《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(yùn)行模式任務(wù)二了解充電站設(shè)計(jì)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(jì)與建設(shè)的相關(guān)術(shù)語和定義；2.了解充電站設(shè)計(jì)與建設(shè)的設(shè)計(jì)依據(jù)和方案；3.了解配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)；4.了解充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)；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(jì)與建設(shè)的設(shè)計(jì)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(dòng)與小組成員交流、討論學(xué)習(xí)成果，取長(zhǎng)補(bǔ)短，完成自我提升。知識(shí)目標(biāo)0102教學(xué)重難點(diǎn)02教學(xué)難點(diǎn)充電站設(shè)計(jì)與建設(shè)的相關(guān)術(shù)語和定義。充電站設(shè)計(jì)與建設(shè)的設(shè)計(jì)依據(jù)和方案。配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。氣電混合安全問題的解決方法教學(xué)重點(diǎn)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(lì)政策的不斷出臺(tái)，電動(dòng)汽車行業(yè)得到迅猛的發(fā)展，因此，購置與建設(shè)電動(dòng)汽車充電設(shè)備、電動(dòng)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(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán)，充電樁的建設(shè)是電動(dòng)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(jì)與建設(shè)相關(guān)知識(shí)。任務(wù)導(dǎo)入目錄/CONTENTS術(shù)語和定義01.設(shè)計(jì)依據(jù)02.設(shè)計(jì)方案03.配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)04.目錄/CONTENTS二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)05.充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)

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(dòng)汽車動(dòng)力電池充電，提供人機(jī)操作界面及直流充電接口，并具備相應(yīng)測(cè)控保護(hù)功能的專用裝置。非車載充電機(jī)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(jī)

一體式充電機(jī)（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(jī)。

（三）分體式充電機(jī)

分體式充電機(jī)（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(jī)，它們之間通過電纜連接組成一套完整的充電機(jī)。

（四）整流柜

整流柜（rectifiercabinet）指分體式充電機(jī)中完成的交直流變換的部分，一般以標(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(jī)的一部分，固定在地面，提供人機(jī)操作界面機(jī)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(duì)蓄電池系統(tǒng)充電、放電過程進(jìn)行有效的管理，保證電池安全運(yùn)行的電子裝置。PART02設(shè)計(jì)依據(jù)

以電動(dòng)車輛國家標(biāo)準(zhǔn)，以《汽車加油加氣設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》GB50156、國家電網(wǎng)公司充電站相關(guān)的6項(xiàng)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(dòng)汽車市場(chǎng)需求發(fā)展為導(dǎo)向，采用模塊化設(shè)計(jì)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(shí)施原則，為今后充電樁推廣奠定基礎(chǔ)。

充電站設(shè)計(jì)主要參照以下標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：1.電動(dòng)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(jì)規(guī)范（詳見教材）PART03設(shè)計(jì)方案

（一）方案概述

1.充電站建設(shè)規(guī)模

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際考察以及客戶建設(shè)需求，現(xiàn)場(chǎng)共計(jì)停車位100個(gè)，其中120kW直流雙槍充電樁16臺(tái)，120kW直流四充4臺(tái)，60kW直流雙槍充電樁20臺(tái)，共計(jì)40臺(tái)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(tái)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(tái)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(shí)設(shè)置低壓備用電源。充電樁參考圖

3.場(chǎng)地布置

充電工作區(qū)包括100個(gè)停車位，能滿足10-12米電動(dòng)大巴停車位，40個(gè)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(chǎng)地布置

充電工作區(qū)包括100個(gè)停車位，能滿足10-12米電動(dòng)大巴停車位，40個(gè)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(jì)

（一）配電系統(tǒng)概述

在場(chǎng)地的一側(cè)綠地上建設(shè)一個(gè)配電房。變壓器按1臺(tái)4000kVA變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)，10kV接入點(diǎn)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(qiáng)，全密封結(jié)構(gòu)，免維護(hù)，使用壽命長(zhǎng)。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(bǔ)償裝置和微機(jī)測(cè)控裝置、配電監(jiān)控等幾個(gè)部分。（二）配電容量計(jì)算

