電動汽車充電站

電動汽車充電站12023/1/16電動汽車充電站電動汽車充電站是指為電動汽車充電的站點，與現(xiàn)在的加油站相似。隨著低碳經(jīng)濟成為我國經(jīng)濟發(fā)展的主旋律，電動汽車作為新能源戰(zhàn)略和智能電網(wǎng)的重要組成部分，以及國務院確定的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，必將成為今后中國汽車工業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點。然而，電動汽車產(chǎn)業(yè)是一項系統(tǒng)工程，電動汽車充電站則是主要環(huán)節(jié)之一，必須與電動汽車其他領域?qū)崿F(xiàn)共同協(xié)調(diào)發(fā)展。22023/1/16電動車“油錢”最少省一半

純電動汽車充電花費計算以比亞迪純電動汽車為例，快充2個小時可充電57度，可行駛300公里。按照目前普通商業(yè)電價計算，峰期每度電1.0064元，行駛300公里只需57.3648元；若利用谷期(23∶00-7∶00)進行充電的話，單價只有0.2495元，僅需14.2215元。傳統(tǒng)燃油汽車花費“油錢”計算傳統(tǒng)的燃油汽車，以每升汽油6.54元、每100公里油耗8升計算，行駛300公里就需要156.96元。這個數(shù)據(jù)相比于純電動汽車行駛300公里所需支付的充電費用，約相當于峰期充電費用的3倍，谷期充電費用的11倍。2023/1/163主要內(nèi)容基本概述關于諧波抑制發(fā)展發(fā)展背景系統(tǒng)結構諧波源國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀42023/1/16消除諧波的措施發(fā)展趨勢發(fā)展背景在目前的情況下，國家雖有大力倡導，各企業(yè)又蠢蠢欲動，但電動汽車走入尋常百姓家不是短期內(nèi)容易做到的。國家政策可以補給（購車補償、上路等），而電動汽車充電站網(wǎng)則無法短期建成，主要原因是給電動汽車快速充電需要瞬時強大的功率電力，常規(guī)電網(wǎng)無法滿足，必須要建專用充電網(wǎng)絡，這涉及整個國家電網(wǎng)改造。52023/1/16發(fā)展背景

現(xiàn)在能較好的解決快速充電問題的方案是-換電站-利用給汽車更換電池的方法代替漫長的充電過程。一輛汽車需要配備兩塊電池，當一塊電池用完后自動切換到另一塊，此時可到換電站將用完的電池換下，裝上滿電的電池。而換下的電池由電站統(tǒng)一充電和維護，前提是充電站要有相當數(shù)量的備用電池。這個方法優(yōu)點是快速，用戶換完電池就可以上路，比加油都快。用這種方法再加上停車場充電樁等輔助手段，相信電動汽車的普及就近在眼前。62023/1/16發(fā)展背景

充電業(yè)務模式是指電動汽車用戶在汽車電能將要耗盡的時候選擇到固定地點的充電站和充電樁為汽車的電池進行直接充電的模型。這是電動汽車充電站最先考慮的業(yè)務模式，在這種業(yè)務模式下，電動汽車用戶通過在充電站/充電樁直接為汽車充電，即時消費電力產(chǎn)品并通過現(xiàn)場付費的模式支付費用，完成交易。為此，建設相應的電動汽車充電計費系統(tǒng)，引入集中式的信息管理平臺，是開展電動汽車充放電站建設工作的重要組成部分。2023/1/167電動汽車充電站的計費系統(tǒng)1、建設充電計費系統(tǒng)管理平臺，對系統(tǒng)涉及到的基礎數(shù)據(jù)進行集中式管理，例如電動汽車信息、購電用戶信息、資產(chǎn)信息等。2、建設充電計費系統(tǒng)運營平臺，用于對電動汽車的充放電及購電用戶的充值進行運營管理。3、建設充電計費系統(tǒng)查詢平臺，用于對管理平臺及運營平臺產(chǎn)生的相關數(shù)據(jù)進行綜合查詢2023/1/168充電站基本布局

