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居民小區(qū)停車場充電樁解決方案

發(fā)布時間: 2022-01-20  點擊次數(shù): 426次

安科瑞  陳聰 周潔

?一、項目背景概述

??在人類歷史長河中,已經(jīng)經(jīng)歷了兩次交通能源動力系統(tǒng)變革。今天,人類再次來到了交通能源動力系統(tǒng)變革的十字路口,第三次變革將是以電力和動力電池(包括燃料電池)替代石油和內(nèi)燃機(jī),將人類帶入清潔能源時代,我們大膽的預(yù)測,第三次交通能源動力系統(tǒng)的變革將帶動亞洲經(jīng)濟(jì)的騰飛,使亞洲取代美國成為世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)動機(jī)。

??在能源和環(huán)保的壓力下,新能源汽車無疑將成為未來汽車的發(fā)展方向。如果新能源汽車得到快速發(fā)展,以2020年中國汽車保有量1.4億計算,可以節(jié)約石油3229萬噸,替代石油3110萬噸,節(jié)約和替代石油共6339萬噸,相當(dāng)于將汽車用油需求削減百分之22.7。2020年以前節(jié)約和替代石油主要依靠發(fā)展柴油車、混合動力汽車等實現(xiàn)。到2030年,新能源汽車的發(fā)展將節(jié)約石油7306萬噸、替代石油9100萬噸,節(jié)約和替代石油共16406萬噸,相當(dāng)于將汽車石油需求削減百分之四十一。屆時,生物燃料、燃料電池在汽車石油替代中將發(fā)揮重要的作用。

??結(jié)合中國的能源資源狀況和國際汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢,預(yù)計到2025年后,中國普通汽油車占乘用車的保有量將僅占百分之五十左右,而電池汽車、燃?xì)馄?、生物燃料(燃料電池)汽車等新能源汽車將迅猛發(fā)展。

??二、國家充電設(shè)施建設(shè)文件

??2015年,國務(wù)院辦公廳《關(guān)于加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)〔2015〕73號);

??2015年發(fā)改委印發(fā)《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2017-2022年)》

??2016年1月,五部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于“十三五"新能源汽車基礎(chǔ)設(shè)施獎勵政策及加強(qiáng)新能源汽車推廣應(yīng)用的通知》;

??2017年,能源局、國資委、機(jī)關(guān)事務(wù)局《關(guān)于加快單位內(nèi)部電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的通知》;

??2018年,發(fā)改委印發(fā)《提升新能源汽車充電保障能力行動計劃》發(fā)改能源〔2018〕1698號;

??2019年3月,財政部《關(guān)于進(jìn)一步完善新能源汽車推廣應(yīng)用財政補(bǔ)貼政策的通知》財建〔2019〕138號;

??2020年10月20日,國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》(2021-2035)的通知

??三、居民小區(qū)停車場充電站分析

??居民小區(qū)里面的停車場大致分為兩類:非機(jī)動車停車場和機(jī)動車停車場。充電樁其功能類似于加油站里面的加油機(jī),可以固定在地面或墻壁,安裝于公共建筑和居民小區(qū)停車場內(nèi),可以根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的電動汽車充電。

??非機(jī)動車停車場里大多為電動自行車和電動三輪車,這類車型的動力來源于自身的電瓶,充電成了居民的一大難題,私拉電線的情況時有發(fā)生,這樣往往很容易引起火災(zāi)??屏蛛姎獾碾妱訂诬嚦潆姌毒哂斜趻?0口和落地4口兩種,可為居民解決充電需求,更好的保障小區(qū)居民的權(quán)益及安全。非機(jī)動車停車場大部分為私家車,以及小部分為居民提供生活保障的物流車。居民的私家車大部分都是白天外出工作,晚上停在停車場可選擇交流充電樁在夜間慢速充電;而物流車電池容量大,電量消耗大,直流充電樁可為其快速充電。

??3.1.1充電站預(yù)估需求分析

??通過對相關(guān)居民小區(qū)停車場相關(guān)情況的初步了解,參考公交車站、物流站、地下停車場、公共停車場及居民小區(qū)停車場等,這些停車場的運(yùn)營情況及運(yùn)行規(guī)律,制定以下方案。

??規(guī)劃充電車輛有:私家車、出租車、小型貨車、小型客車、電動車等;

??主要需求:私家車、出租車、小型貨車、小型客車、電動車等車輛快速補(bǔ)電及均衡充電需求;本期共規(guī)劃充機(jī)動車電車位60個,其中快充3個,非機(jī)動車充電車位30個。

??充電設(shè)備組成如下:


??3.1.2 充電站配電解決方案

??電源額定容量需求計算:

