智能配电网中电动汽车充电站桩规划研究

1、 本科毕业设计（论文）说明书 智能配电网中电动汽车充电站/桩规划研究 学 院 电气工程学院 专业班级 电气工程及其自动化专业3班 学生姓名 林 振 国 学生学号 200930083115 指导教师 林 教 授 提交日期 2013年 05月09日 摘 要电动汽车是未来新能源汽车的主要发展方向之一，因其节能、环保等优点越来越受到人们的重视。充电站/桩是电动汽车能源补给的基础设施，所以对充电站/桩的规划建设是电动汽车得到广泛普及的重要前提。本文主要对配电网中电动汽车充电站/桩的规划研究，首先对电动汽车充电站/桩功能定位、施工原则以及充电站规模分级进行一个前期的规划基础研究。其次，还初步探讨了电动汽车

2、在充电的过程中增加的负荷对电网带来的影响，同时也相应的提出了几个治理方案。由此可见，未来大规模的电动汽车充电将带来负荷的增加会使电网改造的成本上升，如新建或更新变压器，谐波治理费用等，这些因素需要在充电站/桩的规划选址时得到充分考虑。然后，实际分析珠海市横琴新区电网现状及未来规划情况，确保未来供电满足未来发展需求；从横琴新区的总体发展规划出发，着重研究市政基础设施专项规划电动汽车充电站，通过对横琴新区未来电动汽车交通密度的预测、充电站/桩服务半径的了解、区域配电网及充电站规模等级等等进行逐一分析。最后，通过一个流程图将本文规划研究的全内容生动形象的表示出来。关键词：电动汽车；充电站/桩；站址；

3、规模等级；流程图abstractelectric vehicle is one of the main development directions of new energy vehicles, because of the advantages of energy saving, environmental protection more and more attention has been paid. the charging station is the infrastructure which supplies energy for electric vehicles, so th

4、e planning and construction of charging stations have been done before electric vehicle would spread widely.this paper focuses on the electric vehicle power distribution network charging station planning study, firstly the electric vehicle charging station function orientation, construction principl

5、es and charging station classification is a preliminary planning for basic research. secondly, it discusses the electric vehicle load in the process of charging effect on power system brings, also put forward several solutions. therefore, the future electric vehicle mass charge will bring the increa

6、se of load will make the power grids of the rising costs, such as new or updated transformer, harmonic control costs, these factors need to be in the charging station planning site are fully considered. then, analysis of the actual situation of zhuhai city hengqin new area power grid and future plan

7、ning status, ensure the future supply to meet future development needs; from the point of view of the overall development plan of hengqin new area, focusing on municipal infrastructure planning - electric vehicle charging station, one by one through the analysis of the hengqin new area to predict th

8、e future traffic density, electric vehicle charging station / pile service radius of the understanding, regional distribution network and charging station scale etc. finally, the content of vivid in planning research represented by a flow chart.keywords: electric vehicles; charging station; location

9、; scale; flow chart目 录摘 要.iabstract.ii第一章 绪 论.1 1.1 研究背景及意义.1 1.1.1 国外电动汽车发展现状.2 1.1.2 国内电动汽车发展情况.2 1.2 纯电动汽车发展遇到的问题.4 1.3 当前已取得的进展.4 1.4 本文的主要研究工作.5第二章 电动汽车充电站规划基础.6 2.1 充电站规划建设.6 2.1.1 充电站功能定位.6 2.1.2 充电站施工原则.7 2.1.3 充电站的外部接入方式.7 2.1.4 充电站/桩的充电方式及其配置.8 2.1.5 充电站规模分级.12 2.2 电动汽车充电站对配电网的影响.12 2.2.1

10、充电站对配电网的影响.12 2.2.2 充电站对电网的谐波污染.13 2.3 本章小结.15第三章 电动汽车充电站规划研究.16 3.1 横琴新区电网现状及规划分析.16 3.1.1 2011年横琴低压配电网现状分析.16 3.1.2 2011年横琴高压变电站基本情况.16 3.1.3 未来横琴新区220kv变电站规划基本情况.17 3.2 横琴新区总体发展规划.18 3.3 横琴新区市政基础设施专项规划.18 3.3.1 充电站规划原则.18 3.3.2 电动汽车交通密度要求.183.3.3 充电站服务半径要求.19 3.3.4 区域配电网的影响.20 3.4 影响充电站规模等级的因素.20

