【正文】 供電系統(tǒng)中，常常為改善線路的功率因數(shù)裝設(shè)大容量的電容器，而過量的諧波電流可能會對這些電容器造成損壞。所以充電站的選址及定容需充分考慮本區(qū)域的配電網(wǎng)現(xiàn)狀以及電動汽車的發(fā)展趨勢。充電站內(nèi)的大量充電設(shè)備是非線性負載，接入電網(wǎng)會產(chǎn)生一定的諧波污染。 充電站對電網(wǎng)的諧波污染 目前，電動汽車充電對電網(wǎng)的影響主要體現(xiàn)在充電站和充電樁對電網(wǎng)的影響。而集中協(xié)調(diào)是指利用計 算機智能控制每輛電動汽車動力電池的充電起始時刻、充電電流大小以及充電時長，防止總電流超載。 因此：文獻 [15]給出了 2 種可行的充電協(xié)調(diào)方法：分布協(xié)調(diào)和集中協(xié)調(diào)。如果用戶在電網(wǎng)用電高峰時對電動汽車蓄電池充電，不但不能對電網(wǎng)負荷起調(diào)整作用，反而增加電網(wǎng)負荷，對電網(wǎng)經(jīng)濟運行產(chǎn)生危害，如充電負荷會使電力系統(tǒng)過載，降低電網(wǎng)的使用效率。 充電站對配電網(wǎng)的影響 電動汽車充電會給配電網(wǎng)帶來哪些問題？局部地區(qū)的負荷緊張以及配電網(wǎng) 第二章 電動汽車充電站規(guī)劃基礎(chǔ) 13 局部過負荷問題在很大程度上是因為自然狀態(tài)下電動汽車的聚集性充電造成的；大量電動汽車在負荷高峰時段或非高峰時段的某一時段內(nèi)同時充電都會使配電網(wǎng)的負擔(dān)加重。另外，充電站內(nèi)的非線性負荷會給電網(wǎng)帶來很大的諧波污染，如果不能得到有效治理將會對電能質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。該站一般可以日提供 40 臺次以下大中型商用車的電池更換或充電服務(wù)，或可以提供 100 臺次以下乘用車的電池更換或充電服務(wù)。該站一般可以日提供 40100 臺次大中型商用車的電池更換或充電服務(wù)，或可以提供 100200 臺次乘用車的電池更換或充電服務(wù)。該站一般可以日提供 100200 臺次大中型商用車的電池更換或充電服務(wù)，或可以提供 200500 臺次乘用車的電池更換或充電服務(wù)。該站一般可以每日提供 200 臺次以上大中型商用車的電池更換或充電服務(wù)，或可以提供 500 臺次以上乘用車的電池更換或充電服務(wù)。雖然如此，但現(xiàn)狀較多方面技術(shù)還未成熟，對于運營和管理將帶來一定的難度，如出行時，電池的實際放電能滿足往返需求，則不需要 中途充電，但電池容量不能滿足要求，而時間允許時，可進行短暫的快速充電，如比較緊時，還可選擇更換電池，而在這個過程中，存在幾個問題，現(xiàn)市場上供應(yīng)的電池的容量是否得到提升、主干路上是否設(shè)有應(yīng)急的維修店、充電站的布局是否合理、是否設(shè)有應(yīng)急外送更換電池服務(wù)等等。 以上這五種充電方式，都應(yīng)配置完整的供配電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、計量收費系統(tǒng)，雖然各種方式都有自己的優(yōu)點及適用范圍，但也有存在些需改善的地方。 （ 5） 充電樁的慢速充電 充電樁的慢速充電方式具有占地省、投資小、易安裝、免維護等優(yōu)點，但充電時間相對較長，一般為 7~12 小時。 2） 一般住宅 具有固定的集中停車庫，一般要求地下停車場（充電安全考慮），可以利用小區(qū)原有的供電配套設(shè)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。 （大型機械充電站） 配電站 2 路 20kV 電纜進線（配套 :YJV223*300 電纜）， 2 臺 1600kVA 變壓器，14 路 380V 出線（配套 :YJV223*240 電纜、 14 回路）。 4）機械充電站的規(guī)模 小型機械充電站可以結(jié)合常規(guī)充電站建設(shè)同時考慮，可以根據(jù)需要選擇更大容量的變壓器；中型機械充電站一般以 50~80 組充電電池同時充電；大型機械充 第二章 電動汽車充電站規(guī)劃基礎(chǔ) 11 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)，一天不間斷可以完成對 400 組電池的充電。 