充電站包括供電系統(tǒng)、充電設備、監(jiān)控系統(tǒng)及相應的配套設施。充電站按照功能可以劃分為四個子模塊：配電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電池調(diào)度系統(tǒng)、充電站監(jiān)控系統(tǒng)。充電站給汽車充電一般分為三種方式：普通充電、快速充電、電池更換。普通充電多為交流充電，可以使用220V或380V的電壓?？焖俪潆姸酁橹绷鞒潆?。充電站主要設備包括充電機、充電樁、有源濾波裝置、電能監(jiān)控系統(tǒng)。2023/1/1692023/1/1610充電模式⑴常規(guī)充電①典型常規(guī)充電站的規(guī)模根據(jù)目前電動汽車常規(guī)充電的數(shù)據(jù)資料，一般以20~40輛電動汽車來配置一個充電站，這種配置是考慮充分利用晚間谷電進行充電，缺點是充電設備利用率低。在高峰時也考慮充電，則可以60~80輛電動來配制一個充電站，缺點是充電成本上升，增加高峰負荷。②充電站電力配套的典型配置（前提充電柜具有諧波等處理功能）a方案：建造配電站設計2路10KV電纜進線（配3*70mm電纜），2臺500KVA變壓器，24路380V出線。其中二路為快速充電專用出線（配4*120mm電纜、50M長、4回路），二路為機械充電或備用出線，其余為常規(guī)充電出線（配4*70mm電纜、50M長、20回路）b方案：設計2路10KV電纜線（配3*70mm電纜），設置2臺500KVA用戶箱變，每臺箱變配4路380V出線（配4*240mm電纜、20M長、8回路），每路出線設置一臺4回路電纜分支箱向充電柜供電（配4*70mm電纜、50M長、24回路）。2023/1/1611

⑵快速充電

①典型快速充電站的規(guī)模根據(jù)目前電動汽車快速充電的數(shù)據(jù)資料，一般以同時向8輛電動汽車充電來配置一個充電站。②充電站電力配套的典型配置

a方案：建造配電站設計2路10KV電纜進線（配3*70mm電纜），2臺500KVA變壓器，10路380V出線（配4*120mm電纜、50M長、10回路）。

b方案：設計2路10KV電纜線（配3*70mm電纜），設置2臺500KVA用戶箱變，每臺箱變配4路380V出線，供充電站（配4*120mm電纜、50M長、8回路）。2023/1/1612⑶機械充電①機械充電站的規(guī)模小型機械充電站可以結合常規(guī)充電站建設同時考慮，可以根據(jù)需要選擇更大容量的變壓器。大型機械充電站一般以80~100組充電電池同時充電配置一個大型機械充電站，主要適用于出租車行業(yè)或電池租賃行業(yè)，一天不間斷充可以完成對400組電池的充電。②充電站電力配套的典型配置（大型機械充電站）配電站2路10KV電纜進線（配3*240mm電纜），2臺1600KVA變壓器，10路380V出線（配4*240mm電纜、50M長、10回路）。2023/1/1613⑷便攜式充電

①別墅具備三相四線表計，獨立的停車庫，可以利用已有的住宅供電設施，從住宅配電箱專門放一路10mm2或16mm2的線路至車庫的專用插座，來提供便攜式充電電源。②一般住宅具有固定的集中停車庫，一般要求地下停車庫（充電安全考慮），可以利用小區(qū)原有的供電配套設施進行改造，必須根據(jù)小區(qū)已有的負荷容量來考慮，包括谷電的負荷。具體方案應根據(jù)小區(qū)的供電設施、方案以及小區(qū)的建筑環(huán)境具體來確定。2023/1/1614電動汽車充電站相關

