新能源汽車充電技術(shù) 課件 5-2 了解充電站設(shè)計與建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

《新能源汽車充電技術(shù)》能力模塊五掌握新能源汽車充電站的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與運行模式任務(wù)二了解充電站設(shè)計與建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)02技能目標(biāo)1.了解充電站設(shè)計與建設(shè)的相關(guān)術(shù)語和定義；2.了解充電站設(shè)計與建設(shè)的設(shè)計依據(jù)和方案；3.了解配電系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)知識；4.了解充電樁系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)知識；5.了解氣電混合安全問題的解決方法。1.能分組完成充電站設(shè)計與建設(shè)的設(shè)計方案；2.能正確闡述氣電混合安全問題的解決方法；3.積極主動與小組成員交流、討論學(xué)習(xí)成果，取長補短，完成自我提升。知識目標(biāo)0102教學(xué)重難點02教學(xué)難點充電站設(shè)計與建設(shè)的相關(guān)術(shù)語和定義。充電站設(shè)計與建設(shè)的設(shè)計依據(jù)和方案。配電系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)知識。配電系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)知識。充電樁系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)知識。氣電混合安全問題的解決方法教學(xué)重點0102近年來，國家大力扶持和推廣新能源汽車的應(yīng)用，隨著國家鼓勵政策的不斷出臺，電動汽車行業(yè)得到迅猛的發(fā)展，因此，購置與建設(shè)電動汽車充電設(shè)備、電動汽車充電設(shè)施也成為政府及相關(guān)業(yè)主的必然需求。作為電動汽車產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán)，充電樁的建設(shè)是電動汽車大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵。本節(jié)課將學(xué)習(xí)充電站設(shè)計與建設(shè)相關(guān)知識。任務(wù)導(dǎo)入目錄/CONTENTS術(shù)語和定義01.設(shè)計依據(jù)02.設(shè)計方案03.配電系統(tǒng)設(shè)計04.目錄/CONTENTS二次系統(tǒng)設(shè)計配電系統(tǒng)設(shè)計05.充電樁系統(tǒng)設(shè)計06.氣電混合安全問題07.配置預(yù)算表08.PART01術(shù)語和定義

（一）非車載充電機

非車載充電器（off-boardcharger）指采用傳導(dǎo)方式將電網(wǎng)交流電變換成直流電能，為電動汽車動力電池充電，提供人機操作界面及直流充電接口，并具備相應(yīng)測控保護功能的專用裝置。非車載充電機主要由交直流變換和直流輸出控制兩部分構(gòu)成，分為一體式和分體式兩種。

（二）一體式充電機

一體式充電機（integratedcharger）指交直流變換和直流輸出的控制兩部分結(jié)合成一體式的非車載充電機。

（三）分體式充電機

分體式充電機（splitcharger）指交直流變換和直流輸出兩部分分立組成的非車載充電機，它們之間通過電纜連接組成一套完整的充電機。

（四）整流柜

整流柜（rectifiercabinet）指分體式充電機中完成的交直流變換的部分，一般以標(biāo)準(zhǔn)機柜的形式提供。

（五）直流充電樁

直流充電樁（DCchargespots）是分體式充電機的一部分，固定在地面，提供人機操作界面機直流輸出接口的裝置。

（六）電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng)（BMS，batterymanagementsystem）監(jiān)視蓄電池的狀態(tài)（溫度、電壓、荷電狀態(tài)等），對蓄電池系統(tǒng)充電、放電過程進行有效的管理，保證電池安全運行的電子裝置。PART02設(shè)計依據(jù)

以電動車輛國家標(biāo)準(zhǔn)，以《汽車加油加氣設(shè)計與施工規(guī)范》GB50156、國家電網(wǎng)公司充電站相關(guān)的6項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)規(guī)范文件為建設(shè)依據(jù)，以電動汽車市場需求發(fā)展為導(dǎo)向，采用模塊化設(shè)計方法，充分體現(xiàn)系統(tǒng)拓展性和開放性。以標(biāo)準(zhǔn)化、通用化為工程實施原則，為今后充電樁推廣奠定基礎(chǔ)。

