《新能源汽車充電技術》能力模塊五掌握新能源汽車充電站的建設標準與運行模式任務二了解充電站設計與建設標準學習目標02技能目標1.了解充電站設計與建設的相關術語和定義；2.了解充電站設計與建設的設計依據和方案；3.了解配電系統設計的相關知識；4.了解充電樁系統設計的相關知識；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計與建設的設計方案；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、討論學習成果，取長補短，完成自我提升。知識目標0102教學重難點02教學難點充電站設計與建設的相關術語和定義。充電站設計與建設的設計依據和方案。配電系統設計的相關知識。配電系統設計的相關知識。充電樁系統設計的相關知識。氣電混合安全問題的解決方法教學重點0102近年來，國家大力扶持和推廣新能源汽車的應用，隨著國家鼓勵政策的不斷出臺，電動汽車行業得到迅猛的發展，因此，購置與建設電動汽車充電設備、電動汽車充電設施也成為政府及相關業主的必然需求。作為電動汽車產業的重要一環，充電樁的建設是電動汽車大規模發展的關鍵。本節課將學習充電站設計與建設相關知識。任務導入目錄/CONTENTS術語和定義01.設計依據02.設計方案03.配電系統設計04.目錄/CONTENTS二次系統設計配電系統設計05.充電樁系統設計06.氣電混合安全問題07.配置預算表08.PART01術語和定義

（一）非車載充電機

非車載充電器（off-boardcharger）指采用傳導方式將電網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，一般以標準機柜的形式提供。

（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

電池管理系統（BMS，batterymanagementsystem）監視蓄電池的狀態（溫度、電壓、荷電狀態等），對蓄電池系統充電、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設計依據

以電動車輛國家標準，以《汽車加油加氣設計與施工規范》GB50156、國家電網公司充電站相關的6項行業標準等技術規范文件為建設依據，以電動汽車市場需求發展為導向，采用模塊化設計方法，充分體現系統拓展性和開放性。以標準化、通用化為工程實施原則，為今后充電樁推廣奠定基礎。

充電站設計主要參照以下標準規范：1.電動汽車相關技術標準（詳見教材）2.電氣技術標準（詳見教材）3.土建技術規范（詳見教材）4.給排水設計規范（詳見教材）PART03設計方案

（一）方案概述

1.充電站建設規模

根據現場的實際考察以及客戶建設需求，現場共計停車位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輔助設施。

2.充電樁及配電容量選擇

本充電站充電設備包括了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：配電系統采用1臺400kVA干式低損耗非晶合金變壓器，高壓側采用單路常供，單母線接線方式，低壓側采用單母線接線方式，同時設置低壓備用電源。充電樁參考圖

3.場地布置

充電工作區包括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，在停車區域醒目設置充電站標示，參考效果圖如下：

3.場地布置

充電工作區包括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，在停車區域醒目設置充電站標示，參考效果圖如下：參考效果圖PART04配電系統設計

（一）配電系統概述

在場地的一側綠地上建設一個配電房。變壓器按1臺4000kVA變壓器進行設計，10kV接入點位置待定，變壓器采用節能環保的蒸發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，全密封結構，免維護，使用壽命長。配電系統包括高壓開關柜、變壓器、低壓開關柜、無功補償裝置和微機測控裝置、配電監控等幾個部分。（二）配電容量計算

充電站的規模為：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,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為0.9，則充電設備所需的配電總容量為：3868*0.9=3481KVA考慮站內負荷和的冗余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校正技術，交流輸入功率因數大于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）配電開關選擇120kW直流充電機配置空氣開關3P200A，60kW直流充電機配置空氣開關3P160A，并備用兩只空開預留備用，共計40只。（四）配電房電纜設計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：電纜的長度現場測量施工后再定，進線電源采用10kV單路供電，10kV側采用單母線接線方式。高壓柜采用真空斷路器中置式開關柜，設進線計量柜、PT及避雷器柜、出線柜（按照電力設計部門設計為準）。PART05二次系統設計配電系統設計

