高速公路X段全线服务区快速充电站建设工程可行性研究报告

1 可行性研究报告 二一六年六月 段全线服务区快速充电站建设工程 向） 可研阶段 1 目 次 1 工程概述 .设计依据 . 4 工程设计规模与设计范围 . 4 主要设计原则 . 4 参照的主要技术标准 . 5 2 项目必要性及建设时序 .实现 国家新能源汽车示范推广工程 的目标 . 6 新能源汽车产业发展已上升为国家战略 . 6 能源安全和环保的需要 . 6 国家电网公司履行社会责任的重要体现 . 7 建设时序 . 8 3 项目需求分析及主要功能 .电动汽车充放电站建成后具备的功效 . 8 项目建设规模 . 9 4 建设方案 .外电源方案 . 9 电气一次部分 . 9 电气二次部分 . 13 系统通信和信息系统 . 17 建筑规模 . 17 给排水和消防 . 21 采暖通风 . 21 环境保护与水土保持 . 22 5 投资估算 . 23 2 编制原则及依据 . 23 工程投资 . 24 6 结 论 . 24 3 附 图 目 次 附图 01 供电系统接线图 附图 02 二次系统方案配置图 附图 03 服务区总平面布置示意图 附图 04 箱式变压器安装示意图 附图 05 膜结构车棚平面图、轴测图 附图 06 膜结构车棚立面图 4 1 工程概述 设计依据 1） 国家电网 公司 营销 部 关于 做好城际互联快充网络建设准备 工作的通知 。 2）湖南省电力公司“十二五”电动汽车智能充换电服务网络发展规划。 3)关于印发国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见的通知。 4）湖 南省电力公司京港澳高速公路湖南段全线服务区快速充电站建设实施方案（讨论稿）。 5） 国家电网公司 高速公路服务区快速充电站 建设典型设计 （送审稿） 。 工程设计规模与设计范围 向）向快速充电站位于厦蓉高速 1471 公里处，设置充电车位 4个，充电车位采用单列布置（ 配置 2 台功率为 120体 式直流充电机，为电动 乘用 车提供 快速 充电服务。配套建设 1台容量为 400 箱式 变压器，电压等级为 10/ 计范围 本工程本体设计 及投资估算。 主要设计原则 1） 贯彻国家的技术政策和产业政策，执行各专业有关设计规程规定。 2）推进资源节约型、环境友好型电网建设，注重环境保护，促进节地、节能、节材。 5 3）推广采用典型设计、通用造价、通用设备，促进标准化建设。 4）积极采用电网新技术，不断提高电网技术水平。 5）控制工程造价，降低输变电成本。 6） 配置 2台 1201机 2充，即每台充电机可同时 为 2辆电动 乘用 车 进行充电，并可对 2个充电枪的输出电能根据策略进行自动负荷分配。 7）乘用 车车位按长 6m、宽 道尺寸应 符合相关规范要求。 8） 4个车位采用 单列垂直式 布置，道路宽度应满足倒车或顺车进出方便。 9）车位 前面 通道宽度不小于 6m， 乘用 车可以方便的顺车或倒车进出车位。 10） 充电设备布置于服务区边缘，充电设备和充电车位间距不大于20m，变压器与户外动力柜间距不大于 50m。 参照的主要技术标准 1） 0034筑照明设计标准 2） 0052配电系统设计规范 3） 0054压配电设计规范 4） 00603 110规范 5） 620流电气装置的过电压保护和绝缘配合 6） 621流电气装置的接地 7） Q/动汽车充电站布置设计导则 8） Q/动汽车充电站供电系统规范 9） Q/电动汽车非车载充放电装置通用技术要求 10） Q/动汽车充电设施建设技术导则 2 项目必要性及建设时序 6 实现 国家新能源汽车示范推广工程 的目标 向）快速充电站为厦蓉高速城 际快充网络的一部分，其建设将加快城际快充网络的完善，能有力的保障快充网络全线贯通预期目标的实现，能进一步落实和贯彻关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知财建 2013 551号文件精神。 新能源汽车产业发展已上升为国家战略 国务院政府工作报告、汽车产业发展政策、国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要、国家中长期科学和技术发展规划纲要和汽车产业调整和振兴规划等宏观政策鼓励新能源汽车发展，提出实施国家新能源汽车战略，重点支持电动汽车零部件产业化和整车的示范推广。