充電站設(shè)計主要參照以下標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：1.電動汽車相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（詳見教材）2.電氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（詳見教材）3.土建技術(shù)規(guī)范（詳見教材）4.給排水設(shè)計規(guī)范（詳見教材）PART03設(shè)計方案

（一）方案概述

1.充電站建設(shè)規(guī)模

根據(jù)現(xiàn)場的實際考察以及客戶建設(shè)需求，現(xiàn)場共計停車位100個，其中120kW直流雙槍充電樁16臺，120kW直流四充4臺，60kW直流雙槍充電樁20臺，共計40臺直流充電樁，一座配電房和其他的相關(guān)輔助設(shè)施。

2.充電樁及配電容量選擇

本充電站充電設(shè)備包括了40臺大型直流充電樁用于大型車輛的直流充電。充電樁參考圖如下：配電系統(tǒng)采用1臺400kVA干式低損耗非晶合金變壓器，高壓側(cè)采用單路常供，單母線接線方式，低壓側(cè)采用單母線接線方式，同時設(shè)置低壓備用電源。充電樁參考圖

3.場地布置

充電工作區(qū)包括100個停車位，能滿足10-12米電動大巴停車位，40個直流充電樁和一座配電站，在停車區(qū)域醒目設(shè)置充電站標(biāo)示，參考效果圖如下：

3.場地布置

充電工作區(qū)包括100個停車位，能滿足10-12米電動大巴停車位，40個直流充電樁和一座配電站，在停車區(qū)域醒目設(shè)置充電站標(biāo)示，參考效果圖如下：參考效果圖PART04配電系統(tǒng)設(shè)計

（一）配電系統(tǒng)概述

在場地的一側(cè)綠地上建設(shè)一個配電房。變壓器按1臺4000kVA變壓器進行設(shè)計，10kV接入點位置待定，變壓器采用節(jié)能環(huán)保的蒸發(fā)冷卻變壓器或干式非晶合金變壓器，該變壓器損耗小，短路能力強，全密封結(jié)構(gòu)，免維護，使用壽命長。配電系統(tǒng)包括高壓開關(guān)柜、變壓器、低壓開關(guān)柜、無功補償裝置和微機測控裝置、配電監(jiān)控等幾個部分。（二）配電容量計算

充電站的規(guī)模為：120KW直流充電樁20臺，60KW直流充電樁20臺，分別布置在每兩輛電動大巴車末端之間。

單臺充電機的輸入容量為：

（公式1）

式中： P—單臺充電機的輸出功率； —單臺充電機的輸入容量； —充電機的功率因數(shù),取0.99； —充電機的效率,取0.94；由上式計算可得各種不同容量的充電機最大輸入容量為：快速充電機：S=3600/0.99/0.94=3868kVA；快速充電機的同時系數(shù)為0.9，則充電設(shè)備所需的配電總?cè)萘繛椋?868*0.9=3481KVA考慮站內(nèi)負荷和的冗余1.1，則總配電容量為3829kVA，選用1臺4000kVA的變壓器。由于所有充電機均采用了有源功率因數(shù)校正技術(shù)，交流輸入功率因數(shù)大于0.99，電流諧波THD小于5%，故無功補償裝置按變壓器容量的15%選取兩臺自動無功補償裝置。（三）配電開關(guān)選擇120kW直流充電機配置空氣開關(guān)3P200A，60kW直流充電機配置空氣開關(guān)3P160A，并備用兩只空開預(yù)留備用，共計40只。（四）配電房電纜設(shè)計1.10kV配電1回路，配電房輸入電源，共計1路；2.每臺120kW直流充電機交流電纜三相五線制3*70+2*351根，共計20根；每臺60kW直流充電機交流電纜三相五線制3*35+2*161根，共計20根；存在問題：電纜的長度現(xiàn)場測量施工后再定，進線電源采用10kV單路供電，10kV側(cè)采用單母線接線方式。高壓柜采用真空斷路器中置式開關(guān)柜，設(shè)進線計量柜、PT及避雷器柜、出線柜（按照電力設(shè)計部門設(shè)計為準(zhǔn)）。PART05二次系統(tǒng)設(shè)計配電系統(tǒng)設(shè)計