之諧波問題充電站諧波源諧波消除的主要措施2023/1/1615充電站諧波源

電動汽車充電站諧波源主要為非車載充電機，非車載充電機由高頻開關電源模塊等元件組成，模塊采用全波整流方式。當采用三相全波整流組成6脈沖整流裝置時，在網(wǎng)側產(chǎn)生的特征諧波次數(shù)h=6k±1，k為正整數(shù)。三相全波整流產(chǎn)生的電壓脈動較小，脈動頻率較高，與單相整流相比，不產(chǎn)生3次諧波。通過變壓器繞組的接線，使2組容量相同的6脈波整流裝置在輸入端經(jīng)30度移相構成1套12脈波整流裝置，在網(wǎng)側產(chǎn)生的特征諧波次數(shù)h=12k±1。利用變壓器繞組接線的相位的不同，可構成多脈波的整流裝置。無論采用何種脈波整流方式，除特征諧波外，都還有少量的非特征諧波。諧波電流的計算公式為式中：J為諧波電流；I為基波電流；k“為諧波電流含有率。2023/1/1616諧波消除的主要措施1.合理增大充電機的濾波電感值

合理增大充電機的濾波電感值，可降低充電機的電流畸變率，該方法簡便、實用。但濾波電感值增大，功率損耗也會增加，同時充電機制造成本增加，體積增大。2.增大整流裝置的脈波數(shù)

增大充電機整流裝置的脈波數(shù)，可以有效減少整流裝置產(chǎn)生的特征諧波，降低諧波含有率，從而降低諧波總畸變率。鑒于充電站在城市中多呈小規(guī)模、多布點設置，充電車位控制在6～8車位之間。假設單臺充電機充電電流按200A、充電電壓按400V考慮，則整個充電站的總容量在700kVA左右，遠遠小于地鐵牽引站的容量，因此無需采用更高次數(shù)的脈波整流方式。在電動汽車充電站采用12脈波整流，將特征諧波控制在h=12k±1的范圍內(nèi)，在技術上是可行的，經(jīng)濟上也是合理的。2023/1/1617諧波消除的主要措施2023/1/16183.采用功率因數(shù)校正技術

在充電機的前端采用升壓型有源功率因數(shù)校正裝置，也是提高功率因數(shù)、降低諧波含量的有效手段之一。功率因數(shù)校正裝置分為有源和無源2種類型。無源裝置的優(yōu)點是簡單、無需控制，而缺點是體積較大，且功率因數(shù)僅能校正至0．8左右，諧波含量僅能降低至50％左右，效果不甚理想；有源裝置能將功率因數(shù)校正至0．995，諧波含量僅能降低至5％以下，效果理想，但缺點是成本較高，其價格一般比無源裝置高30％～40％。4.由容量較大的系統(tǒng)供電

當系統(tǒng)容量增大時，無論是從諧波源還是從低壓母線側為端口看出去，其等值阻抗值均降低，整流裝置產(chǎn)生的諧波在變壓器高、低壓側的電壓畸變率均降低，同時系統(tǒng)諧振點向頻率更高的方向移動。諧波消除的主要措施5.加裝濾波裝置

