住宅小区配建电动车充电设施的措施解析

日期:2016年11月29日 14:07

《民用建筑电动汽车充电设施电气设计》一文通过对国家新能源电动汽车发展策略的解读,结合住宅小区配套电动车停车位工程设计实例,对电动车充电设施在新建小区、老旧小区、立体车库的配建方案进行了周密阐述。该方案不仅充分满足了政策落地的要求,同时还剖析了工程规划和施工各阶段的技术难点,提出的问题及应对措施值得工程设计人员参考和借鉴。

 

新能源电动汽车发展政策导向

随着新能源汽车的快速发展,电动汽车已成为节能环保汽车发展的主攻方向,与此同时,国内电动车销量持续增长也带动了电动车充电站的发展步伐。

2015年10月9日国务院办公厅发布的《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》中提出“各地要将充电基础设施专项规划有关内容纳入城乡规划,完善独立占地的充电基础设施布局,明确各类建筑物配建停车场及社会公共停车场中充电设施的建设比例或预留建设安装条件要求。原则上,新建住宅配建停车位应100%建设充电设施或预留建设安装条件。”

各地方政府也在相关的文件中就电动车充电设施设置问题提出了相应的具体实施细则及配置指标。

例如,北京市人民政府关于《北京市居住公共服务设施配置指标》和《北京市居住公共服务设施配置指标实施意见》的通知中要求居住类建筑应将18%的配建机动车停车位作为电动车停车位。

随着实施细则的陆续出台及配套产品的不断完善,规划设计部门在方案规划阶段就需要考虑电动汽车车位的位置及电容量,在施工图阶段更应落实到位。

 

新建住宅区配建电动车位案例解析

2.1 某小区项目概况

以北京某新建住宅小区配建停车场项目为例,该住宅小区主要经济技术指标如表1所示。

表1  某小区主要经济技术指标

该新建小区总建筑面积41 785m2,拟建住宅总户数300户,停车场规划共计300个停车位,按照《北京市居住公共服务设施配置指标》和《北京市居住公共服务设施配置指标实施意见》中居住类建筑应将18%的配建机动车停车位作为电动车停车位的要求可知,该项目应至少配建54个电动车停车位。

2.2 规划方案阶段关键问题

在项目规划方案阶段,重点要考虑的问题包括:电动车充电设施设备容量的负荷估算和电动车停车位的规划位置。

在规划方案阶段,电动车充电设施设备容量的负荷估算按照单位指标法计算有功功率,见式(1)。

P=Pe×N (1

式中,Pe为单位用电指标,kW/位;N为车位数。

本项目方案中电动车充电设施按照10kW/位计算,则该小区停车场中电动车充电设施合计设备的有功功率:P=10×54=540kW。

这些容量应纳入该新建小区总体电容量规划中,配套的变配电所应充分考虑电动车充电设备容量,避免因总电量不足造成后期增容弊端。

另外,电动车停车位规划位置(集中或分散设置充电设施等)也决定了小区变配电设施的分布以及供配电系统的情况。

2.3 施工图阶段技术要点

施工图设计阶段,重点要根据用户使用位置及充电时间需求,确定电动车充电设施具体设置的位置及类型。

通过与甲方沟通后最终确定,本项目原规划的54个电动停车位平均分设在停车场南、北两个区域,每个区域设置27个电动停车位;考虑到居民住户固定停车位充电与访客即充即走的两种需求,每个区域中有24个车位采用交流充电桩(慢充),3个车位采用直流充电桩(快充)。本项目采用的两种充电桩参数见表2~3。

表2  充电桩参数(一)

表3  充电桩参数(二)

交流充电桩(慢充)优点是方便、简单、有利于延长电池寿命,缺点是充电时间较长(一般在6h以上),适合家庭用车固定车位;直流充电桩(快充)优点是充电效率高、充电时间短(一般在1h内),缺点是大电流对电池使用寿命有一定影响,适合快速充电、即充即走的临时车位。

 

下面就其中一个区域的27个电动车停车位充电设备的配电系统进行详细的负荷计算:24个交流充电桩(慢充)分为8个三相回路供电,每个三相回路A、B、C相分别接1个慢充充电桩;3个直流充电桩(快充)分别由3个三相回路专供。该区域的电动车充电桩配电箱系统图见图1。