建議：整個充電站的二次系統(tǒng)按綜合自動化配置考慮。配置一面監(jiān)控屏，屏上安裝智能通信裝置、公用測控裝置、視頻監(jiān)控裝置。

智能通信裝置完成與站內(nèi)可通信設(shè)備的接入，通過通訊采集設(shè)備信息。并具備向遠方控制中心傳輸信號的功能與接口。

公用測控裝置主要采集0.4kV側(cè)開關(guān)的位置信號、負荷電流等，并提供一定的遙控輸出接點備用。

10kV進線配置微機保護，就地安裝在開關(guān)柜上，具備三段式過流保護、過負荷保護、低壓保護、過壓保護等保護功能，同時具備遙測、遙信、遙控的功能?？赏ㄟ^現(xiàn)場總線接入智能通信裝置，上傳信息。PART06充電樁系統(tǒng)設(shè)計

（一）直流充電樁

直流充電機采用整流設(shè)備為電動乘用車輛的蓄電池充電，包含功率單元、控制單元、電氣接口和通訊接口，一般由整流柜、直流充電樁、連接電纜和充電連接器等組成。直流充電機一般功率較大，輸出電流、電壓變化范圍較寬，可滿足不同類型電動乘用車輛蓄電池的充電需求。

具體見下表。序號項目技術(shù)指標(biāo)1輸入電壓輸入：交流三相380V±15%50Hz±10%2額定輸出電壓及顯示分辨率750V（0.1V）3額定輸出電流及顯示分辨率120A（0.1A）4輸出紋波Vp-p≤1%5輸出電壓控制穩(wěn)定精度≤0.5%（40%-100%電壓時測量）6輸出電流控制穩(wěn)定精度≤1%（10%-100%額定電流）7作效率≥94%（50%-100%額定功率時）8功率因數(shù)≥0.99（50%-100%額定功率時）9總諧波電流≤5%（50%-100%額定功率時）10輸出電壓調(diào)節(jié)范圍50%～額定電壓值連續(xù)可設(shè)定11輸出電流調(diào)節(jié)范圍10%～額定電流值連續(xù)可設(shè)定12輸出電壓、電流設(shè)定觸摸屏設(shè)定和BMS通訊自動設(shè)定13冗余具有可熱插拔替換14均流度≤3%15保護功能輸入過壓保護（115%），輸入欠壓保護（85%），輸出過流保護，輸出過壓保護，輸出欠壓保護，過熱保護，短路保護，輸出反接保護，急停功能，聯(lián)鎖功能16人機交互功能電池類型，充電電壓，充電電流，電能量計量信息，人工輸入顯示信息，故障信息，電池溫度，充電時間17計量功能對輸出電量進行計量（Wh）18三防保護防潮濕，防霉變，防鹽霧19工作方式長期滿負荷連續(xù)工作20安全指標(biāo)額定電壓Ui絕緣電阻測試儀器的電壓等級（≥10M）工頻耐壓試驗電壓沖擊耐壓試驗電壓

VVkVkV

Ui≤6025011

60＜Ui≤30050025

300＜Ui≤75010002.51221冷卻方式強制風(fēng)冷22防護等級室內(nèi)IP5423上位機通信接口支持RS485/RS232/CAN2.0B（標(biāo)配）GPRS/以太網(wǎng)通訊（選配）；能和BMS（電池管理系統(tǒng)）通訊控制充電24顯示精度≤±1%±1個字（計量范圍5％～100％額定值）25電源適用負載特性鉛酸電池、鋰電池、鎳氫電池26環(huán)境條件使用環(huán)境溫度：-20℃～50℃

相對濕度：5%～95%

存儲溫度：-40℃～80℃

海拔高度不超過2000米27MTBF≥10000H(置信度85%)28擴展功能通過多種通訊接口同充電站的監(jiān)控系統(tǒng)連接，進行集中管理和監(jiān)控。29定制功能具有充電時間預(yù)約功能：可以預(yù)約充電開始時間具有雙槍頭自動切換功能：一臺車輛充電結(jié)束后自動切換至另外一輛車充電，無需人員值守。

