针对居民小区充电桩提出电动自行车充电桩系统解决方案

安科瑞 黄飞蓉

1、项目背景

在人类历史长河中，已经经历了两次交通能源动力系统变革。今天，人类再次来到了交通能源动力系统变革的十字路口，第三次变革将是以电力和动力电池(包括燃料电池)替代石油和内燃机，将人类带入清洁能源时代，我们大胆的预测，第三次交通能源动力系统的变革将带动亚洲经济的腾飞，使亚洲取代美国成为世界经济的发动机。

在能源和环保的压力下，新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向。如果新能源汽车得到快速发展，以2020年中国汽车保有量1.4亿计算，可以节约石油3229万吨，替代石油3110万吨，节约和替代石油共6339万吨，相当于将汽车用油需求削减百分之22.7。2020年以前节约和替代石油主要依靠发展先进柴油车、混合动力汽车等实现。到2030年，新能源汽车的发展将节约石油7306万吨、替代石油9100万吨，节约和替代石油共16406万吨，相当于将汽车石油需求削减百分之四十一。届时，生物燃料、燃料电池在汽车石油替代中将发挥重要的作用。

结合中国的能源资源状况和国际汽车技术的发展趋势，预计到2025年后，中国普通汽油车占乘用车的保有量将仅占百分之五十左右，而先进电池汽车、燃气汽车、生物燃料(燃料电池)汽车等新能源汽车将迅猛发展。

智能电动自行车充电桩系统基于物联网、设备终端布局全景化展示，实现可视化管理，直观显示所有的充电站的使用情况，空余情况、预警情况、营业额按日、月统计、多终端汇总展示等。对设备运行状态、插座空置等情况进行实时反馈与一键管控。多种数据分析展现，对站点的运行的状况能够随时进行掌控和分析，可以对接物业、消防、安监部分。智能电动车充电站作为现在充电站的主流产品，产品在安全性、便利性、可操作性上都有了质的发展。首先智能电动车充电站采用的都是智能芯片，还有4G通信技术，在充电的过程中就能够对充电情况进行实时监测，对于车主来说，在手机上就能够根据车的充电状态及时进行调整，对于电动车电池也有很好的保护作用，还能够延长电池的使用寿命。

2、国家充电设施建设文件

2015年，国务院办公厅《关于电动汽车充电基础设施建设的指导意见》(国办发〔2015〕73号);2015年发改委印发《电动汽车充电基础设施发展指南(2017-2022年)》;2016年1月，五部委联合发布《关于“十三五”新能源汽车基础设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知》;2017年，能源局、国资委、机关事务局《关于单位内部电动汽车充电基础设施建设的通知》;2018年，发改委印发《提升新能源汽车充电保障能力行动计划》发改能源〔2018〕1698号;2019年3月，财政部《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》财建〔2019〕138号;2020年10月20日，国务院办公厅关于印发《新能源汽车产业发展规划》(2021-2035)的通知。

3、居民小区停车场充电站分析

居民小区里面的停车场大致分为两类：非机动车停车场和机动车停车场。充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑和居民小区停车场内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。非机动车停车场里大多为电动自行车和电动三轮车，这类车型的动力来源于自身的电瓶，充电成了居民的一大难题，私拉电线的情况时有发生，这样往往很容易引起火灾。安科瑞电气的电瓶车智能充电桩具有10路，20路和2路充电，可为居民解决充电需求，更好的保障小区居民的权益。非机动车停车场大部分为私家车，以及小部分为居民提供生活保障的物流车。居民的私家车大部分都是白天外出工作，晚上停在停车场可选择交流充电桩在夜间慢速充电;而物流车电池容量大，电量消耗大，直流充电桩可为其快速充电。

3.1充电站预估需求分析

通过对相关居民小区停车场相关情况的初步了解，参考公交车站、物流站、地下停车场、公共停车场及居民小区停车场等，这些停车场的运营情况及运行规律，制定以下方案。规划充电车辆有：私家车、出租车、小型货车、小型客车、电动车等。主要需求：私家车、出租车、小型货车、小型客车、电动车等车辆快速补电及均衡充电需求;本期共规划充机动车电车位60个，其中快充3个，非机动车充电车位30个。充电设备组成如下：

 