11、 3.4.1 电动汽车运行模式.20 3.4.2 电动汽车数量及总充电需求量.21 3.5 电动汽车充电站的建设.21 3.6 电动汽车充电站规划研究全内容.22 3.7 现状存在的问题和建议.22 3.8 本章小结.23第四章 总结与展望.24 4.1 总结.24 4.2 展望.24参考文献.25附图.27致谢.28第一章 绪论 1.1 研究背景及意义 当前能源与环境问题已经在世界范围内引起了广泛的关注。如何做好保障能源供给、保护生态环境工作直接关系人类今后的生存与发展。我国是石油消耗大国，所需的石油大部分需要进口，而汽车耗油就占全国石油消耗的25%。同时，汽车排放的尾气也给城市环境带来了新

12、的挑战。2010年我国汽车尾气排放量占空气污染源的64%。为减小对石油的依赖和保护环境，汽车工业正在向着节能、环保、绿色的方向发展。电动汽车以电代油，可以实现“零排放”，低噪音，可以有效解决能源与环境问题。电动汽车做为新一代节能与环保汽车的代表，是未来汽车工业发展的方向。以技术状态和驱动原理来分类，电动汽车可分为纯电动汽车、混全动力汽车和燃料电池汽车三种类型。其中纯电动汽车是完全由铅酸电池、锂电池等二次电池提供动力的汽车。电动汽车具有良好社会效益和环境效益。（1） 清洁环保电动汽车在本质上是一种零排放汽车，一般无直接排放污染物，间接的污染物主要产生于发电环节以及电池废弃物。如果从发电环节来年看

13、，风能、水能、核能的大力发展均可以给我们带来可观的清洁能源。单从污染严重的火力发电来看，其对大气的污染的控制难度也大大低于燃油汽车。对于电池废弃物，目前随着回收技术的日益成熟，并且当前也逐渐开发出了污染低、安全性好的新型蓄电池。所以，无论是从直接还是间接污染来看，电动汽车都是现阶段最理想的“清洁车辆”。相关资料显示，电动汽车与同类燃油汽车相比，噪声要低5分贝以上，所以，大规模推广电动汽车也有利于城市噪音污染的治理。（2） 减少对石油的依赖中国对石油需求增长量占全球需求增长量的41%，新增石油需求2/3用于交通运输业，而进口的原油30%被汽车消耗，机动车消耗的石油量占总85%。电动汽车由电动驱动

14、，电能可自于火力发电及大量可再生能源，我国煤炭资源丰富，对可再生能源的开发利用也在逐年增加。所以使用电动车辆对减少石油资源消耗具有举足轻重的影响。（3） 可有效利用谷电从世界各国来看，供电系统都普遍存在负荷平衡问题，具有较大的峰谷差（甚至低于在1：0.5）。当前的电网容量可以适应一定规模电动汽车的电能需求，如果充分利用夜间的谷电来给电动汽车充电，施行优惠电价，不但满足了电动汽车能量补给的需要，而且降低了用户的充电成本，也有利于平衡电网的峰谷差、有效提高电网负荷率，提高发输配电设备利用率。资料显示，如果减少10%的峰荷，一般能提高9%的电网负荷率，可见电动汽车具有改善电力工业经济的潜力。（4）

15、节能效果明显 据测算，原油经过提炼环节成为汽、柴油，再经过汽车燃烧环节后，平均能量利用率仅能达到14%。如果电动汽车使用重油发电厂输出的电能，能量经过提炼、热电转换、输配电力、一直到给电池充电、还有电机损耗等环节，在电机输出端能得到20%左右的能量。如果电动汽车的电能来自于其他更高效的发电方式，能量利用率将会更高。1.1.1 国外电动汽车发展现状面临能源环境的压力，世界各国著名的汽车厂商都十分重视研究开发电动汽车，很多发达国家都不断投入巨资进行研究开发，并且为推动电动汽车的发展也制定了一些相关的政策法规。 日本一直以来十分重视电动汽车的研制与开发，在混合动力汽车产品的研发方面处于世界前列。目前

