1充电桩的简介和分类
充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。
充电桩根据充电方式的不同可分为交流充电桩和直流充电桩。交流充电桩是指采用三相或单相交流电源向电动车提供充电电源的模式，为电动汽车动力蓄电池进行充电的充电桩；直流充电桩是指采用输出的可控直流电源直接对动力蓄电池进行充电的模式，为电动汽车动力蓄电池进行充电的充电桩。
1.2交流及直流充电桩的技术特点
交流充电桩是固定安装在社区停车场、居民小区、大型商场、服务区、路边停车场等场所，接入电网，为电动汽车车载充电机提供可控的单向交流电源或三相交流电源的供电装置。交流充电桩本身并不具备充电功能，其只是单纯提供电力输出，还需要连接电动汽车车载充电机，方可起到为电动汽车电池充电的作用。由于电动汽车车载充电机的功率一般都比较小，所以交流充电桩无法实现快速充电。
直流充电桩也是固定安装在户外，例如社区停车场、居民小区、大型商场、服务区、路边停车场、专门的电动汽车充电站等场所，接入电网，为电动汽车电池提供直流电源的充电装置。由于直流充电桩可直接为电动汽车的电池充电，一般采用三相四线制或三相三线制供电，输出的电压和电流可调范围大，因此可以实现电动汽车快速充电。
直流充电桩及交流充电桩的主要技术特点比较如表1所示
2充电桩电气设计实例
2.1国家及地方政策要求
国务院办公厅关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见国办发【2015】73号相关内容要求“原则上，新建住宅配建停车位应100%建设充电设施或预留建筑安装条件，大型公共建筑物配建停车场、社会公共停车场建设充电设施或预留建设安装条件的车位比例不低于10%”。
广东省住建部发文“粤建规【2016】14号“自2016年起，城乡规划主管部门提出的新建居住（小）区和大型公共建筑的规划条件，核发相关建设工程规划许可证时，必须严格执行新建停车配建充电设置的比例要求，新建住宅配建停车位应100%预留充电设施建设安装条件，新建的大于2万平米的商场、宾馆、医院、办公楼等大型公共建筑配建停车场和社会公共停车场，具有充电设施的停车位应不少于总停车位的10%”。
深圳市政府（2015年第222号）文要求对《深圳市城市规划标准与准则》2014条文6.4.2.5（P50）进行细化，内容修订为“鼓励配建停车场设置充电桩，其中新建住宅停车场、大型公共建筑物停车场、社会公共停车场须按停车位数量的30%配建充电桩，剩余停车位应全部预留充电设置建设安装条件。商业、工业类项目停车场充电桩配置比例不低于10%。
2.2项目概况
本项目位于广东省深圳市，为集演艺馆、展览中心，办公，商业，休闲，居住于一体的大型城市综合建筑群。本项目地下室共两层，小车位总车位数2449，公交车停车位数16辆。建筑平面配置的充电车位数量约246个，分布于B1，B2层。
2.3充电桩设置方案
根据本工程的实际情况，主要需要为公寓及商场的私家电动乘用车，公交总站的电动公交设置充电桩。根据电动乘用车现状及人群使用习惯，供给公寓的私家车使用的充电桩大部分选用交流充电桩（慢充）就可以满足需求，而供给商业的私家车主使用的则应该尽量多的设置直流充电桩（快充）。公交车充电频率最高，使用大容量的快充。
结合充电桩具体型号，本项目按一定比例为私家乘用车设置35KW快充或7KW慢充，为公交站的大巴全部设置75KW快充。
结合目前充电桩运营商的经验数据，经过经济技术分析比较。本工程的快速充电桩数量按不超过总充电桩数量的10%进行配置。即7KW交流充电桩221台。35KW直流充电桩25台。75KW直流充电桩16台。
2.4充电桩配电设计
2.4.1总体供电方案
公交车充电桩由公交公司自行建设。本项目仅预留充电桩的安装位置及一间公交车充电桩专用变配电所。
因为直流充电桩内部元器件较多，为了便于维护保养剂后期运营管理，本项目将直流快速充电桩集中设置在B1层靠近车库出入口附近。交流充电桩分散设置于B1及B2地下车库各处。
直流充电桩容量大，设置集中。本项目单独设置一台500KVA变压器。负责B1层所有直流充电桩配电。交流充电桩容量小，设置分散。本项目将交流充电桩与各变配电所的其他用电负荷共用专用变压器。考虑到目前电动汽车普及率仍不是很高，计入变压器容量时，直流充电桩专用变压器需要系数选0.6。交流充电桩与其他负荷共用的变压器需要系数选0.5。
2.4.2充电桩配电设计
（1）负荷等级为三级。每个变配电所设置充电桩用电总计量点。变配电所电缆通过地下室桥架敷设至地下室充电桩配电箱；
（2）在设置充电桩的车位附近的强电间内设置配电箱。配电箱为三相低压配电源供电。配电箱的安装容量由所带充电桩的数量确定。同时系数取0.8；
（3）配电箱至每个充电桩的配电方式为放射式配电；
（4）配电箱的出线回路均设置剩余电流保护开关，额定动作电流30Ma，动作时间不大于0.1S。典型的充电桩配电箱系统示意图详图1。
（5）充电桩的保护接地端子应进行可靠的接地。
2.4.3充电计量设计
（1）充电桩对应的低压配电房设置总计量点；
（2）配电箱的出线回路均设置电表；
（3）充电桩具有IC卡、手机APP等多种支付方式；
（4）每个充电桩内部均单独设置计量电能表。充电桩具有采集电能表数据，计算充电电量，显示充电时间，充电电量和充电费用等功能；
2.4.4监控与通信要求
本项目充电桩设置充电桩监控系统。并预留对外上传数据的通信接口。纳入整个项目的变配电监控系统中。
2.4.5电能质量
（1）直流充电桩会产生谐波分量。影响电源质量。应采取抑制和消除谐波的措施。本项目在直流充电桩专用变压器侧增加有源滤波设备，提供时域谐波补偿，改善电能质量。
（2）末端交流充电桩配电采用三相平衡配电；
2.4.6其他注意事项
（1）对充电桩选型时，应注意国家标注对于充电桩的充电插头、插座、通讯协议等方面的规定；
（2）在地下车库设置充电桩的位置，暖通专业应考虑通风设计应满足充电桩设备对运行环境的要求；
（3）土建专业应注意预留充电桩基础及与充电桩相关的设备安装空间。
3结语
我国政府积极推进新能源汽车的应用与发展，充电桩作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施，具有非常重要的社会效益和经济效益。随着电动汽车技术的不断发展，汽车充电技术也在不断改进、促使充电桩的建筑不断做出优化调整，更加符合低碳、环保的要求。
参考文献：
[1]《电动汽车充电基础设施设计、施工及验收规范》SJG—2015
[2]陈荣江.电动汽车交流充电桩建设设计方案 [J].电工技术，2011（6）：23～24
[3]蒋浩.电动汽车充电站谐波的抑制与消除 [J].广东电力，2010（8）
论文作者:陈军
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/29
标签：电动汽车论文; 停车场论文; 项目论文; 停车位论文; 谐波论文; 配电箱论文; 变压器论文; 《基层建设》2016年10期论文;