3.2充电站配电解决方案

在我国平均电动车数量初步估算保有量在3.5亿，随着时间的推移以及电动车产业链完善、相关技术的进步，充电产业也进入了告诉优胜劣汰的阶段，车主们采用智能电动自行车充电桩系统，而是市场发展方向、市场需求。如今电动车自行车行业逐步的走向成熟，当然不同的厂家不同的品牌投资规模、投资链条不同，但是毋庸置疑，新能源发展呈现了勃勃生机。在电动车末端市场方面，电动车因其充电过程的漫长，每次骑行都需要估算电池充电容量与行驶路程，经常因电池容量不足而给日常使用带来诸多不便。智能化的电动自行车充电桩则带给车主不一样的体验，带来生活的乐趣。

电源额定容量需求计算：7kW交流充电机：57台30kW交流充电机：3台7kw功率因数cosϕ：0.95交流充电机工作效率η：1充电机同时工作系数k：0.77kw交流充电机总功率S1：S1= P /(cosϕ *η)=7*57/(0.95*1)=515kW充电机总功率ΣS：ΣS=S1=515kW变压器负荷率βm：0.8其他负荷容量s：0.05S变压器容量S= k * (ΣS + s ) /βm 由以上公式推导出变压器功率S=k*ΣS/(βm-0.05k)=420*0.7/(0.8-0.05*0.7)=471.24kW推荐箱变容量为500kVA，交流充电设备先就近汇流在配电柜内，再接引至箱变内开关。

3.3充电站的介绍

3.3.1充电站的设计

机动车停车场由一台500kVA箱变、4面配电箱和57台落地式7kW交流充电桩和3台落地式30kw直流充电桩组成。其中三个每面配电箱内置19个空开控制19台充电桩，另一个配3个空开控制3台充电桩，配电箱电源取自新增箱变，所有电缆均在电缆沟内直埋。非机动车停车场是由一面配电箱及3台电动单车智能充电桩组成，并设有防雨棚，每台电动单车智能充电桩可同时为10辆电动车充电。电动单车智能充电桩挂在防雨棚内设置的桥加上。项目10kV电源进线，通过箱变等设备供给充电设备，满足充电设备用电。配电设备在高压侧装设高压计量柜，低压侧采用中性点直接接地的三相四线制系统，独立接地回路。10kV母线、0.4kV母线均采用单母线分段的主接线形式，通过分段断路器实现暗备用;在箱变低压侧装设谐波功补偿装置。

3.3.2总平面布局原则及绿化

布局原则：(1)在充分考虑项目先进性、经济性、稳定性、实施性的前提下，符合国家、行业标准和节能减排相关要求。(2)根据站内设施的功能性质、生产流程和实际危险性，结合四邻状况及风向，分区集中布置，减少管线长度，节约投资，方便以后的作业和经营管理。(3)站内场地通畅，站内充电区开阔，方便大型车辆或消防车辆的进出。(4)根据自然地形进行工艺布置，尽量减少土石方量。绿化：绿化布置是环境保护的重要措施，因而根据具体要求，与总平面布置综合考虑，并与场地环境相协调。根据该项目的规模和总平面布置方案，为了创造良好的生产环境，在充电区与供电区之间可利用的位置见缝插绿，在充分利用土地的情况下，尽可能的搞好区域的绿化。

3.3.3本充电站的优点

(1)严格遵循设计依据中所列的节能设计相关标准及规范、相关终端用能产品能效标准，进行方案设计、工艺设计和设备选型，规划、建筑结构、电气、给排水、采暖通风与空调等均提出成熟先进、切实可行的节能方案和节能措施，都没有采用明令禁止或淘汰的落后工艺、设备及产品，所有设备均选用先进、成熟、可靠、效率高、低能耗节能型设备，项目各类供用能系统均可实现计量管理与监督。

(2)节能效果显著，符合国内节能技术要求，并达到同行业国内先进水平。

(3)充换电设施均为低压设备，频率低(50Hz)，磁场强度低于彩电、微波炉，而且充换电站内不需要常驻人员。

(4)本方案认真执行“预防为主、防消结合”的消防工作方针以及国家和本行业的有关消防规定，在总图布置、建筑结构、消防供水以及火灾报警等消防设计中采取了一系列防范措施，防止和减少火灾的危害。