??7kW交流充電機(jī):57臺

??30kW交流充電機(jī):3臺

??7kw功率因數(shù)cos?:0.95

??交流充電機(jī)工作效率η:1

??充電機(jī)同時工作系數(shù)k:0.7

??7kw交流充電機(jī)總功率S1:S1= P /(cos? *η)=7*57/(0.95*1)=515kW

??充電機(jī)總功率ΣS:ΣS=S1=515kW

??變壓器負(fù)荷率βm:0.8

??其他負(fù)荷容量s:0.05S

??變壓器容量S= k * (ΣS + s ) /βm

??由以上公式推導(dǎo)出變壓器功率

??S=k*ΣS/(βm-0.05k)=420*0.7/(0.8-0.05*0.7)=471.24kW

??推薦箱變?nèi)萘繛?00kVA,交流充電設(shè)備先就近匯流在配電柜內(nèi),再接引至箱變內(nèi)開關(guān)。

??3.2充電站的介紹

??3.2.1充電站的設(shè)計

??機(jī)動車停車場由一臺500kVA箱變、4面配電箱和57臺落地式7kW交流充電樁和3臺落地式30kw直流充電樁組成。其中三個每面配電箱內(nèi)置19個空開控制19臺充電樁,另一個配3個空開控制3臺充電樁,配電箱電源取自新增箱變,所有電纜均在電纜溝內(nèi)直埋。非機(jī)動車停車場是由一面配電箱及3臺電動單車智能充電樁組成,并設(shè)有防雨棚,每臺電動單車智能充電樁可同時為10輛電動車充電。電動單車智能充電樁掛在防雨棚內(nèi)設(shè)置的橋加上。

??項目10kV電源進(jìn)線,通過箱變等設(shè)備供給充電設(shè)備,滿足充電設(shè)備用電。配電設(shè)備在高壓側(cè)裝設(shè)高壓計量柜,低壓側(cè)采用中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng),獨立接地回路。10kV母線、0.4kV母線均采用單母線分段的主接線形式,通過分段斷路器實現(xiàn)暗備用;在箱變低壓側(cè)裝設(shè)諧波功補(bǔ)償裝置。

??3.2.2總平面布局原則及綠化

??布局原則:

??(1)在充分考慮項目性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、實施性的前提下,符合國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能減排相關(guān)要求。

??(2)根據(jù)站內(nèi)設(shè)施的功能性質(zhì)、生產(chǎn)流程和實際危險性,結(jié)合四鄰狀況及風(fēng)向,分區(qū)集中布置,減少管線長度,節(jié)約投資,方便以后的安全作業(yè)和經(jīng)營管理。

??(3)站內(nèi)場地通暢,站內(nèi)充電區(qū)開闊,方便大型車輛或消防車輛的進(jìn)出。

??(4)根據(jù)自然地形進(jìn)行工藝布置,盡量減少土石方量。

??綠化:

??綠化布置是環(huán)境保護(hù)的重要措施,因而根據(jù)具體要求,與總平面布置綜合考慮,并與場地環(huán)境相協(xié)調(diào)。根據(jù)該項目的規(guī)模和總平面布置方案,為了創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境,在充電區(qū)與供電區(qū)之間可利用的位置見縫插綠,在充分利用土地的情況下,盡可能的搞好區(qū)域的綠化。

??3.2.3本充電站的優(yōu)點

??(1)嚴(yán)格遵循設(shè)計依據(jù)中所列的節(jié)能設(shè)計相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、相關(guān)終端用能產(chǎn)品能效標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行方案設(shè)計、工藝設(shè)計和設(shè)備選型,規(guī)劃、建筑結(jié)構(gòu)、電氣、給排水、采暖通風(fēng)與空調(diào)等各專業(yè)均提出成熟、切實可行的節(jié)能方案和節(jié)能措施,各專業(yè)都沒有采用明令禁止或淘汰的落后工藝、設(shè)備及產(chǎn)品,所有設(shè)備均選用、成熟、可靠、效率高、低能耗節(jié)能型設(shè)備,項目各類供用能系統(tǒng)均可實現(xiàn)有效地計量管理與監(jiān)督。

??(2)節(jié)能效果明顯,符合國內(nèi)節(jié)能技術(shù)要求,并達(dá)到同行業(yè)*水平。

??(3)充換電設(shè)施均為低壓設(shè)備,頻率低(50Hz),磁場強(qiáng)度低于彩電、微波爐,而且充換電站內(nèi)不需要常駐人員,因此對人體是安全的。

??(4)本方案認(rèn)真執(zhí)行“預(yù)防為主、防消結(jié)合"的消防工作方針以及國家和本行業(yè)的有關(guān)消防規(guī)定,在總圖布置、建筑結(jié)構(gòu)、消防供水以及火災(zāi)報警等消防設(shè)計中采取了一系列防范措施,以期消除隱患,防止和減少火災(zāi)的危害。