16、，世界上只有日本丰田和本田两家公司能够批量产销混合动力汽车。在英国，frzaer和nash公司生产的电动客车和轿车已经成功上市，目前，已具有超过4万的保有量。2011年，伦敦宣布将加大力度完善伦敦的公共充电点网络，计划到2013年在全伦敦地区建造1300个充电点以满足100万辆电动汽车的充电需求产。按照当前的规划，到2013年伦敦市内充电站的数量要将会超过加油站的数量。法国是世界上推广应用纯电动汽车最成功的国家之一，电动汽车推广工作已有40年的经验，还成立了电动汽车推广应用国家部际协调委员会。巴黎和拉罗谢尔的充电站网络等基础设施已经比较完善，并且针对电动汽车制定了相应的优惠政策，初步建成了纯电

17、动汽车运行体系。目前，法国境内各类电动汽车超过1万辆，公共充电站有200个，市政、邮政、公交、电力、环卫等公用事业部门均有参与示范推广工作，但是要靠政府补贴维持动作，还没有实现商业化运营。并且，法国政府计划投资15亿欧元用于建设电动汽车电池充电网络，并且宣布了发展电动汽车的“14点计划”。1.1.2 国内电动汽车发展情况国内新能源汽车产业的发展开始于本世纪初。我国启动的“863”电动汽车重大专项，将纯电动、混合动力和燃料电池汽车三类作为整车的研发重点，建立了“三纵三横”的开发布局。2006-2007年，我国电动汽车产业取得了关键性的发展。我国自发研制、开发，具有自主知识产权的纯电动、混合动力和

18、燃料电池汽车整车产品相继问世，规模化地对混合动力和纯电动客车进行了示范运营，其中燃料电池轿车研发也开始步入世界先进行列。2009年2月，国家汽车产业调整和振兴规划提出到2011年纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等电动汽车的产能要达到50万辆。同时电动汽车销量占乘用车销售总量的5%左右。同年6月，工业和信息化部出台新能源汽车生产企业及产品准入管理规则进一步明确了我国节能与新能源汽车发展的方向和目标。2009年3月，由北汽牵头成立了北京新能源汽车产业联盟，奇瑞汽车、东风汽车、上海汽车、长安汽车、一汽集团等公司都参与了新能源汽车研发、示范运行及产业化尝试，已成功研发多款轿车、客车及客车底盘，其

19、中奇瑞汽车、东风汽车和长安汽车已经实现了小批量生产或计划近期投放混合动力汽车。2008年北京奥运会期间，中国第一次实现了“中心区零排放，周边地区低排放”为特点的节能与新能源汽车大规模示范运营。奥运会期间，一共有595辆电动汽车示范应用在奥运中心区和36个比赛场馆，应用在中心区外围公交环线、奥运交通保障公务、出租保点，应用于马拉松等赛事服务，累计运行374万公里，载客441万人次，执行公务970次。另外，北京市电力公司已经在航天桥、马家楼、小营、四惠等地建立了电动汽车充电站用于市政用车的充电服务。2009年国内首家可满足各类电动汽车充电的充电站上海漕溪充电站已经投入使用，漕溪充电站的占地面积达4

20、00平方米，设有包括4个临街充电位在内的9个充电车位，该站建设历时3年，总投资508万元。充电站可为44辆公交车、环卫车、电力工程等提供充电服务。2009年底，深圳建成2个充电站、134个充电桩，充电容量总计达2480千伏安。两座充电站为大运中心站、和谐站，两充电站分别位于龙岗大运会场馆西和龙岗中心城和谐路。134个充电桩分布在全市各区的公共停车场和小区停车场，以慢充模式为主，方便市民利用夜间停车时间充电。大运中心站设置6台充电柜，能为小轿车、出租车、公交车提供充电服务，站内可同时容纳12台电动汽车驶入。从2010年到2012年，广州市在公交出租、邮政环保、公务、社会乘用车等四大领域，示范推广

21、各类节能与新能源汽车4500辆。其中公交出租1050辆、专用车辆600辆，公务车2300辆、社会乘用车550辆。与此同时，为满足各类节能与新能源汽车充电的需要，在公交配套设施方面广州将投资建设2个快换电池充电站，30个电池维护保养充电桩，25个快速充电桩；2325个建设公务车充电桩，20个社会公共快速充电站，1500个社会公共慢速充电桩。1.2 纯电动汽车发展遇到的问题目前，纯电动汽车产业化的进程才刚刚起步，在技术、运行经济、基础设施配套、政府政策支持等方面还存在着发展瓶颈。大部分电动汽车主要用于短途低速、城区公共交通及旅游区交通等待特定用途。 （1）技术水平不高 当前纯电动汽车还存在很多技术

