居民小區(qū)停車場充電樁解決方案

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)展先進(jìn)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，而先進(jìn)電池汽車、燃?xì)馄嚒⑸锶剂希ㄈ剂想姵兀┢嚨刃履茉雌噷⒀该桶l(fā)展。

二、國家充電設(shè)施建設(shè)文件

2015年，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)施獎勵政策及加強新能源汽車推廣應(yīng)用的通知》;

2017年，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，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，《關(guān)于進(jìn)一步完善新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知》財建〔2019〕138號；

2020年10月20日，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?/span>10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，這些停車場的運營情況及運行規(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?/span>500kVA，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）在充分考慮項目先進(jìn)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)均提出成熟先進(jìn)、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)備均選用先進(jìn)、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)能效果顯著，符合國內(nèi)節(jié)能技術(shù)要求，并達(dá)到同行業(yè)國內(nèi)先進(jìn)水平。

（3）充換電設(shè)施均為低壓設(shè)備，頻率低(50Hz)，磁場強度低于彩電、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。

3.4機(jī)動車充電站投資收益及回收期

3.4.1收益

假設(shè)充電樁的充電機(jī)全部運行進(jìn)行充電，每天所有充電樁充電6小時，充電服務(wù)費按0.4元/kWh。公共停車場停車場電費為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

                  =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?

3.5非機(jī)動車充電站建設(shè)清單及要求

3.5.1充電設(shè)備及材料配置表：

3.5.2土建、安裝、調(diào)試施工統(tǒng)計

3.5.3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。

3.6 非機(jī)動車充電站投資收益及回收期

3.6.1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，服務(wù)費1元/時，電費按照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

=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

        =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?

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