??3.3機(jī)動車充電站建設(shè)清單及要求

??3.3.1安裝及施工要求

??(1)務(wù)必選擇合適的7kW交流充電樁和30kw直流充電樁安裝的位置,充電樁需要干燥、通風(fēng)、避免陽光直射的使用環(huán)境。

??(2)為保證使用安全,應(yīng)具備良好的接地系統(tǒng),充電樁接地良好。

??(3)充電樁安裝位置應(yīng)該靠近電動汽車停泊位置,以方便日常使用,務(wù)必考慮充電設(shè)備進(jìn)線和充電線纜的長度。

??3.2機(jī)動車充電站投資收益及回收期

??3.21收益

??假設(shè)充電樁的充電機(jī)全部運(yùn)行進(jìn)行充電,每天所有充電樁充電6小時,充電服務(wù)費(fèi)按0.4元/kWh。公共停車場停車場電費(fèi)為0.8元/kWh。

??損耗:

??每臺交流充電樁待機(jī)損耗為0.01kW。

??每臺交流充電樁損耗/年:0.01kW*24h*365天=87.6kWh/年

??充電樁的年損耗=交流充電樁的年損耗*電費(fèi)

??                       =5256kWh/年*0.8元/kWh

                              =4204.8元/年

??收益:

??充電樁充電每天收益:489kW*0.4元/kWh*6h=1173.6元/天

??充電樁的年收益(每年按250天計算):1173.6元/天*250天=293400元/年

??年凈收益=年收益-年損耗

??             =293400-4204.8

                    =289,195.2元(約28.91萬元)

??注:該估算僅供參考,實際充電時間和收益需要參考當(dāng)?shù)匦履茉雌嚵髁俊?/p>

??3.3非機(jī)動車充電站建設(shè)清單及要求

??3.3.1充電設(shè)備及材料配置表:


??3.3.2土建、安裝、調(diào)試施工統(tǒng)計


??3.3.3安裝及施工要求

??(1)務(wù)必選擇合適的電動單車充電樁安裝的位置,充電樁需要干燥、通風(fēng)、避免陽光直射的使用環(huán)境。

??(2)為保證使用安全,應(yīng)具備良好的接地系統(tǒng),電動單車充電樁接地良好。

??(3)電動單車充電樁安裝位置應(yīng)該靠近電動汽車停泊位置,以方便日常使用,務(wù)必考慮充電設(shè)備進(jìn)線和充電線纜的長度。

??3.4 非機(jī)動車充電站投資收益及回收期

??3.4.1收益

??充電設(shè)備的大功率為6.6KW,共3臺設(shè)備,在實際使用中,充電按小時計費(fèi),服務(wù)費(fèi)1元/時,電費(fèi)按照0.8元/kWh計算。

??30個充電車位,若按照電動自行車與電動三輪車7:3的配比。

??電動三輪車9輛,每天充一次電,一次充電至少6小時;

??電動自行車21輛,每天充一次電,一次充電至少4小時。

??電動三輪車充電時長=9*6=54h

??電動自行車充電時長=21*4=84h

??充電總時長=電動三輪車充電時長+電動自行車充電時長

??                =54+84=138h

??每臺設(shè)備平均每天充電小時數(shù)=充電總時長/充電車數(shù)量

??                                          =138/30=4.6h

??每天收益=充電總時長*服務(wù)費(fèi)

??             =138h*1元/時=138元

??每天支出=6.6kW*3臺*平均每天充電小時數(shù)*電費(fèi)

??             =6.6kW*3*4.6h*0.8元/kWh=72.864

??每天凈收益=每天收益-每天支出=65.136元

??年(一年按250天計算)凈收益=每天凈收益*250天

??                                            =65.136元*250天=16284元

??注:該估算僅供參考,實際充電時間和收益需要參考當(dāng)?shù)匦履茉雌嚰半妱榆嚵髁俊?/p>

??四、系統(tǒng)界面

??4.1首頁

??統(tǒng)計該賬戶下所有充電站的充電數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

??4.2充電站監(jiān)控

??可以按站點名稱進(jìn)行篩選,顯示站點詳情、充電槍列表、統(tǒng)計訂單信息、故障記錄,點擊某個充電槍編號后在進(jìn)入充電槍監(jiān)控頁面

??實時監(jiān)測變壓器負(fù)荷(搭配ACM300T、ADW300),當(dāng)負(fù)荷超過百分之五十時,系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率,降為百分之五十,當(dāng)變壓器負(fù)荷超過百分之八十時,系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電,直到負(fù)荷下降為止。


??4.3交易管理

??交易管理包括賬戶信息、充電記錄、交易流水、充值記錄等功能


??五、現(xiàn)場安裝


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