《新能源在充电桩供配电设计中应用的技术》
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摘 要：电动汽车通过充电桩获取的电能,通常是从电网直接获取.由于我国现阶段仍以消耗传统能源的火力发电为主,因此电动汽车并未真正摆脱对传统不可再生能源的依赖.随着新能源的进一步开发与利用,为有效解决此问题提供了可能性.本文对新能源在充电桩供配电设计中应用的技术进行探讨.
关键词：新能源;充电桩;供配电设计;技术探讨
1项目概况
某新建商业项目建筑面积为9800m2,建筑层数地上4层,地下1层,高度为23.7m,属多层建筑.除了项目常规的日常用电外,工程中还要求为其配备11个7kW的单相交流充电桩,2个30kW的三相交流充电桩,以及对直流充电方案进行供配电设计.直流充电方案分为两种,一种为储能型直流充电桩,最高输入功率为100kW;另一种为非储能型直流充电桩,最高输入功率高达300kW,直流输出电压高达800V,百公里里程充电仅需4min.由于此直流充电桩执行的是欧洲标准,在我国境内的应用尚属首次,因此也对本地化的供配电设计提出挑战.
2充电桩供配电设计
民用建筑中,对于中断供电将在公共安全方面造成较大损失的充电设施,或对公共交通、社会秩序造成较大影响的充电设施,其供电负荷等级不低于二级负荷.该项目充电桩仅用于商业用途,不在此范围内,因此按负荷设计.该项目不具备单独设立充电桩专用变压器的条件,与其他用电负荷共用变压器,采用专用回路为充电桩供电.由于變压器低压侧至充电桩之间的配电级数不宜超过,并且遵循配电级数越少供电越可靠的原则,交流充电桩采用二级配电模式.考虑到直流充电桩输入功率的差异性,储能型直流充电桩采用二级配电模式,经由变压器低压侧母线通过干线电缆放射式至区域配电箱,再由区域配电箱供电至各充电桩.对于输入功率需求较大的非储能型充电桩,则由变压器低压侧母线直接供电.充电桩供配电系统示意图如图1所示.
直流充电桩输入功率高、冲击电流大,其安装数量也对变压器的容量提出了要求.直流充电桩数量对变压器安装容量要求如表1所示,变压器安装容量仅为对应直流充电桩的负荷需求,不包含其他负荷的设计容量.从表1中可以看出,储能型直流充电桩随着数量的增加,对变压器的容量需求趋于稳定,对于容量的需求旨在限制冲击电流对于变压器的影响.而非储能型直流充电桩,由于在中间环节采取隔离型变压器,有效抑制冲击电流对市电的影响.因此,随着直流充电桩安装数量的增加,变压器的容量需求随之增大.
根据实际运行数据和相关资料,经过分析处理,得出直流充电桩的需要系数.直流充电桩需要系数曲线如图2所示,在实际运用中,可根据当地供电部门资料和项目运行情况进行调整.在设计时对变压器容量的选择,应充分考虑到项目中日常负荷及交流充电桩的用电,并适当预留扩容空间,满足日后充电桩发展需求.
同时,采用能源管理控制器对充电桩负载进行能耗控制.在用电峰值期间,减少交流充电桩的同时使用率,降低直流充电桩的输入功率,保证整个大楼日常用电负荷的正常运行.用电峰值期间能源管理前后供电需求对比如图3所示.对于储能型直流充电桩,其储能装置采用的锂离子电池,全电池模组充电时长为3h.采用分时充电原则,利用电价谷时时间段为储能装置充电,在电价峰时为直流充电桩放电,进一步降低电价所带来的运营成本.另外对充放电策略进行控制,延长储能装置的使用寿命.需要注意的是,考虑到建筑防火要求,直流充电装置宜设置在室外.直流充电装置宜与变配电室就近集中布置,其中供电电源点至能量转换装置的距离不宜超过50m,能量转换装置至充电终端的距离不宜超过30m,以减少供电线路上的电源损耗.充电桩配电回路应设置剩余电流保护,并且不应接入无关的用电设备.室外充电设备应做好电击防护和接地措施,保证设备安全、可靠的运行.
3新能源适用分析
新能源作为传统能源的替代和补充,其可再生性及清洁性正越来越受到人们的重视.随着新能源技术日趋成熟,新能源已经广泛应用在民用建筑中.国家住房和城乡建设部颁布的国家标准GB50189—2015《公共建筑节能设计标准》第7章、GB/T50378—2019《绿色建筑评价标准》第7.2.9条、建筑工程行业标准JGJ/T229—2010《民用建筑绿色设计规范》第10.1.2条以及各省市制定的地方标准,如上海市工程建设标准DGJ08-2143—2014《公共建筑绿色设计标准》,都为新能源的利用与推广提供支持.在民用建筑领域,新能源的利用主要集中在太阳能、风能和地热能等能源上.风能是利用风在空气中流动形成的负载能量.在民用建筑中,风能的利用通常与建筑的主体布局和门窗设置相结合,达到自然降温和通风的效果,来减少机械能源的消耗.而通过风能发电,除去工程造价的考虑,一方面,风力发电机容易产生噪声污染,影响整个建筑的声环境;另一方面,城市中风能资源有限,即使利用也仅在高层建筑中有可行性.该项目仅为多层建筑,因此利用风能发电不适合.地热能是利用地壳中的天然热能发电,对地理位置要求极高.上海地区多是利用浅层地热能,通过地源热泵技术,直接利用地热水对建筑进行供暖制冷.与地热发电相比,其开发时间短、投资低、利用效率更高.所以,利用地热能为充电桩供电在该项目中不可取.太阳能是指太阳的热辐射能,也称太阳光能.利用太阳光能转换为电能的发电方式,称之为太阳能光伏发电.太阳能不受场地限制,随处可得;太阳能光伏板可有效利用建筑物的屋顶和墙面,同时太阳能光伏发电系统建设周期短,发电方式灵活.虽然太阳能光伏发电受制于初始投资成本高、能量密度低等问题,但随着近年来太阳能光伏发电技术不断改进,其光电转换效率进一步提高,投资成本也大大降低,为在充电桩供配电中应用提供可能性.
结束语
电动汽车的推广是为了减少对传统不可再生能源的依赖.通过对新能源在充电桩供配电设计中应用的技术探讨,对进一步实现节能减排,让新能源技术的利用真正成为一个完整的产业系统有着重要意义.现阶段新能源在民用建筑中的应用成本造价仍相对较高,如何实现其有效应用与经济效益的平衡是下一步深入研究的课题.
参考文献
[1]国务院.关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见（国办发（2015）73号）[G].2015.
[2]电动汽车充电设施建设技术导则：Q/GDW478—2010[S].
[3]何涛,李博佳,杨灵艳.可再生能源建筑应用技术发展与展望[J].建筑科学,2018,34（9）：135-142.
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新能源和充电桩引用文献:
[1] 新能源和充电桩论文范文数据库 关于新能源和充电桩方面论文如何怎么撰写2万字
[2] 供配电本科论文范文 新能源和充电桩方面毕业论文题目范文8000字
[3] 充电桩和新能源汽车论文范文 充电桩和新能源汽车类论文怎么写2万字