图1  充电桩配电系统图

由图1可知,此区域27个充电桩中24个7.5kW慢充和3个30kW快充,总设备容量为270kW,采用需用系数法确定有功功率及计算电流,如式(2)、(3)所示。

计算负荷:

P=Kx×Pe(kW)(2)

计算电流:

(A)(3)

式中,Pe为设备容量,kW;Kx为需用系数;cos⁡φ为功率因数;U为额定电压,kV。

式(2)和(3)中,需用系数Kx取0.7,得到计算负荷P=0.7×270=189kW,功率因数cosφ取0.8,得到计算电流A。

充电桩配电箱出线回路三相平衡,进线处设置楼宇控制模块及漏电报警模块,以实现远程控制、远程计量以及监控电气火灾。

根据停车场现场情况选用落地式充电桩,设计中采用的充电桩功能指标包括:充电模式(自动、定时、定费、定量预约模式)、无线射频IC卡用户身份验证、通讯方式(以太网、CAN、RS485、无线通讯),充电桩保护措施有三级防雷、过欠压及充电异常保护、剩余电流保护,防护等级IP54。

最终能够实现用户方便快捷地自行刷卡选择模式充电,同时物业可以远程监控各充电桩状态,在实现充电设施基本功能的同时,提高充电设施的智能化、自动化水平,实现充电设施无人或少人值守运行,达到充电设施的经济、安全、高效运行。 

 

立体停车库及老旧小区配建电动车位的探讨

针对占地面积小、空间利用率高的立体停车库,可以采用升降横移式机械立体充电站或垂直升降式机械立体充电站。

升降横移式机械立体充电站基于升降横移式机械立体停车库,广泛应用于室内、外停车库,其车位排列方式简单、空间利用率高且车位移动范围小,是立体充电站的较佳选择。

垂直升降式机械立体充电站基于垂直升降式机械立体停车库,其特点是占地面积最小、空间利用率最高,垂直升降式机械立体停车库通过简单改造即可为电动车提供充电电源,可快速经济地完成立体充电站的建设。

另外,老旧住宅小区电动车充电设施的建设存在很多难点,主要集中在原电网容量不足和电动车充电设施用地方面。政府部门可以利用老旧小区改造的机会,协调电力、房地产、物业等部门,增容改造小区供电设施、增加电网容量、解决用地等问题。

以上讲述的是整车充电方式,还有一种更换电池以快速实现电动汽车能量补给的方式文中不再细述。

 

电动车充电设施建设对电网的影响

随着电动汽车数量不断增加,大量建设的集中充电站以及广泛分布在停车场、停车库的充电桩将不可避免地给电网带来电能质量问题。

充电机作为非线性设备产生的大量谐波会导致电气设备过热、绝缘介质老化加速、减少使用寿命、通信线路及信息线路受干扰,还会导致电网的电压和电流发生畸变、功率因数下降、增加线路损耗、浪费电网容量等问题。

鉴于电动车充电设施不断增加给电网带来的种种影响,在规划设计过程中应注意电动车充电设备电压和电流的谐波含量是否超过国家标准,相对应地考虑设置就地无功补偿及有源滤波设备,或在变电所低压侧增设无功补偿器及有源滤波器,对电动汽车充放电设备的谐波等指标进行严格控制。

 

结束语

在国家对节能环保产业政策扶持力度不断加大、对新能源汽车发展策略导向不断加强的背景下,本文以新建居民住宅小区配建电动车充电设施为例,详细论述了该案例的规划设计方案,直观、准确地阐述了充电桩配电系统及负荷计算方法,对立体停车库及老旧区配建充电设施建设提出了解决方案,针对电动车充电设施对电网的影响提出了解决措施,具有很高的通用性和实用性。不同类型的停车场配建的电动车充电设施设计有其各自特殊的要求,希望通过以上的案例总结,能对今后电动车充电设施设计有所借鉴和帮助。

 

--文章载于《智能建筑电气技术》杂志2016年第3期

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