早在 2009年 1月，国家财政部、科技部等四部委就出台了“关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知 (财建 2009 6号 )”，启动了国家科技部节能与新能源汽车示范推广工程 (即“十城千辆”计划 )；同时我国政府将在继续支持汽车共性技术的提升、挖掘传统汽车节能减排潜力的同时，加快实施电力驱动的技术战略转型，以小型乘用车和大中型电动客车为突破口，实施激励政策，进一步推动电动汽车的产业化和商业化。 能源安全和环保的需要 我国已经成为世界上汽车保有量增长最快的国家。并在 2010年初，汽车销售量超过美国成为世界第 一。从汽车产业作为我国经济的支柱产业，以及我国与发达国家的汽车保有量的差距来看，预计今后一段时期，我国汽车保有量仍将保持持续的增长。目前我国 85%的汽油被汽车消耗，而我国作为石油资源相对贫乏的国家， 2013年石油对外依存度已经超过 60%，已经严重威胁到我国能源安全。大力发展新能源汽车已成为我国应对气候变化和推动节能减排的一项重要措施，以电动汽车为代表的新能源汽车将 7 会成为未来的发展趋势和方向。 近年来，我国政府十分关注环境污染问题，尤其是汽车尾气污染问题。作为“京都协议”的签约国，我国政府已将汽车尾气排放标准 提高到国 对我国汽车工业的现有技术水平和制造能力是严峻挑战。 因此，在能源日益缺乏，石油价格高涨以及对环境污染问题非常重视的今天，迫使人们去寻找传统内燃发动机汽车的代替品，纷纷发展电动汽车，这不仅关系到一个国家汽车工业的发展方向，更是一个能源结构的优化问题，事关国家的能源安全。 国家电网公司履行社会责任的重要体现 响应国家能源战略政策，树立国网履行社会责任形象 国家大力推行节能减排和低碳经济发展模式，电动汽车充电站的建设满足国家能源战略发展需要，同时也是国网公司履行社会责任 ，承担节能减排义务，对树立国网公司品牌形象具有重大意义。 培育潜在用电市场，提高电能在终端能源中消费比重 随着石油资源的紧张和电池技术的发展，纯电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车并开始在世界范围内得到使用。由于我国特殊的能源结构和社会经济发展现状，纯电动汽车在我国具有更好的发展前景。电动汽车充电站的建设有助于促进纯电动汽车的大规模应用，培育潜在用电市场，大幅提升电能在终端消费比重。 建立电动汽车产业链，寻求公司新的发展空间 目前电动汽车产业配套能力建设尚处于前 期探索阶段，通过电动汽车充电站建设示范带动效应可有效扩大公众认知认同程度，拉动电动汽车产业的发展，形成完整的技术创新、市场成熟、产业发展的环链，并以此为基础向其他领域拓展，寻求公司新的经济增长点。 8 响应智能电网发展需要，平稳负荷曲线 现阶段，国网公司稳步推进统一坚强智能电网建设，结合用电环节目标，如何缓解电力供需矛盾，使电网基本在供需平衡状态下运行乃当前工作重心。电动汽车充电站利用低谷充电，能有效改善负荷曲线形状，提高电网负荷率，化解电力供应的瓶颈制约，大幅提升全社会电能利用效率，有效减少资源 、环境、资金的浪费，实现供需资源的协同优化整合。推进电动汽车产业的发展不仅是国网公司履行社会责任的重要体现，更是国家节能减排和推行低碳绿色经济的重要举措。国网公司凭借电力行业的专业优势和前期已经取得的工作成效把电动汽车充电站的建设提高到了国家战略发展和公司战略发展的高度，将电动汽车充电站的建设工作纳入智能电网建设的重要组成部分。 建设时序 根据目前的前期工作情况以及充电站的建设周期，预计 向）充电站将在 2017年 12月建成投产。 3 项目需求分析及主要功能 电动汽车充放电站建 成后具备的功效 1）能够为小汽车提供整车充电 整车充电是指小汽车利用充电场地进行驻站充电。 2）充电站的供配电维护和保障 将由电业局派驻专业的电工人员，经过充电机厂家、整车厂家的培训后，对充电站的供配电设备进行管理及维护，确保充放电站的安全运营。 3）电动车辆充电数据统计和 电动汽车充电由 辆进站后，由充电工连接充电接插头并设置充电参数，公交电动车司机插卡开始充电，充电完毕后自动 9 扣除 项目建设规模 配置 2台功率为 120体 式直流充电机，为电动 乘用 车提供 快速 充电服务。