濾波器包括無源濾波器、有源濾波器。無源濾波器運行穩(wěn)定可靠，結構簡單，價格便宜,但其濾波效果易受溫度、頻率、濾波電容及電抗制造偏差等因素影響；有源濾波器瞬時產(chǎn)生與諧波電流大小相等且方向相反的電流，以中和諧波電流。與無源濾波器相比，有源濾波器成本較高，功率較小，在現(xiàn)階段仍以使用無源濾波器為主。諧波消除的目標值諧波消除的目標值參照國家標準GB／T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的有關要求設定。2023/1/1619電動汽車充電站的發(fā)展國外現(xiàn)狀國內(nèi)現(xiàn)狀發(fā)展趨勢2023/1/1620奧巴馬上臺后，對充電站建設不遺余力；Betterplace公司與舊金山等城市斥資10億美元建設充電網(wǎng)絡；福特公司與能源伙伴開發(fā)“汽車—電網(wǎng)”通信系統(tǒng)……建設現(xiàn)狀—美國路邊充電機芝加哥全球首座太陽能充電站建設現(xiàn)狀—日本50kW的快速充電機日本三菱商事與高速公路公司等合作，計劃到2012年底興建1000個快速充電站；2010年3月，日本宣布成立CHAdeMO協(xié)會（推動電動汽車發(fā)展協(xié)會），目的是推進充電設施、相關參數(shù)和接口的標準化；日本已有250座充電站，根據(jù)規(guī)劃，到2020年將在全國建成5000座充電站。日產(chǎn)逍客自動更換系統(tǒng)建設現(xiàn)狀—法國巴黎市區(qū)充電站分布圖雷諾集團就與法國電力公司簽署協(xié)議，研發(fā)電動汽車與充電站通信系統(tǒng)；巴黎最早將清潔能源汽車引入公交系統(tǒng)，市區(qū)有大量純電動公交車參與運營；法國政府和企業(yè)在公共場所、超市和住宅區(qū)大量增加充電站數(shù)量。巴黎電動公交客車建設現(xiàn)狀—英國倫敦市區(qū)已經(jīng)有60個免費汽車充電站；政府出資購買了500個Elektrobay充電站；梅賽德斯—奔馳英國經(jīng)銷網(wǎng)點安裝電動汽車充電站。建設現(xiàn)狀—德國德國威圖公司提出汽車充電站方案，在停車場中普及汽車充電系統(tǒng)；2009年德國500億歐元的經(jīng)濟刺激計劃中部分用于充電站網(wǎng)絡開發(fā)；柏林市2009年4月同能源公司等簽署協(xié)議，將建立至少550個充電站。慕尼黑的TUV-E.ON充電站Smart電動汽車建設現(xiàn)狀—國內(nèi)2004年，北京建成國內(nèi)首個電動公交客車充電站；2006年，比亞迪建成深圳電動汽車充電站；2008年，建設了國際上第一個集中式充換電站。

中國電動汽車充電站計劃2023/1/1627部分城市建成/規(guī)劃充電站概況一覽

城市建成時間投資規(guī)模承建單位簡介上海2009年10月508萬元國家電網(wǎng)占地面積400平方米，設有包括4個臨街路邊充電車位在內(nèi)的9個充電車位。充電站能夠滿足可插電混合動力電動汽車和純電動汽車等各類電動車輛充電需求。這是國內(nèi)首座充電站。深圳2009年12月1051.5萬元南方電網(wǎng)占地1092平方米，共啟用2個充電站、134個充電樁。兩個充電站內(nèi)設置9臺充電柜，可同時容納18臺電動車駛入。這是目前國內(nèi)規(guī)模最大的充電站。西安預計2010年1000萬元國家電網(wǎng)計劃投資興建4個電動汽車充電站和200個充電樁。其中，每個充電站設有4個充電裝置。天津預計2010年--國家電網(wǎng)年內(nèi)將建成5座電動汽車充電站，同時完成100個交流充電樁建設，滿足電動公交車、小型電動轎車就近充電需求。臨沂預計2010年3000萬元國家電網(wǎng)計劃建2座電動汽車充電站。建成后，該站將成為國內(nèi)占地面積和投資規(guī)模最大的充電站，可滿足20輛電動汽車實時不間斷、安全可靠充電。北京預計2012年----在《“綠色北京”行動計劃(2010—2012年)》中指出，北京將陸續(xù)建立新的充電站供各種車輛使用。充電站應該像加油站一樣普遍而方便，并有可能通過租賃電池等方法便于私家新能源汽車在充電站內(nèi)快速更換電池。2023/1/1628按照5000輛商用車和30000輛乘用車布局規(guī)劃電動汽車充電站，同步啟動了小營、四惠、航天橋等大型充電站建設項目。建設現(xiàn)狀—北京駐車場、樞紐站小營——140四惠——160北苑北一畝園——奧體南區(qū)——現(xiàn)狀中心站挖潛康家溝——玉泉路——方莊——角門——規(guī)劃中心站望京——東壩——定福莊——古城——世界