3.4机动车充电站建设清单及要求

3.4.1充电设备及材料配置表

3.4.2土建、安装、调试施工统计

 

3.4.3安装及施工要求

(1)务必选择合适的7kW交流充电桩和30kw直流充电桩安装的位置，充电桩需要干燥、通风、避免阳光直射的使用环境。(2)为保证使用合理，应具备良好的接地系统，充电桩接地良好。(3)充电桩安装位置应该靠近电动汽车停泊位置，以方便日常使用，务必考虑充电设备进线和充电线缆的长度。

机动车充电站投资收益及回收期收益

假设充电桩的充电机全部运行进行充电，每天所有充电桩充电6小时，充电服务费按0.4元/kWh。公共停车场停车场电费为0.8元/kWh。损耗：每台交流充电桩待机损耗为0.01kW。每台交流充电桩损耗/年：0.01kW*24h*365天=87.6kWh/年充电桩的年损耗=交流充电桩的年损耗*电费=5256kWh/年*0.8元/kWh=4204.8元/年

收益：

充电桩充电每天收益：489kW*0.4元/kWh*6h=1173.6元/天充电桩的年收益(每年按250天计算)：1173.6元/天*250天=293400元/年年净收益=年收益-年损耗=293400-4204.8=289,195.2元(约28.91万元)注：该估算仅供参考，实际充电时间和收益需要参考当地新能源汽车流量。

3.5非机动车充电站建设清单及要求

3.5.1充电设备及材料配置表

3.5.2土建、安装、调试施工统计

3.5.3安装及施工要求

(1)务必选择合适的电动单车充电桩安装的位置，充电桩需要干燥、通风、避免阳光直射的使用环境。(2)为保证使用合理，应具备良好的接地系统，电动单车充电桩接地良好。(3)电动单车充电桩安装位置应该靠近电动汽车停泊位置，以方便日常使用，务必考虑充电设备进线和充电线缆的长度。

3.6非机动车充电站投资收益及回收期收益

充电设备的大功率为6.6KW，共3台设备，在实际使用中，充电按小时计费，服务费1元/时，电费按照0.8元/kWh计算。30个充电车位，若按照电动自行车与电动三轮车7:3的配比。电动三轮车9辆，每天充一次电，一次充电至少6小时;电动自行车21辆，每天充一次电，一次充电至少4小时。电动三轮车充电时长=9*6=54h电动自行车充电时长=21*4=84h充电总时长=电动三轮车充电时长+电动自行车充电时长=54+84=138h每台设备平均每天充电小时数=充电总时长/充电车数量=138/30=4.6h每天收益=充电总时长*服务费=138h*1元/时=138元每天支出=6.6kW*3台*平均每天充电小时数*电费 =6.6kW*3*4.6h*0.8元/kWh=72.864每天净收益=每天收益-每天支出=65.136元年(一年按250天计算)净收益=每天净收益*250天=65.136元*250天=16284元注：该估算仅供参考，实际充电时间和收益需要参考当地新能源汽车及电动车流量。

4、系统界面

4.1首页

统计该账户下所有充电站的充电数据统计。

4.2充电站监控

可以按站点名称进行筛选，显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录，点击某个充电枪编号后在进入充电枪监控页面。实时监测变压器负荷(搭配ACM300T、ADW300)，当负荷超过百分之五十时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为百分之五十，当变压器负荷超过百分之八十时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。

4.3交易管理

交易管理包括账户信息、充电记录、交易流水、充值记录等功能。

4.4安装现场

小区智能电动自行车充电桩系统可对十台车(或多台车)同时充电，达到集中管理的目的。专业用于电动车公共充电和应急充电设备，实行投币、刷卡自动充电，便于管理和用户使用。

1、操作简单，方便管理，全自助化，投币(或刷卡)即可通电。

2、可灵活设定单位币数的通电时间(1-12小时可任意设置)，刷卡可随意调整费率，即出厂设计投币一元充电4小时。

3、通电时间按分钟倒时显示，时间为零自动断电。

4、LED显示，电子计数，及时对收益了如指掌，更方便合作式经营管理。

5、具有断电记忆功能，停电后再来电时可以自动启动断电时的状态。

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