配套建设 1台容量为 400式 变压器，电压等级为 10/成后共计 4个充电桩。 4 建设方案 外电源方案 按国家电网公司高速公路服务区快速充电站建设典型设计电源就近接入的原则执行 。 电气一次部分 建设规模 配置 2台功率为 120体 式直流充电机，为电动 乘用 车提供 快速 充电服务。 配套建设 1台容量为 400式 变压器，电压等级为 10/ 电气主接线 10用中性点 直接接地运行方式。 主要电气设备选择 10380550 具体选择如下： 1）充电机 按照国网公司营销部的相关规划，本次建设的充电系统服务对象为小型乘用车。 本工程充电机可选用最大输出功率为 120定输出电压为200充电机相关参数要求详见表 10 表 充电机要求 充电枪数量 单桩双枪 性 能 参 数 额定输入电压 38010%(三相 ) 最大输入功率 120作频率 501输出电压 200大输出电流 250A 最大输出功率 120护等级 作环境温度 +50 相对湿度 5 95 其它主要功能 具备自动负荷分配功能。 具备 直流输出侧 计量功能。 具备刷卡启动、停止功能。 具备运行状态、故障状态显示。 具备充电连接异常时自动切断输出电源的功能。 具备通过 得车载电池状态参数。 具有根据电池管理系统（ 供的数据，动态调整充电参 数、自动完成充电过程的功能。 具备充电连接异常时自动切断输出电源的功能。 具备输出过压、欠压、过负荷、短路、漏电保护、自检功能。 具有实现外部手动控制的输入设备，可对充电机参数进行设定。 自带 偿后功率因数应达到 安装方式 落地式安装 2）配电变压器 电动汽车充电站具有负荷变化大、空载时间长的特点，因此选用 11 根据国家电网公司电动汽车充电设施典型设计中配电变压器选择原则：配电变压器容量 ( 选择主要 根据充电站内充电机的输入容量 (用 S 表示 ， 根据充电机的输出功率 (P)进行折算 )、充电机数量 (N)、充电机同时系数 (K )及变压器最佳负荷率 ( m )，功率因数 ( 决定。 a分体 式直流充电机总容量 功率因数，根据规程要求，应达到 频开关整流充电机取 S= 20 2= b 其它设施负荷（除充电机外） 安防系统 等 其他设备符合约 20置系数取 S= 0=16 3）总负荷 6= c 供电变压器容量 变压器最佳负载率，取 压器总容量为： 因此本工程 配置 1台 400压器 。 3）熔断器 选择户外喷射式，带负荷开断装置，具有耐污秽性能，保护变压器专用型。额定电压 10座额定电流 100A，熔丝链电流根据变压器额定电 12 流的 倍进行选择，额定开断电流不小于 4）避雷器 选择配电型复合外套交流无间隙金属氧化物避雷器，额定电压 1700 5） 电力电缆选型 10 缆 进 线 至 熔 断 器 上 端 处 ， 下 端 引 线 导 线 进 线 采 用 70电变压器高压侧。箱式变 至 整流柜 120 2 70缆。 95电缆。 6）谐波装置 每台 分体 式直流充电机自带 偿后功率因数应达到 平面布置 布置 4个 乘用 车充电工位，配置 2台 分体 式直流充电机， 整流柜、直流充电桩均布置于室外 。考虑 1机 2充、同时 为 2辆电动 乘用 车 进行充电的需求 ， 1台 整流柜 对应 2台直流充电桩 。 配置 1台容量为 400式 变压器。 安装方式采用欧式箱变就近布置于服务区边缘。 具体布置详见“服务区总平面布置示意图” 接地 主接地网以水平接地体为主，辅以垂直接地体，水平接地体采用 热镀锌扁钢，垂直接地体采用 636 等边角钢。全站接地电阻应不大于 4欧姆。 低压配电采用 气设备所有不带电的金属外壳均应可靠接 13 地。 站用负荷及照明 本工程在户外动力箱低压母线上设置一个出线断路器，直接为充电站内除充电负荷外的其它负荷供电。 电缆敷设 室外电缆采用预埋管方式敷设，按沿道路、建筑物、充电车位、围墙平行布置的原则，从 整体出发，统筹规划，在平面与竖向上相互协调，远近结合，间距合理，减少交叉。同时应考虑便于检修和扩建。 电气二次部分 系统继电保护及自动装置 1)概 述 京港澳高速城际互联快充网络建设工程考虑在京港澳高速湖南境内服务区内建设国家电网公司高速公路服务区快速充电站，每个充电站配置2台功率为 120套建设 1台容量为 400 2）系统继电保护和自动装置配置方案 （ 1） 10本次工程高速公路服务区快速充电站 10为单侧电源供电方式，为简化保护配置，充电站 10路故障由对侧保护动作及本侧熔断器切除。 （ 2）直流充电机保护 快速充电站新上直流充电机 2台，每台充电机均具备自动负荷分配功能。具备通过 得车载电池状态参数。具有根据电池管理系统（ 供的数据，动态调整充电参数、自 14 动完成充电过程的功能。具备充电连接异常时自动切断输出电源的功能。具备输出过压、欠压、过负荷、短路、漏电保护、自检功能。不再单独配置充电机保护。 调度自动化 1）调度 关系 目前厦蓉 高速城际互联快充网络建设工程高速公路服务区快速充电站由国网 2）远动系统 （ 1）远动信息内容 快速充电站暂根据 5003力系统调度自动化设计技术规程、 5002区电网调度自动化设计技术规程、国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见以及调度自动化主站的要求，经三层交换机方式接入电力专网，实现监控信息的上传。 （ 2）远动系统配置方案及技术要求 快速充电站二次系统采用计算机监控系统，不再考虑另设独立的 速充电站站端不 设置独立站控层设备，间隔层充电机监控由充电机本身自带监控单元实现，具备自动负荷分配功能，运行状态、故障状态显示功能，充电连接异常时自动切断输出电源的功能，通过 得车载电池状态参数。根据电池管理系统（ 供的数据，动态调整充电参数、自动完成充电过程的功能。采用三层交换机、集中器方式接入电力专网，实现监控信息的上传。远动信息采用电力专网向充电站主站传送，通信规约应与主站系统的通信规约保持一致。 （ 3）远动通道 快速充电站 远动信息采用 移动、联通公司 通道上传至 充 15 电站主站 监控系统。 （ 4）调度端系统 考虑本站接入，需完善相关调度端系统接口。 3）电能计量系统 快速充电站配置一套电能信息采集终端，以串口方式采集电能量计量表计信息，并通过 （ 1）主变高压侧计量设置 主变高压侧总回路设置三相三线智能电能表，电能表准确度等级为有功 1010通过 （ 2）站用电源计量设置 站用电源回路设置三相四线智能 电能表，流互感器等级为 通过 （ 3）计量通道 至用电信息采集系统 通信信道 采用 （ 4） 计量主站端接口 本工程应考虑用电信息采集系统电能量计量主站系统接收本工程电能计量信息，主站端所需的数据库扩容和软件修改工作。 电气二次 1）充电站监控系统 本工程按国家电网公司高速公路服务区快速充电站建设典型设计（送审稿）配置快速充电站监控系统，主要包括充电机控制系统接入监控系统。 16 （ 1）充电站监控后台 快速充电站监控系统不配置站控层后台，站内间隔层监测单元信息通过通信三层交换机上传至充电站主站系统。 （ 2）系统功能 A、远动功能 远动信息的直采直送是保证调度中心掌握电网整体运行状况的重要原则。远动通信设备需要的运行状态数据应直接来自间隔层的保护、测控等设备。 B、信号采集 快速充电站主要采集 10380集主变高低压侧电流、有功功率、无功功率、功率因数；采集 1080集充电机工作状态、温度、故障信号、功率、电压、电流等；采集电池组温度、 电压、电流、电池连接状态、电池故障信号等。 2）元件保护 （ 1） 1010用熔断器保护方式。 （ 2） 380380 3） 安防监控系统 快速充电站 配置 1套安防监控系统，安防监控系统主要考虑对全站主要电气设备、关键设备安装地点以及周围环境进行全天候的监视，以满足电力系统安全生产所需的监视设备关键部位的要求，同时该系统可实现充电站安全警卫的要求。安防监控系统监视范围如下：监视站内区域内场景情况；监视站内变压 器等重要设备的运行 。 17 充电系统 二次 主要设备 材料表 序号 名称 型号与规格 单位 数量 备注 1 控制线缆（信号、电源） m 560 2 充电机通讯线缆 21.0 m 560 3 硬盘录像机 台 1 4 枪机 台 2 系统通信和信息系统 系统概况 本期 向）充电站接入系统方案：充电站充电桩采用移动、联通等公司的无线通信 台充电桩设置 建 筑规模 服务区建筑规模 向） : 占地面积 26680平米，设置停车位 40个，距离西部的洪观服务区约 70公里。服务区内现有一栋两层服务楼。现场情况如下图所示： 18 电源接入点如下图： 服务区总平面布置 1）改造前总平面布置 19 服务区场地现已布置形成三个功能分区，即加油服务区 (40个加油停车位 )、办公区、加油汽车进出活动区。