居民小区停车场充电桩解决方案

安科瑞 崔庭宇

一、项目背景概述

在人类历史长河中，已经经历了两次交通能源动力系统变革。今天，人类再次来到了交通能源动力系统变革的十字路口，第三次变革将是以电力和动力电池（包括燃料电池）替代石油和内燃机，将人类带入清洁能源时代，我们大胆的预测，第三次交通能源动力系统的变革将带动亚洲经济的腾飞，使亚洲取代美国成为世界经济的发动机。

在能源和环保的压力下，新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向。如果新能源汽车得到快速发展，以2020年中国汽车保有量1.4亿计算，可以节约石油3229万吨，替代石油3110万吨，节约和替代石油共6339万吨，相当于将汽车用油需求削减百分之22.7。2020年以前节约和替代石油主要依靠发展柴油车、混合动力汽车等实现。到2030年，新能源汽车的发展将节约石油7306万吨、替代石油9100万吨，节约和替代石油共16406万吨，相当于将汽车石油需求削减百分之四十一。届时，生物燃料、燃料电池在汽车石油替代中将发挥重要的作用。

结合中国的能源资源状况和国际汽车技术的发展趋势，预计到2025年后，中国普通汽油车占乘用车的保有量将仅占百分之五十左右，而电池汽车、燃气汽车、生物燃料（燃料电池）汽车等新能源汽车将迅猛发展。

二、国家充电设施建设文件

2015年，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)；

2015年发改委印发《电动汽车充电基础设施发展指南（2017-2022年）》

2016年1月，五部委联合发布《关于“十三五”新能源汽车基础设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知》;

2017年，能源局、国资委、机关事务局《关于加快单位内部电动汽车充电基础设施建设的通知》；

2018年，发改委印发《提升新能源汽车充电保障能力行动计划》发改能源〔2018〕1698号；

2019年3月，财政部《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》财建〔2019〕138号；

2020年10月20日，国务院办公厅关于印发《新能源汽车产业发展规划》（2021-2035）的通知

三、居民小区停车场充电站分析

居民小区里面的停车场大致分为两类：非机动车停车场和机动车停车场。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，安装于公共建筑和居民小区停车场内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。

非机动车停车场里大多为电动自行车和电动三轮车，这类车型的动力来源于自身的电瓶，充电成了居民的一大难题，私拉电线的情况时有发生，这样往往很容易引起火灾。科林电气的电动单车充电桩具有壁挂10口和落地4口两种，可为居民解决充电需求，更好的保障小区居民的权益及安全。非机动车停车场大部分为私家车，以及小部分为居民提供生活保障的物流车。居民的私家车大部分都是白天外出工作，晚上停在停车场可选择交流充电桩在夜间慢速充电；而物流车电池容量大，电量消耗大，直流充电桩可为其快速充电。

3.1.1充电站预估需求分析

通过对相关居民小区停车场相关情况的初步了解，参考公交车站、物流站、地下停车场、公共停车场及居民小区停车场等，这些停车场的运营情况及运行规律，制定以下方案。

规划充电车辆有：私家车、出租车、小型货车、小型客车、电动车等；

主要需求：私家车、出租车、小型货车、小型客车、电动车等车辆快速补电及均衡充电需求；本期共规划充机动车电车位60个，其中快充3个，非机动车充电车位30个。

充电设备组成如下：

3.1.2 充电站配电解决方案

电源额定容量需求计算：

7kW交流充电机：57台

30kW交流充电机：3台

7kw功率因数cosϕ：0.95

交流充电机工作效率η：1

充电机同时工作系数k：0.7

7kw交流充电机总功率S1：S1= P /(cosϕ *η)=7*57/（0.95*1）=515kW

充电机总功率ΣS：ΣS=S1=515kW

变压器负荷率βm：0.8

其他负荷容量s：0.05S

变压器容量S= k * (ΣS + s ) /βm

由以上公式推导出变压器功率

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

推荐箱变容量为500kVA，交流充电设备先就近汇流在配电柜内，再接引至箱变内开关。

3.2充电站的介绍

3.2.1充电站的设计

机动车停车场由一台500kVA箱变、4面配电箱和57台落地式7kW交流充电桩和3台落地式30kw直流充电桩组成。其中三个每面配电箱内置19个空开控制19台充电桩，另一个配3个空开控制3台充电桩，配电箱电源取自新增箱变，所有电缆均在电缆沟内直埋。非机动车停车场是由一面配电箱及3台电动单车智能充电桩组成，并设有防雨棚，每台电动单车智能充电桩可同时为10辆电动车充电。电动单车智能充电桩挂在防雨棚内设置的桥加上。

项目10kV电源进线，通过箱变等设备供给充电设备，满足充电设备用电。配电设备在高压侧装设高压计量柜，低压侧采用中性点直接接地的三相四线制系统，独立接地回路。10kV母线、0.4kV母线均采用单母线分段的主接线形式，通过分段断路器实现暗备用；在箱变低压侧装设谐波功补偿装置。