充電站的規(guī)模為：120KW直流充電樁20臺(tái)，60KW直流充電樁20臺(tái)，分別布置在每?jī)奢v電動(dòng)大巴車末端之間。

單臺(tái)充電機(jī)的輸入容量為：

（公式1）

式中： P—單臺(tái)充電機(jī)的輸出功率； —單臺(tái)充電機(jī)的輸入容量； —充電機(jī)的功率因數(shù),取0.99； —充電機(jī)的效率,取0.94；由上式計(jì)算可得各種不同容量的充電機(jī)最大輸入容量為：快速充電機(jī)：S=3600/0.99/0.94=3868kVA；快速充電機(jī)的同時(shí)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(fù)荷和的冗余1.1，則總配電容量為3829kVA，選用1臺(tái)4000kVA的變壓器。由于所有充電機(jī)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(bǔ)償裝置按變壓器容量的15%選取兩臺(tái)自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。（三）配電開關(guān)選擇120kW直流充電機(jī)配置空氣開關(guān)3P200A，60kW直流充電機(jī)配置空氣開關(guān)3P160A，并備用兩只空開預(yù)留備用，共計(jì)40只。（四）配電房電纜設(shè)計(jì)1.10kV配電1回路，配電房輸入電源，共計(jì)1路；2.每臺(tái)120kW直流充電機(jī)交流電纜三相五線制3*70+2*351根，共計(jì)20根；每臺(tái)60kW直流充電機(jī)交流電纜三相五線制3*35+2*161根，共計(jì)20根；存在問題：電纜的長(zhǎng)度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量施工后再定，進(jìn)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(jìn)線計(jì)量柜、PT及避雷器柜、出線柜（按照電力設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)為準(zhǔn)）。PART05二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建議：整個(gè)充電站的二次系統(tǒng)按綜合自動(dòng)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(cè)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(yuǎn)方控制中心傳輸信號(hào)的功能與接口。

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

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

（一）直流充電樁

直流充電機(jī)采用整流設(shè)備為電動(dòng)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(jī)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(dòng)乘用車輛蓄電池的充電需求。

具體見下表。序號(hào)項(xiàng)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(shí)測(cè)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(shí)）8功率因數(shù)≥0.99（50%-100%額定功率時(shí)）9總諧波電流≤5%（50%-100%額定功率時(shí)）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(dòng)設(shè)定13冗余具有可熱插拔替換14均流度≤3%15保護(hù)功能輸入過壓保護(hù)（115%），輸入欠壓保護(hù)（85%），輸出過流保護(hù)，輸出過壓保護(hù)，輸出欠壓保護(hù)，過熱保護(hù)，短路保護(hù)，輸出反接保護(hù)，急停功能，聯(lián)鎖功能16人機(jī)交互功能電池類型，充電電壓，充電電流，電能量計(jì)量信息，人工輸入顯示信息，故障信息，電池溫度，充電時(shí)間17計(jì)量功能對(duì)輸出電量進(jìn)行計(jì)量（Wh）18三防保護(hù)防潮濕，防霉變，防鹽霧19工作方式長(zhǎng)期滿負(fù)荷連續(xù)工作20安全指標(biāo)額定電壓Ui絕緣電阻測(cè)試儀器的電壓等級(jí)（≥10M）工頻耐壓試驗(yàn)電壓沖擊耐壓試驗(yàn)電壓

VVkVkV

Ui≤6025011

60＜Ui≤30050025

300＜Ui≤75010002.51221冷卻方式強(qiáng)制風(fēng)冷22防護(hù)等級(jí)室內(nèi)IP5423上位機(jī)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(gè)字（計(jì)量范圍5％～100％額定值）25電源適用負(fù)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(duì)濕度：5%～95%

存儲(chǔ)溫度：-40℃～80℃

海拔高度不超過2000米27MTBF≥10000H(置信度85%)28擴(kuò)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(jìn)行集中管理和監(jiān)控。29定制功能具有充電時(shí)間預(yù)約功能：可以預(yù)約充電開始時(shí)間具有雙槍頭自動(dòng)切換功能：一臺(tái)車輛充電結(jié)束后自動(dòng)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(zhǎng)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(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)充電站標(biāo)識(shí)系統(tǒng)主要包含：1.車位的標(biāo)識(shí)（用車位框標(biāo)識(shí)）2.車位編號(hào)（用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)識(shí)）3.充電樁地域警示標(biāo)識(shí)（黑黃警示框線標(biāo)識(shí)）4.充電樁編號(hào)（域名+阿拉伯?dāng)?shù)字表示）。（三）其他相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)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(dòng)汽車充電站。充電機(jī)命名規(guī)則為：“充電站名稱”加“編號(hào)”加“充電機(jī)”。例如：惠州公交充電站1號(hào)充電機(jī)。2.總平面設(shè)計(jì)充電工作區(qū)布置在遵循《國家電網(wǎng)公司電動(dòng)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(jì)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(shí)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(chǎng)且距離加油機(jī)最近的設(shè)備，它的可靠運(yùn)行，關(guān)系到整個(gè)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(jì)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(diǎn)，設(shè)計(jì)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(duì)這一隱患，在設(shè)計(jì)中我們通過對(duì)現(xiàn)有硬件進(jìn)行改進(jìn)同時(shí)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(jìn)行充電時(shí)，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(jì)雙重保證充電槍頭始終不會(huì)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(shí)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(jí)

