浅谈电动汽车充电桩在新建住宅小区的研究与应用

摘要：随着当前新能源汽车用户的不断增多，对于小区电动汽车充电桩的配电设计也会提出较高的要求，尤其对于新建小区而言，必须采取科学合理的设计方案，保障充电桩设计的可行性，这样才能切实满足国家能源管理要求，提高新能源汽车的应用率。本文也会根据新建件宅小区电动汽车充电桩配电设计要点，提出相应的设计优化方案，以便有关人士参考。

关键词：新建住宅小区；电动汽车；充电桩配电设计；研究探讨

0引言

近年来，随着国家大力发展和推广清洁环保型新能源汽车，其已成为人们日常生活中不可缺少的一部分。但是这类汽车在某些方面存在一定的应用弊端，尤其是在充电方面，很容易因充电桩配置不合理而给用户的正常出行造成很大的阻碍。因此，为了改善现状，就要不断加强市政工程体系建设，尽可能在新建住宅小区加大电动汽车充电桩设置力度，并且要根据实际情况制定科学合理的配电设计方案，这样才能提高充电桩配电设计的时效性，满足广大电动汽车司机的使用需求。

1电动汽车充电桩配电设计要点分析

随着当前社会经济的快速发展，新建住宅小区数量也在不断增多，为了更好的满足国家能源管理要求，就要在各新建住宅小区内合理设置汽车充电桩。在设计过程中，相关部门应按照国家相应的规范要求对整个配电布局进行全面的考量，并结合实小区用户的实际需求，建立健全完善的管控机制，这样才能达到良好的设计效果。近几年，各地区依据国家能源局及电动汽车充电基础设施促进联盟制定的关于电动汽车充电基础设施发展建设的相关规定，出台了一系列相应的补贴优惠政策，这在某种程度上大大提升了各级政府及有关部门的重视度。现如今，大部分城市新建小区内都会配置电动汽车充电桩，这项举措不仅给社会带来一定的经济效益和环境效益，实现了城市节能发展目标。而且还有利于新能源汽车的全面推广和应用，提高新能源汽车综合管理水平。基于此，在发展和建设电动汽车充电基础设施过程中，相关设计单位一定要结合新建小区的实际情况，科学合理的制定充电桩配电设计方案。并且为了能够进一步满足能源汽车管理工作的顺利开展，还要对不同类型电动汽车的充电行为进行全面的分析。除此之外，在充电桩设置完毕后，还要对充电负荷与电网原始负荷的叠加过程进行准确的判断，这样才能为电网规划与运行管理等工作的开展打下良好的基础。另外，从新建住宅小区内的电动汽车用户特点来看，大多用户都会将电动汽车作为主要的交通工具，因此，对于充电桩的使用需求高于繁华市区电动汽车用户的使用需求量，且具有一定的规律性。一般充电桩的使用高峰期都集中在在工作日下班后，即每天晚19：00至24：00之间，而凌晨1：00至次日早8：00则是充电的低谷期；8：00以后至晚19：00则是充电桩使用的平稳期。基于这种特点，设计部门在规划新建住宅小区内固定停车位和专用充电桩时，就要对峰谷电价和充电桩管理措施以及配置方案等进行全面的优化与完善，以便可以最大化减少变配室数量，降低充电桩配电设计成本。

2电动汽车充电桩配电设计优化方案分析

2.1配电系统充电桩平面布置方案的优化

在新件住宅小区内设置电动汽车充电桩时，应尽可能结合小区内的实际布局结构，将其布置在地下车库内，这样既可以节省空间面积，提高线路敷设质量及线路维护管理工作质量。而且还能实现对充电桩防护等级的合理调控，减少成本投资。另外，要合理设计充电桩配电方式，尽量以挂墙方式或柱子状态的充电方式为主，以便可以有效减少充电桩占地面积，提高配电系统的实际应用性能，为后续充电桩的监督处理体系的优化升级创造良好的条件。