2）機械充電方式有如下四個優(yōu)點： ① 從車主角度來看，更換充滿電的蓄電池，更換已經(jīng)耗盡的蓄電池，有利于提高車輛使用效率，同時，也提高了車主的方便性和快捷性； ② 從配電網(wǎng)角度來看，更換下來的蓄電池可以利用低谷時段進行充電，減少電動汽車在用電高峰時充電對電網(wǎng)造成負擔(dān)，同時，降低了充電成本，提高了車輛運行經(jīng)濟性； ③ 從另一角度分析可知，此充電方式解決了充電時間乃至蓄存電荷量、電池質(zhì)量、續(xù)駛里程長及價格等難題； ④ 由于電池的更換、充電和維護工作是由專業(yè)人員完成，可以及時發(fā)現(xiàn)電池組中電池的問題，進行維修工作，對于電池的維護工作將具有積極意義，電池組放電深度的降低也將有利于提高電池的壽命。 設(shè)計 2 路 20kV 電纜進線（配套 :YJV223*300 電纜），設(shè)置 2 臺 500kVA 用戶箱變，每臺箱變配 4 路 380V 出線，供充電站（配套 :YJV223*240 電纜、 8 回路）。 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 4） 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） 快速充電方式有以下四個優(yōu)點： ① 毋庸置疑，當(dāng)然是充電時間較短，方便； ② 充電電池壽命長（正常情況下可充電 2020 次以上）； ③ 快速充電方式?jīng)]有記憶性，可以大容量充電及放電，在幾分鐘內(nèi)就可充電至 70%至 80%； ④ 由于此類充電方式只需 20 來分鐘左右便可充滿電，因此，充電站在建設(shè)時可不少建些停車場。此充電方式的充電站是目前投運較多的充電設(shè)施。 （ 2） 快速充電 1） 快速充電站可根據(jù)服務(wù)對象的多少，分為大型、中型和小型充電站。其中二路為快速充電專用出線（配套規(guī)格為 ： YJV223*240 電纜），二路為機械充電或備用出線，其余為常規(guī)充電出線（配套規(guī)格為： YJV223*240 電纜、 10 回路）。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，但缺點是充電成本上升，增加高峰負荷。 3）常規(guī)充電的主要缺點：其充電時間過長，如遇到緊急事情需要外出時不切實際，其二，就是充電時間基本只能在晚上，如白天不用車時，也想長時間慢充，可實際上成本較高。 充電站 /樁的充電方式及其配置 （ 1） 常規(guī)充電 1)常規(guī)充電，即是在電動汽車內(nèi)的蓄電池放電即將完畢時，給予即時充電，此充電的電流較低，大小約為 15A，基本都是采用小電流的恒壓或恒流充電，一般充電時間為 5 至 8 小時，甚至有的長達 10 至 20 多小時，但即使是特殊情況下也不應(yīng)超過 24 小時。必須根據(jù)充電設(shè)備安裝點現(xiàn)有的負荷容量來考慮，包括谷電的負荷。雙電源 單母線分段接線如圖 22。 充電站的外部接入方式 （ 1）獨立設(shè)施 獨立充電設(shè)施包括多為商業(yè)運營，充電終端數(shù)目多，其停電影響比較大，可 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 8 考慮由兩回路電源供電，供電 變壓器亦應(yīng) 有兩臺（兩臺變壓 器不一定在同一變電所）。 3）充電站不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所。 （ 2） 環(huán)境要求 1）充電站不應(yīng)靠近 有潛在危險的地方，當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險的建筑物毗連時，應(yīng)符合《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范 GB5005892》的有關(guān)規(guī)定。 （ 1）施工總體規(guī)劃 1）充電站的總體規(guī)劃應(yīng)對站區(qū)、電源進出線走廊、防排洪設(shè)施、給排 水設(shè)施、進出站道路等進行合理布局、統(tǒng)籌安排。 （ 3）充電站的模型設(shè)計 結(jié)合以上分析設(shè)計出的充電 站布置示意圖見 21 所示。 （ 2）充電站構(gòu)成 根據(jù)充電站的規(guī)模、發(fā)展對象和服務(wù)能力，充電站功能區(qū)應(yīng)該包括供電區(qū)、第二章 電動汽車充電站規(guī)劃基礎(chǔ) 7 充電區(qū)、監(jiān)控區(qū)，具有電池更換功能的充電站還應(yīng)具有電池存貯區(qū)及電池更換區(qū)。 （ 1） 充電站可分為四個功能部分 ????????????????????????????????視頻監(jiān)控系統(tǒng)煙霧監(jiān)控系統(tǒng)充電機監(jiān)控系統(tǒng)配電監(jiān)控系統(tǒng)充電站監(jiān)控電池維護電池更換電池存儲電池調(diào)度系統(tǒng)充電平臺充電機充電系統(tǒng)配電系統(tǒng)充電站 充電站的基本功能包括：充電功能、監(jiān)控功能、計量功能。分析充電站對電網(wǎng)的影響在一定程度上也為充電站的規(guī)劃容量提供了依據(jù)。 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 第二章 電動汽車充電站 /樁規(guī)劃基礎(chǔ) 充電站 /樁的規(guī)劃基礎(chǔ)包括充電站 /樁的規(guī)劃建設(shè)和充電站 /樁對配電網(wǎng)的影響兩大部分。首先分析珠海市橫琴新區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀及未來規(guī)劃情況，確保未來供電滿足未來發(fā)展需求；接著從橫琴新區(qū)的總體發(fā)展規(guī)劃出發(fā)，著重研究市政基礎(chǔ)設(shè)施專項規(guī)劃 —— 電動汽車充電站，通過對橫琴新區(qū)未來電動汽車交通密度的預(yù)測、充電站 /樁服務(wù)半徑的了解、區(qū)域配電網(wǎng)及充電站規(guī)模等級等等進行逐一分析。 第二章分析電動汽車充電站 /樁規(guī)劃基礎(chǔ)，包括充電 站功能定位、施工建設(shè)原則、充電站的外部接入線方式，幾種充電方式及其配置等，還初步探討了電動汽車充電時所增加的負荷對電網(wǎng)帶來的影響及其相應(yīng)的治理方案。文獻 [11][12]對設(shè)施選址問題進行了綜述，總結(jié)了一些經(jīng)典選址模型，并通過增加不同的約束對模型進行了多種擴展。 文獻 [9]對區(qū)域電動汽車充電站的選址和建設(shè)規(guī)模進行了研究，對電動汽車的充電需求做出了很大的近似，將電動汽車的數(shù)量用當(dāng)?shù)鼐用褙摵傻姆植记闆r模擬，對候選站址選擇采用了層次分析法，給出了權(quán)系數(shù)，以充電站運行 至目標年的效益為目標函數(shù)，綜合考慮了充電站的運行費用、網(wǎng)損費用和充電站配電變壓器的投資。 文獻 [46]對充電站的布局提出了原則性建設(shè)，分析了影響電動汽車充電站規(guī)劃的幾方面因素：分析了電動汽車的充電需求，提出了電動汽車發(fā)展對充電技 第一章 緒論 5 術(shù)、通用化、快速化、智能化、電能轉(zhuǎn)換高效化等的要求，對常規(guī)充電、快速充電、機械充電等類型的充電模式的優(yōu)缺點進行了比較研究，從電能外部接入角度初步探討了充電站的建設(shè)情況：論述了構(gòu)建綜合的充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò) 對于電動汽車市場普及的重要性，并闡述了多種充電設(shè)施建設(shè)模式及各自適宜的服務(wù)對象，還提出了充電設(shè)施建設(shè)所需要滿足的要求及條件，但是都沒有給出具體的模型及數(shù)學(xué)方法。 當(dāng)前已取得的進展 目前國內(nèi)許多大學(xué)和研究機構(gòu)對電動汽車的充電技術(shù)進行了大量的研究工作。 （ 4） 政府政策支持 政府需要營造市場啟動階段的政策環(huán)境，推動電動汽車的商業(yè)化過程，解決在技術(shù)、運行的經(jīng)濟性以及基礎(chǔ)設(shè)施方面存在的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸。 （ 3）基礎(chǔ)設(shè)施不完善 純電動汽車商業(yè)化的基礎(chǔ)設(shè)施包括充換服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、車輛維修服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、多種形式的電池營銷、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等。如果沒有政府的鼓勵性經(jīng)濟補貼，用戶選擇購買純電動汽車的積極性不會很高。在純電動汽車市場化前，首先要使關(guān)鍵技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)、關(guān)鍵部件和傳統(tǒng)配件得到發(fā)展。 （ 1）技術(shù)水平不高 當(dāng)前純電動汽車還存在很 多技術(shù)問題，如蓄電池壽命短、成本高，關(guān)鍵零部件尚未實現(xiàn)完全國產(chǎn)化、依賴進口、還未徹底攻克低溫條件下電池超快充電技術(shù)等難題。 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 4 純電動汽車發(fā)展遇到的問題 目前，純電動汽車產(chǎn)業(yè)化的進程才剛剛起步，在技術(shù)、運行經(jīng)濟、基礎(chǔ)設(shè)施配套、政府政策支持等方面還存在著發(fā)展瓶頸。其中公交出租 1050 輛、專用車輛 600 輛，公務(wù)車 2300 輛、社會乘用車 550 輛。大運中心站設(shè)置 6 臺充電柜，能為小轎車、出租車、公交車提供充電服務(wù)，站內(nèi)可同時容納 12 臺電動汽車駛?cè)搿勺潆娬緸榇筮\中心站、和諧站，兩充電站分別位于龍崗大運會場館西和龍崗中心城和諧路。充電站可為 44輛公交車、環(huán)衛(wèi)車、電力工程等提供充電服務(wù)。另外，北京市電力公司已經(jīng)在航天橋、馬家樓、小營、四惠等地建立了電動汽車充電站用于市政用車的充電服務(wù)。 2020 年北京奧運會期間，中國第一次實現(xiàn)了“中心區(qū)零排放，周邊地區(qū)低排放”為特點的節(jié)能與新能源汽車大規(guī)模示范運營。同年 6 月，工業(yè)和信息化部出臺《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)則》進一步明確了我國節(jié)能與新能源 汽車發(fā)展的方向和目標。 2020 年 2 月，國家《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》提出到2020 年純電動、充電式混合動力和普通型混合動力等電動汽車的產(chǎn)能要達到 50萬輛。 20202020 年，我國電動汽車產(chǎn)業(yè)取得了關(guān)鍵性的發(fā)展。 國內(nèi)電動汽車發(fā)展情況 國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開始于本世紀初。目前，法國境內(nèi)各類電動汽車超過 1萬輛，公共充電站有 200 個，市政、郵政、公交、電力、環(huán)衛(wèi)等公用事業(yè)部門均有參與示范推廣工作，但是要靠政府補貼維持動作，還沒有實現(xiàn)商業(yè)化運營。 法國是世界上推廣應(yīng)用純電動汽車最成功的國家之一，電動汽車推廣工作已有 40 年的經(jīng)驗，還成立了電動汽車推廣應(yīng)用國家部際協(xié)調(diào)委員會。 2020 年，倫敦宣布將加大力度完善倫敦的公共充電點網(wǎng)絡(luò)，計劃到 2020 年在全倫敦地區(qū)建造 1300 個充電點以滿足 100 萬輛電動汽車的充電需求產(chǎn)。目前，世界上只有日本豐田和本田兩家公司能夠批量產(chǎn)銷混合動力汽車。 國外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀 面臨能源環(huán)境的壓力，世界各國著名的汽車廠商都十分重視