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

智能通信裝置完成與站內可通信設備的接入，通過通訊采集設備信息。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側開關的位置信號、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。可通過現場總線接入智能通信裝置，上傳信息。PART06充電樁系統設計

（一）直流充電樁

直流充電機采用整流設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。序號項目技術指標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輸出電壓控制穩定精度≤0.5%（40%-100%電壓時測量）6輸出電流控制穩定精度≤1%（10%-100%額定電流）7作效率≥94%（50%-100%額定功率時）8功率因數≥0.99（50%-100%額定功率時）9總諧波電流≤5%（50%-100%額定功率時）10輸出電壓調節范圍50%～額定電壓值連續可設定11輸出電流調節范圍10%～額定電流值連續可設定12輸出電壓、電流設定觸摸屏設定和BMS通訊自動設定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工作20安全指標額定電壓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冷卻方式強制風冷22防護等級室內IP5423上位機通信接口支持RS485/RS232/CAN2.0B（標配）GPRS/以太網通訊（選配）；能和BMS（電池管理系統）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環境條件使用環境溫度：-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控系統連接，進行集中管理和監控。29定制功能具有充電時間預約功能：可以預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）標識系統設計充電站標識系統主要包含：1.車位的標識（用車位框標識）2.車位編號（用阿拉伯數字標識）3.充電樁地域警示標識（黑黃警示框線標識）4.充電樁編號（域名+阿拉伯數字表示）。（三）其他相關專業設計1.命名方式充電站命名規則為：“地名”加“站名”加“充電站類型”。“充電站類型”分為：充電站、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.總平面設計充電工作區布置在遵循《國家電網公司電動汽車充放電設施建設指導意見》，參考《汽車加油加氣設計與施工規范》GB50156中有關平面布置要求的基礎上，需要考慮大型車輛靠近設備間，并盡量減少大型車輛與整流設備間之間距離，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場且距離加油機最近的設備，它的可靠運行，關系到整個充電站的安全。該設備除了與汽車接駁的電連接器以外，其他部件設計上完全封閉在箱體內，與外部環境完全隔離。裸露在外的連接器觸點，設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，在設計中我們通過對現有硬件進行改進同時結合相應的軟件控制，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，系統將在最短時間內（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級油氣預警系統

該系統主要功能是對充電站內的環境進行實時監控，匯總收集到的環境參數作為優先級最高的充電站運行管理依據。該系統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節動作的必要條件，同時，也是充電站5級油氣預警系統的分級依據。預警級別環境參數a充電站全系統狀態Ⅰ級a＜A環境正常，各系統可執行當前動作Ⅱ級A≤a＜B溫度、濃度較高，排風系統低轉速運行Ⅲ級B≤a＜C溫度、濃度高，充電終端斷電，排風系統高轉速運行Ⅳ級C≤a＜D溫度、濃度很高，配電房只保留照明電源、預警系統電源和排風系統供電，其余電源切斷Ⅴ級D≤a溫度、濃度達到極度危險級別，發出聲光報警，切斷全站供電，加油區停用，啟用應急照明電源，非專業人士撤離現場補充說明：充電終端在開機自檢程序中加入了環境檢測顯示界面；其余實時監控的環境狀態均轉入后臺運行。

2.充電系統遙控開關機

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

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

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

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

10KV配電柜打包總價預算

2100000

以上均以中高檔配置的價格（變動空間幅度大，可以當地電力部門設計為準），如果需要再考慮預留空間。

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

配電房至現場10臺配電柜總進線電纜鋪設500元/人/天6人15天45000充電相關設備

60KW直流一體充電樁84000臺201680000

120KW直流一體充電樁168000臺203360000

監控系統

后臺計費控制軟件25380套125380選配

數據集中監控550000套1550000工控機EVOC研華工控機5000臺315000選配GPS時鐘衛星同步時鐘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

廠內監控室（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，環保，消防等費用服務充電樁設備安裝40臺50020000樁到樁基的固定，通電接線和系統調試

系統聯調服務費500元/人/天2人30天30000系統聯調：不包含數據集中監控系統如需要則增加一個月

用戶培訓及售后服務

一次2天免費培訓配電部分價格2145000+（電纜及輔材）