2.2充电桩电容量测算方案的优化

对电动汽车充电桩进行配电设计时，相关工作人员应根据配电室的实际应用环境以及各种应用要素和管控标准，按照集中布置或分区域集中布置原则来进行。而目前，电动汽车充电桩的类型主要包括直流充电桩和交流充电桩两种形式，其中，前者属于快充充电形式，而后者则属于慢充充电形式，在进行设计时，为了保证充电桩整体布局效果，应根据新建住宅小区的面积来选择适宜的充电桩形式，这样才能从根本上提高充电桩配电设计效率，保证相关配电系统处理工序的合理性与完整性。另外，要结合配电系统的负荷需求系数以及安装位置来对充电桩的充电负荷进行准确的判定和计量，并按照相应的充电桩配电设计要点，结合新建住宅小区充电桩负荷参数，对电动汽车恒流阶段电池充电功率进行有效的判定和分析，以便进一步提高充电桩配电设计工序的完整性，满足广大电动汽车用户的充电需求。除此之外，要对充电桩 配电容量进行精确的计算，若计算单台充电机输入容量，应按照公式S= 进行测定，其中，P表示单台充电机输出功率、S表示单台充电机的输入容量、 表示充电机效率、COS 表示充电机的功率因数。

此外，要想进一步提升整个小区配电系统充电方式的管理水平，在实际管理过程中，相关工作人员还要对配电系统处理工序和标准化流程设计给予高度的重视，并构建健全的监督约束管理体系和具体分析机制。与此同时，为了满足新能源汽车蓄电池的充电需求，还要合理控制充电桩的总面积，使其低于封闭区域容积1%，并保证无通气口存在，对非危险区域进行科学划分，这样才能有效减少静电作用，保障用户的人身安全和设备安全，进而为更好的维护配电系统电位联结管理工序打下坚实的基础。

2.3充电桩配电系统设计方案的优化

为了进一步提高充电桩配电系统工序的合理性，在进行配电设计工作时，相关设计人员一定要结合新建住宅小区的实际情况来开展配电系统电气管理工作，一方面要按照三级标准对相应参数进行合理的分析，并结合变配电室对专用回路进行有效的处理，确保其能够充分满足电动汽车的具体充电要求。另一方面还要依托配电系统的实际运行工序，对公共部位下的直流充电桩加大监督管控力度，以便在满足应急充电需求的基础上，对其负荷等级进行全面的升级优化，使其达到二级以上标准。

3安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案

3.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运行状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资要管理、电能管理，明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝，云闪付扫码充电。