直流充電樁地基

充電樁的尺寸如圖所示：充電樁尺寸約：寬：650深：710高：1950

考慮到雨水的浸泡和防水要求，建議澆筑地基，其尺寸為：澆筑地基尺寸

750mm

要求：1.地基尺寸，寬750mm*長600mm*深800mm，突出地面300mm2.地基需用C25混凝土澆筑3.固定螺桿高出澆筑滿30mm，直徑M8螺栓4.預(yù)埋穿線管，PVC管材，直徑40mm5.地基旁邊留地井，方便接電纜線

（二）標(biāo)識系統(tǒng)設(shè)計充電站標(biāo)識系統(tǒng)主要包含：1.車位的標(biāo)識（用車位框標(biāo)識）2.車位編號（用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)識）3.充電樁地域警示標(biāo)識（黑黃警示框線標(biāo)識）4.充電樁編號（域名+阿拉伯?dāng)?shù)字表示）。（三）其他相關(guān)專業(yè)設(shè)計1.命名方式充電站命名規(guī)則為：“地名”加“站名”加“充電站類型”?！俺潆娬绢愋汀狈譃椋撼潆娬?、充放電站，其中：充放電站可以包括更換電池功能。例如：廣東惠州電動汽車充電站。充電機命名規(guī)則為：“充電站名稱”加“編號”加“充電機”。例如：惠州公交充電站1號充電機。2.總平面設(shè)計充電工作區(qū)布置在遵循《國家電網(wǎng)公司電動汽車充放電設(shè)施建設(shè)指導(dǎo)意見》，參考《汽車加油加氣設(shè)計與施工規(guī)范》GB50156中有關(guān)平面布置要求的基礎(chǔ)上，需要考慮大型車輛靠近設(shè)備間，并盡量減少大型車輛與整流設(shè)備間之間距離，以降低大電流充電時的損耗。PART07氣電混合安全問題

（一）充電終端

充電終端是安裝在充電現(xiàn)場且距離加油機最近的設(shè)備，它的可靠運行，關(guān)系到整個充電站的安全。該設(shè)備除了與汽車接駁的電連接器以外，其他部件設(shè)計上完全封閉在箱體內(nèi)，與外部環(huán)境完全隔離。裸露在外的連接器觸點，設(shè)計上主要考慮充電過程中意外引起的帶電插拔，從而引起電火花的問題。針對這一隱患，在設(shè)計中我們通過對現(xiàn)有硬件進行改進同時結(jié)合相應(yīng)的軟件控制，確保在任何情況下，裸露在外的連接器端子不帶電，從根本上避免電火花的產(chǎn)生。

例如：用戶在進行充電時，從充電終端上取下充電槍直到可靠地與汽車接駁的全過程，我們通過軟、硬件設(shè)計雙重保證充電槍頭始終不會帶電；如果，充電過程中，連接器與汽車意外脫開，系統(tǒng)將在最短時間內(nèi)（小于100mS）保證連接器完全不帶電，從而確保充電過程的安全。

（二）軟件升級

1.5級油氣預(yù)警系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要功能是對充電站內(nèi)的環(huán)境進行實時監(jiān)控，匯總收集到的環(huán)境參數(shù)作為優(yōu)先級最高的充電站運行管理依據(jù)。該系統(tǒng)通過溫度傳感器與氣體濃度分析儀實時采集上報的信息（次/60秒），不僅是充電過程的每一個環(huán)節(jié)動作的必要條件，同時，也是充電站5級油氣預(yù)警系統(tǒng)的分級依據(jù)。預(yù)警級別環(huán)境參數(shù)a充電站全系統(tǒng)狀態(tài)Ⅰ級a＜A環(huán)境正常，各系統(tǒng)可執(zhí)行當(dāng)前動作Ⅱ級A≤a＜B溫度、濃度較高，排風(fēng)系統(tǒng)低轉(zhuǎn)速運行Ⅲ級B≤a＜C溫度、濃度高，充電終端斷電，排風(fēng)系統(tǒng)高轉(zhuǎn)速運行Ⅳ級C≤a＜D溫度、濃度很高，配電房只保留照明電源、預(yù)警系統(tǒng)電源和排風(fēng)系統(tǒng)供電，其余電源切斷Ⅴ級D≤a溫度、濃度達到極度危險級別，發(fā)出聲光報警，切斷全站供電，加油區(qū)停用，啟用應(yīng)急照明電源，非專業(yè)人士撤離現(xiàn)場補充說明：充電終端在開機自檢程序中加入了環(huán)境檢測顯示界面；其余實時監(jiān)控的環(huán)境狀態(tài)均轉(zhuǎn)入后臺運行。