办公楼区为两层加油站和两层服务楼。 2）改造后总平面布置 充电站拟置于加油服务区内，将服务区内原有的 40个加油停车位改建成 36个加油停车位和 4个充电 停车位。充电停 车位采用 单列垂直式 布置，拟置于小车集中布置区域的南侧，直流充电桩 布置在车位端头 。各分区功能布局合理，交通流向顺畅。总平面布置图见附图。 根据国家电网公司高速公路服务区快速充电站建设典型设计， 每个车位尺寸长 6m、宽 位 前面 通道宽度不小于 6m， 乘用 车可以方便的顺车或倒车进出车位 ，充电设备布置于服务区边缘，充电设备整流柜和直流充电桩间距不大于 20m，低压出线柜与整流柜间距不大于 50m，整流柜四周设置木质围栏，木质围栏与整流柜间距不小于 质围栏高 列垂直式 膜结构车棚 长 12m、宽 采用玻纤 体框架 采用轻型钢结构，钢构件采取防锈措施 。布置详图如下图所示： 充电站 平面布置图 竖向设计 20 充电站竖向设计与原站保持一致，采用平坡式，场地排水坡度取 办公楼室内外高差为 充电 站区建、构筑物 1） 充电 站内建构筑物由充电 设备和膜结构车棚 等组成。 2） 单 列垂直式 膜结构车棚 长 12m、宽 采用玻纤 体框架 采用轻型钢结构，钢构件采取防锈措施。 3）充电站建筑物地基处理方案 经初步调查，站址土层从上至下为： 填土：褐红色，为素填土，多呈松散状，稍湿，以粘性土为，该层厚度约在 宜做建构筑物天然地基浅基础持力层。 粉质粘土 (红褐色，硬塑，稍湿，网纹结构，含多量灰白色条状高岭土，西部含少量卵石颗粒，系冲积层，分布广泛，推测厚度 3 6m，推荐该层承载力特征值为 230 270做建构筑物天然地基浅基础持力层。 粉质粘土 (棕褐色，硬塑，稍湿，含多量强风化板岩角砾及少量碎石，系残积层，分布广泛，推测厚度 3 6m，推荐该层承载力特征值为230 270 综合站址土层性质与场地设计标高，最终确定各建筑物基础形式如下： 充放电设备采用素混凝土块式基础，以层填土层为持力层。 4） 管沟布置 室外电缆采用预埋管方式敷设，按沿道路、建筑物、充电车位、围墙平行布置的原则，从整体出发，统筹规划，在平面与竖向上相互协调，远近结合，间距合理，减少交叉。同时应考虑便于检修和扩建。 横穿高速公路时采用拉管施工方式，拉管采用 160(内径 )求耐高温、内壁光滑、绝 21 缘性能好、能避免输变电涡流现象。其物理特性及化学指标必须符合L/力行业标准。 给排水和消防 给排水 本期工程和原站保持一致，不新增工程量，只恢复因施工损坏的给排水管网。 消 防 1）火灾报警及消防控制系统 根据火力发电厂与变电站设计防火规范 (0229火灾自动报警系统设计规范 (0116有关规定，在充电站设置一套火灾自动报警控制系统。原火灾探测报警区域覆盖充电区域。新建消防设备。 2）变压器消防 本工程配 10压器 ，按照火力发电厂与变电站设计防火规范0229变压器不设固定消防灭火系统。 3） 机电设备消防设计 消防器材：充电机位置固定配置 4只干粉灭火器。 采暖通风 与原站保持一致，本期无新建工程。 土建专业主要工程量清单 序号 名 称 单位 数量 备注 1 充电直流桩基础 座 4 素混凝土块式基础 2 充电设备基础 座 5 素混凝土块式基础 3 膜结构车棚 个 1 玻纤 轻型钢结构 22 4 变压器基础 座 1 素混凝土块式基础 5 路面恢复 10 电源点距小车停车位约 110m 6 m 250 箱式变至整流柜 7 m 160 整流柜至充电桩 8 排管 m 410 9 毛石砼换填 0 10 给排水管恢复 m 200 环境保护与水土保持 环境保护 环境现状：目前站区位于高速公路附近，四周无污染企业。 噪声防治：施工期间的施工机械噪声，通过设置围栏等措施阻隔噪音传播，合理安排施工时间，最大限度的减少噪声对周围环境的影响。运行期间，电动汽车进出站时产生的噪音很低，对周围环境影响不大。 污水防治：对产生的生 活污水经化粪池处理达标后排至市政排水管网。 生活垃圾处理：办公人员与客户产生的垃圾通过集中收集后，运至市政垃圾收集站集中处理。 水土保持 根据 (87)国环字第 002号文建设项目环境保护设计规定和中华人民共和国水土保持法，针对线路勘测、施工和运行维护过程中对水土保持的影响，采取如下的水土保持措施： 各有关单位应提高对水土保持的认识，