3.2应用场所

适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

3.3系统结构

系统分为四层：

1）即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。

2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。

3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。

4）数据层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。

3.4安科瑞充电桩云平台系统功能

3.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。

3.4.2实时监控

实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压电流，充电桩告警信息等。

3.4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

3.4.4故障管理

设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

3.4.5统计分析

通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

3.4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。

3.4.7运维APP

面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送

3.4.8充电小程序

面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

3.5系统硬件配置

类型	型号	图片	功能
安科瑞充电桩收费运营云平台	AcrelCloud-9000		安科瑞响应节能环保、绿色出行的号召，为广大用户提供慢充和快充两种充电方式壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kW交流充电桩，30kW壁挂式直流充电桩，智能60kW/120kW直流一体式充电桩等来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求，提供电动汽车充电软件解决方案，可以随时随地享受便捷安全的充电服务，微信扫一扫、微信公众号、支付宝扫一扫、支付宝服务窗，充电方式多样化，为车主用户提供便捷、安全的充电服务。实现对动力电池快速、安全、合理的电量补给，能计时，计电度、计金额作为市民购电终端，同时为提高公共充电桩的效率和实用性。
互联网版智能交流桩	AEV-AC007D		额定功率7kW，单相三线制，防护等级IP65，具备防雷 保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。 通讯方：4G/wifi/蓝牙支持刷卡，扫码、免费充电可选配显示屏
互联网版智能直流桩	AEV-DC030D		额定功率30kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远 程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电
互联网版智能直流桩	AEV-DC060S		额定功率60kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电
互联网版智能直流桩	AEV-DC120S		额定功率120kW，三相五线制，防护等级IP54，具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、恒流恒压、电池保护、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用 通讯方式：4G/以太网 支持刷卡，扫码、免费充电
10路电瓶车智能充电桩	ACX10A系列		10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10A-TYHN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，扫码、免费充电 ACX10A-TYN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，免费充电 ACX10A-YHW：防护等级IP65，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YW：防护等级IP65，支持刷卡、免费充电 ACX10A-MW：防护等级IP65，仅支持免费充电
2路智能插座	ACX2A系列		2路承载电流20A，单路输出电流10A，单回路功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX2A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡、扫码充电 ACX2A-HN：防护等级IP21，支持扫码充电 ACX2A-YN：防护等级IP21，支持刷卡充电
20路电瓶车智能充电桩	ACX20A系列		20路承载电流50A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率11kW。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX20A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX20A-YN：防护等级IP21，支持刷卡，免费充电
落地式电瓶车智能充电桩	ACX10B系列		10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10B-YHW：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电,不带广告屏 ACX10B-YHW-LL：户外使用，落地式安装，包含1台主机及5根立柱，支持刷卡、扫码充电。液晶屏支持U盘本地投放图片及视频广告
智能边缘计算网关	ANet-2E4SM		4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块。
	扩展模块ANet-485		M485模块：4路光耦隔离RS485
	扩展模块ANet-M4G		M4G模块：支持4G全网通
导轨式单相电表	ADL200		单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，输入电流：10（80）A； 电能精度：1级 支持Modbus和645协议 证书：MID/CE认证
导轨式电能计量表	ADL400		三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相总有功电能，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级 证书：MID/CE认证
无线计量仪表	ADW300		三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级（改造项目） 证书：CPA/CE认证
导轨式直流电表	DJSF1352-RN		直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量，复费率电能统计，SOE事件记录:8位LCD显示:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入(75mV)或霍尔元件接入(0-5V);电能精度1级，1路485通讯，1路直流电能计量AC/DC85-265V供电 证书：MID/CE认证
面板直流电表	PZ72L-DE		直流电压、电流、功率测量，正反向电能计量:红外通讯:电压输入*大1000V，电流外接分流器接入·(75mV)或霍尔元件接入(0-20mA0-5V);电能精度1级 证书：CE认证
电气防火限流式保护器	ASCP200-63D		导轨式安装，可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测等功能;1路RS485通讯，1路NB或4G无线通讯(选配);额定电流为0~63A，额定电流菜单可设。
开口式电流互感器	AKH-0.66/K		AKH-0.66K系列开口式电流互感器安装方便，无须拆一次母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，可与继电器保护、测量以及计量装置配套使用。
霍尔传感器	AHKC		霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集和接受，响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强。
智能剩余电流继电器	ASJ		该系列继电器可与低压断路器或低压接触器等组成组合式的剩余电流动作保护器，主要适用于交流50Hz，额定电压为400V及以下的TT或TN系统配电线路，防止接地故障电流引起的设备和电气火灾事故，也可用于对人身触电危险提供间接接触保护。

5结论

综上所述，在新建住宅小区内开展电动汽车充电桩配电设计工作时，相关工作人员一定要结合小区的总体布局和实际面积等，来制定充电桩配电设计方案，并掌握相应的设计要点，采取系统化优化处理方案合理进行充电桩电容量测算及配电系统充电桩平面布置等多项工作，这样才能切实提升小区电动汽车充电管理工作水平，满足广大电动汽车用户的使用需求。

参考文献：

[1]刘军.新建住宅小区电动汽车充电桩配电设计.

[2]梁亦超.关于住宅小区地下车库电动汽车充电桩的配电设计[J].建材与装饰：上旬，2018，（09）10-11.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版

审核编辑 黄宇