1.5級(jí)油氣預(yù)警系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要功能是對(duì)充電站內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，匯總收集到的環(huán)境參數(shù)作為優(yōu)先級(jí)最高的充電站運(yùn)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(shí)時(shí)采集上報(bào)的信息（次/60秒），不僅是充電過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)動(dòng)作的必要條件，同時(shí)，也是充電站5級(jí)油氣預(yù)警系統(tǒng)的分級(jí)依據(jù)。預(yù)警級(jí)別環(huán)境參數(shù)a充電站全系統(tǒng)狀態(tài)Ⅰ級(jí)a＜A環(huán)境正常，各系統(tǒng)可執(zhí)行當(dāng)前動(dòng)作Ⅱ級(jí)A≤a＜B溫度、濃度較高，排風(fēng)系統(tǒng)低轉(zhuǎn)速運(yùn)行Ⅲ級(jí)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(yùn)行Ⅳ級(jí)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(jí)D≤a溫度、濃度達(dá)到極度危險(xiǎn)級(jí)別，發(fā)出聲光報(bào)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(chǎng)補(bǔ)充說明：充電終端在開機(jī)自檢程序中加入了環(huán)境檢測(cè)顯示界面；其余實(shí)時(shí)監(jiān)控的環(huán)境狀態(tài)均轉(zhuǎn)入后臺(tái)運(yùn)行。

2.充電系統(tǒng)遙控開關(guān)機(jī)

該功能主要用于系統(tǒng)檢修前后以及出現(xiàn)緊急情況時(shí)，為了人員安全，可在危險(xiǎn)區(qū)外對(duì)充電站內(nèi)的各個(gè)關(guān)鍵電氣設(shè)備進(jìn)行遙控操作。對(duì)象主要包括：配電柜、充電主機(jī)、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(jī)時(shí)出現(xiàn)，因此，對(duì)于整個(gè)油電混合充電站系統(tǒng)，此時(shí)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(duì)全站進(jìn)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(jī)及充電終端等設(shè)備。PART08配置預(yù)算表

通常情況下，進(jìn)行充電站的設(shè)計(jì)與建設(shè)，需要對(duì)必須設(shè)備的單價(jià)數(shù)量等進(jìn)行確定，下表為項(xiàng)目配置預(yù)算表，可以參照下表進(jìn)行充電站的設(shè)計(jì)，價(jià)格的部分僅供參考。項(xiàng)目設(shè)備名稱單價(jià)單位數(shù)量總價(jià)備注供配電

10KV配電柜打包總價(jià)預(yù)算

2100000

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

變壓器（4000KVA*1）400V動(dòng)力配電柜10臺(tái)有源濾波電容補(bǔ)償柜*1直流電源屏2500A母線槽10KV進(jìn)線電纜進(jìn)線電纜3*35mm2+2*16mm2126米實(shí)測(cè)

20臺(tái)60KW進(jìn)線電纜3*70mm2+2*35mm2210米實(shí)測(cè)

20臺(tái)120KW進(jìn)線電纜3*400mm2+2*240mm2882米實(shí)測(cè)

配電房至現(xiàn)場(chǎng)10臺(tái)配電柜總進(jìn)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(tái)201680000

120KW直流一體充電樁168000臺(tái)203360000

監(jiān)控系統(tǒng)

后臺(tái)計(jì)費(fèi)控制軟件25380套125380選配

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

含電纜溝、蓋板其他項(xiàng)目費(fèi)用400000項(xiàng)1400000申請(qǐng)電力，環(huán)保，消防等費(fèi)用服務(wù)充電樁設(shè)備安裝40臺(tái)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(fèi)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?jiǎng)t增加一個(gè)月

用戶培訓(xùn)及售后服務(wù)

一次2天免費(fèi)培訓(xùn)配電部分價(jià)格2145000+（電纜及輔材）