2.充電系統(tǒng)遙控開關(guān)機

該功能主要用于系統(tǒng)檢修前后以及出現(xiàn)緊急情況時，為了人員安全，可在危險區(qū)外對充電站內(nèi)的各個關(guān)鍵電氣設(shè)備進行遙控操作。對象主要包括：配電柜、充電主機、充電終端以及安防系統(tǒng)。

電氣設(shè)備的故障常在開關(guān)機時出現(xiàn)，因此，對于整個油電混合充電站系統(tǒng)，此時異常情況出現(xiàn)的概率也比較高。加入該系統(tǒng)可以更有力地保障在此種情況下的工作人員的安全。

例如：在一次大的系統(tǒng)檢修完成后，工作人員可以撤離至安全區(qū)，遙控開啟安防系統(tǒng)的配電，對全站進行自檢；自檢通過后，可以依次打開照明系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、直流主機及充電終端等設(shè)備。PART08配置預(yù)算表

通常情況下，進行充電站的設(shè)計與建設(shè)，需要對必須設(shè)備的單價數(shù)量等進行確定，下表為項目配置預(yù)算表，可以參照下表進行充電站的設(shè)計，價格的部分僅供參考。項目設(shè)備名稱單價單位數(shù)量總價備注供配電

10KV配電柜打包總價預(yù)算

2100000

以上均以中高檔配置的價格（變動空間幅度大，可以當(dāng)?shù)仉娏Σ块T設(shè)計為準(zhǔn)），如果需要再考慮預(yù)留空間。

變壓器（4000KVA*1）400V動力配電柜10臺有源濾波電容補償柜*1直流電源屏2500A母線槽10KV進線電纜進線電纜3*35mm2+2*16mm2126米實測

20臺60KW進線電纜3*70mm2+2*35mm2210米實測

20臺120KW進線電纜3*400mm2+2*240mm2882米實測

配電房至現(xiàn)場10臺配電柜總進線電纜鋪設(shè)500元/人/天6人15天45000充電相關(guān)設(shè)備

60KW直流一體充電樁84000臺201680000

120KW直流一體充電樁168000臺203360000

監(jiān)控系統(tǒng)

后臺計費控制軟件25380套125380選配

數(shù)據(jù)集中監(jiān)控550000套1550000工控機EVOC研華工控機5000臺315000選配GPS時鐘衛(wèi)星同步時鐘6000臺16000選配UPS電源2KV2小時5400臺210800選配寫卡器明華300臺25900選配

廠內(nèi)監(jiān)控室（選配）3200m22889600磚混、人字架、瓦片屋面，一般裝修（地面地磚）充電樁監(jiān)控室（選配）3400m22895200磚混、人字架、瓦片屋面，地面一般裝修，含電纜溝、接地樁配電房1間800m2300240000磚混、人字架、瓦片屋面，含電纜溝、接地樁、自流地坪充電樁1000m2實測

含電纜溝、蓋板其他項目費用400000項1400000申請電力，環(huán)保，消防等費用服務(wù)充電樁設(shè)備安裝40臺50020000樁到樁基的固定，通電接線和系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)聯(lián)調(diào)服務(wù)費500元/人/天2人30天30000系統(tǒng)聯(lián)調(diào)：不包含數(shù)據(jù)集中監(jiān)控系統(tǒng)如需要則增加一個月

用戶培訓(xùn)及售后服務(wù)

一次2天免費培訓(xùn)配電部分價格2145000+（電纜及輔材）