3.2.2总平面布局原则及绿化

布局原则：

（1）在充分考虑项目经济性、稳定性、实施性的前提下，符合国家、行业标准和节能减排相关要求。

（2）根据站内设施的功能性质、生产流程和实际危险性，结合四邻状况及风向，分区集中布置，减少管线长度，节约投资，方便以后的安全作业和经营管理。

（3）站内场地通畅，站内充电区开阔，方便大型车辆或消防车辆的进出。

（4）根据自然地形进行工艺布置，尽量减少土石方量。

绿化：

绿化布置是环境保护的重要措施，因而根据具体要求，与总平面布置综合考虑，并与场地环境相协调。根据该项目的规模和总平面布置方案，为了创造良好的生产环境，在充电区与供电区之间可利用的位置见缝插绿，在充分利用土地的情况下，尽可能的搞好区域的绿化。

3.2.3本充电站的优点

（1）严格遵循设计依据中所列的节能设计相关标准及规范、相关终端用能产品能效标准，进行方案设计、工艺设计和设备选型，规划、建筑结构、电气、给排水、采暖通风与空调等各专业均提出成熟切实可行的节能方案和节能措施，各专业都没有采用明令禁止或淘汰的落后工艺、设备及产品，所有设备均选用成熟、可靠、效率高、低能耗节能型设备，项目各类供用能系统均可实现有效地计量管理与监督。

（2）节能效果显著，符合国内节能技术要求，并达到同行业国内水平。

（3）充换电设施均为低压设备，频率低(50Hz)，磁场强度低于彩电、微波炉，而且充换电站内不需要常驻人员，因此对人体是安全的。

（4）本方案认真执行“预防为主、防消结合”的消防工作方针以及国家和本行业的有关消防规定，在总图布置、建筑结构、消防供水以及火灾报警等消防设计中采取了一系列防范措施，以期消除隐患，防止和减少火灾的危害。

3.3机动车充电站建设清单及要求

3.3.1充电设备及材料配置表：

3.3.2土建、安装、调试施工统计

3.3.3安装及施工要求

（1）务必选择合适的7kW交流充电桩和30kw直流充电桩安装的位置，充电桩需要干燥、通风、避免阳光直射的使用环境。

（2）为保证使用安全，应具备良好的接地系统，充电桩接地良好。

（3）充电桩安装位置应该靠近电动汽车停泊位置，以方便日常使用，务必考虑充电设备进线和充电线缆的长度。

3.4机动车充电站投资收益及回收期

3.41收益

假设充电桩的充电机全部运行进行充电，每天所有充电桩充电6小时，充电服务费按0.4元/kWh。公共停车场停车场电费为0.8元/kWh。

损耗：

每台交流充电桩待机损耗为0.01kW。

每台交流充电桩损耗/年：0.01kW*24h*365天=87.6kWh/年

充电桩的年损耗=交流充电桩的年损耗*电费

                  =5256kWh/年*0.8元/kWh=4204.8元/年

收益：

充电桩充电每天收益：489kW*0.4元/kWh*6h=1173.6元/天

充电桩的年收益（每年按250天计算）：1173.6元/天*250天=293400元/年

年净收益=年收益-年损耗

=293400-4204.8=289,195.2元（约28.91万元）

注：该估算仅供参考，实际充电时间和收益需要参考当地新能源汽车流量。 

3.5非机动车充电站建设清单及要求

3.5.1充电设备及材料配置表：

3.5.2土建、安装、调试施工统计

3.5.3安装及施工要求

（1）务必选择合适的电动单车充电桩安装的位置，充电桩需要干燥、通风、避免阳光直射的使用环境。

（2）为保证使用安全，应具备良好的接地系统，电动单车充电桩接地良好。

（3）电动单车充电桩安装位置应该靠近电动汽车停泊位置，以方便日常使用，务必考虑充电设备进线和充电线缆的长度。

3.6 非机动车充电站投资收益及回收期

3.6.1收益

充电设备的大功率为6.6KW，共3台设备，在实际使用中，充电按小时计费，服务费1元/时，电费按照0.8元/kWh计算。

30个充电车位，若按照电动自行车与电动三轮车7:3的配比。

电动三轮车9辆，每天充一次电，一次充电至少6小时；

电动自行车21辆，每天充一次电，一次充电至少4小时。

电动三轮车充电时长=9*6=54h

电动自行车充电时长=21*4=84h

充电总时长=电动三轮车充电时长+电动自行车充电时长

=54+84=138h

每台设备平均每天充电小时数=充电总时长/充电车数量

=138/30=4.6h

每天收益=充电总时长*服务费

=138h*1元/时=138元

每天支出=6.6kW*3台*平均每天充电小时数*电费

        =6.6kW*3*4.6h*0.8元/kWh=72.864

每天净收益=每天收益-每天支出=65.136元

年（一年按250天计算）净收益=每天净收益*250天

=65.136元*250天=16284元

注：该估算仅供参考，实际充电时间和收益需要参考当地新能源汽车及电动车流量。

四、系统界面

4.1首页

统计该账户下所有充电站的充电数据统计。

4.2充电站监控

可以按站点名称进行筛选，显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录，点击某个充电枪编号后在进入充电枪监控页面

实时监测变压器负荷（搭配ACM300T、ADW300），当负荷超过百分之五十时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为百分之五十，当变压器负荷超过百分之八十时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。

4.3交易管理

交易管理包括账户信息、充电记录、交易流水、充值记录等功能

五、现场安装