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电动汽车充电桩设计实例分析

随着国家的大力推广，充电桩在项目中越来越常见，但在实际设计过程还是存在各种各样的问题，既有设计层面的，也有政策层面的。基于此，笔者深感有必要将自己在项目中的经验教训做一个全面的总结。本文选取的工程实例为一火车站站前广场综合工程，包括站前广场、地下人行通道、市政道路、公交办公楼、公交停车场、地下车库等，根据车位数量按要求设置充电桩。

1、建设模式

目前主流的充电站建设模式

主要有:(1)业主将场地租赁给第三方，由第三方投资建设充电站，运营收入归第三方，业主收取一定的租金或者是收益分成。此时设计由第三方完成，第三方既是设计方又是运营方，多为以充电桩运营为主业的企业。(2)业主出资建设，但设计与施工均由第三方完成。此时电源报装、设计、施工全部由第三方打包完成，不需要设计院介入，该第三方多为与供电部门比较熟络的单位，此种方式多见于公交充电站。(3)常规的设计院设计、业主建设并自营模式。上述三种模式中，前两种都不需要设计院做具体设计，所以在设计前必须要搞清楚该项目意向采用哪种模式，以免做无用功。不同建设模式比较见表1。

本工程中的公交充电桩即是采用的第二种模式，地下车库停车场的私家车充电桩采用的是第三种模式。

2、计量模式

计量模式是充电桩设计的重点，不同计量模式下的电费相差很大，这直接关系到充电站的运营成本。为了鼓励充电桩的建设，2015年10月，国务院办公厅印发《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，部署大力推进充电基础设施建设，解决电动汽车充电难题。并且，早在2014年，国家发改委就颁布了《关于电动汽车用电价格政策有关问题的通知》，确定对电动汽车充换电设施用电实行扶持性电价政策，明确对经营性集中式充换电设施用电实行价格优惠，整体执行大工业电价，并且实行峰谷分时电价政策。表2所示为峰谷分时时间段。

本工程地下车库设置有7kW交流桩36个，30kW直流桩13个，设置一台500kVA专用变压器。设本工程充电桩需用系数为0.6，总功率为385kW，使用时间段为7:00-19:00共12h，则平段和高峰段时间各为6h。电费分为两部分，基本电费和电度电费，执行工商业用电需支付基本电费，执行大工业用电免收基本电费。

2.1基本电费计算

基本电费按最大需求或变压器容量计算，每月缴纳。按最大需求容量计算时单价为28元/kVA/月，则基本电费为:28元×500kVA×12月=16.8万元/年。按变压器容量计算(设负载率为70%)单价为42元/kVA/月，基本电费为:42×500kVA×70%×12月=17.6万元/年。当负载使用率70%左右时，两种选择费用相近，目前每月可向供电部门调整一次，本工程按最大需求容量计算，基本电费为16.8万元/年。

2.2电度电费计算

电度电费跟单价及实际使用的电量相关，其计算结果如表3所示。

执行大工业电价后每年可以节约电费(116.5-102.26)+16.8=31.04万元。从表3可以看到，如果能够享受到电价补贴，每年可以节省大量的电费，如此就能以更加低廉的充电价格吸引到电动车主，此举也成为了充电桩运营的关键。要享受此项优惠政策，武汉地区需要先到发改委备案，获得固定资产备案证。每个地方的流程会有所不同，具体需要咨询当地政策。

2.3供电计量方案

除了拿到备案证以外还有一个重要的问题，那就是如何给充电桩做单独计量，这个需要与供电局充分沟通供电方案。以笔者的经历，遇到过设置开闭所然后给充电桩单独配置变压器并挂表的方案(图1)?，也有整个项目挂一块总表，充电桩单独设置箱变，再挂一块分表的方案(图2)。不同的项目具体挂表方案都会有所不同，这个需要结合项目实际情况和供电局的要求确定。以本工程为例，考虑到充电车位分属在不同的地块，且后期管理运营部门也不同，最终采用设开闭所然后给充电桩变压器或箱变单独挂表的方案，图1即为供电答复函中的供电方案简图。

图1开闭所计量供电方案简图

图2?分表计量供电方案简图

3、充电桩配电设计

解决了建设模式和计量模式的问题后才正式进入充电桩的配电设计，充电桩配电设计需考虑负荷计算、配电系统设计、平面设计、充电管理系统设计。

3.1?负荷计算

依据18D705-2《电动汽车充电基础设施设计与安装》，单台充电桩的计算负荷见式(1)?：

式中，S为单台充电桩的输入容量，kVA；P为单台充电桩的输出功率，kW；η为充电桩的工作效率，一般取0.95；cosφ为充电桩的功率因数，取0.95。

各类充电桩的计算负荷见式(2)：

式中，P1/P2为慢充/快充的输入功率，kW；Kx为需要系数，可查18D705-2《电动汽车充电基础设施设计与安装》表格或曲线，本工程慢充取0.4，快充取0.7。

充电桩总计算容量见式(3):

式中，SjS为总的计算负荷，kVA；