22、问题，如蓄电池寿命短、成本高，关键零部件尚未实现完全国产化、依赖进口、还未彻底攻克低温条件下电池超快充电技术等难题。电动汽车是一个完整的、复杂的大系统，对电动机、变速器等零部件的要求很高。在纯电动汽车市场化前，首先要使关键技术和传统技术、关键部件和传统配件得到发展。（2） 运行经济性低 虽然纯电动汽车以电能驱动、不受油价飞涨的影响，但是需要花费成本来装电机、电池，而电机控制系统、电池的成本较高，这样也就带动了整车销售价格的提高。如果没有政府的鼓励性经济补贴，用户选择购买纯电动汽车的积极性不会很高。若将电动汽车成本降低到传统汽车的水平，一定会大幅度提高纯电动汽车的运行经济性。（3）基础设施不完善

23、纯电动汽车商业化的基础设施包括充换服务网络、车辆维修服务网络、多种形式的电池营销、服务网络等。由政府和电网公司共同规划、多方参与的情况下，由充电站企业来独立经营。（4） 政府政策支持 政府需要营造市场启动阶段的政策环境，推动电动汽车的商业化过程，解决在技术、运行的经济性以及基础设施方面存在的产业化发展的瓶颈。政府还应加快完成示范宣传工作、从政府主导批量需求到为满足社会需求的大批量生产，最后逐渐退出。1.3 当前已取得的进展目前国内许多大学和研究机构对电动汽车的充电技术进行了大量的研究工作。而对于电动汽车充电设施及充电站的选址、规模及布局规划的研究相对还不成熟。 文献4-6对充电站的布局提出了原

24、则性建设，分析了影响电动汽车充电站规划的几方面因素：分析了电动汽车的充电需求，提出了电动汽车发展对充电技术、通用化、快速化、智能化、电能转换高效化等的要求，对常规充电、快速充电、机械充电等类型的充电模式的优缺点进行了比较研究，从电能外部接入角度初步探讨了充电站的建设情况：论述了构建综合的充电设施网络对于电动汽车市场普及的重要性，并阐述了多种充电设施建设模式及各自适宜的服务对象，还提出了充电设施建设所需要满足的要求及条件，但是都没有给出具体的模型及数学方法。文献7-8根据区域交通流量守恒的原理，针对电动汽车充电站的布局、充电容量，考虑充电站的建设、运行费用建立了综合费用最小模型，并且进行了算例求

25、解。文献9对区域电动汽车充电站的选址和建设规模进行了研究，对电动汽车的充电需求做出了很大的近似，将电动汽车的数量用当地居民负荷的分布情况模拟，对候选站址选择采用了层次分析法，给出了权系数，以充电站运行至目标年的效益为目标函数，综合考虑了充电站的运行费用、网损费用和充电站配电变压器的投资。文献10分析了3种不同区域的充电设施建设需求，并对不同的充电设施建设成本进行了评价和比较。文献11-12对设施选址问题进行了综述，总结了一些经典选址模型，并通过增加不同的约束对模型进行了多种扩展。1.4 本文的主要研究工作第一章研究当前电动汽车产业发展的国际背景、国内外充电站建设现状，电动汽车普及过程中遇到的问

26、题，电动汽车及充电站规划理论已取得的成果。第二章分析电动汽车充电站/桩规划基础，包括充电站功能定位、施工建设原则、充电站的外部接入线方式，几种充电方式及其配置等，还初步探讨了电动汽车充电时所增加的负荷对电网带来的影响及其相应的治理方案。第三章是在前章节对电动汽车充电站/桩规划基础的分析上，就珠海市横琴新区实际情况进行研究。首先分析珠海市横琴新区电网现状及未来规划情况，确保未来供电满足未来发展需求；接着从横琴新区的总体发展规划出发，着重研究市政基础设施专项规划电动汽车充电站，通过对横琴新区未来电动汽车交通密度的预测、充电站/桩服务半径的了解、区域配电网及充电站规模等级等等进行逐一分析。最后，将得

27、出较为合理的充电站站址，以及充电站规划容量、充电站外部接入方式、充电站充电方式及其配置等等建设要素。第二章 电动汽车充电站/桩规划基础充电站/桩的规划基础包括充电站/桩的规划建设和充电站/桩对配电网的影响两大部分。其中充电站的建设原则、用地安全、环境要求直接影响着站址的选择。分析充电站对电网的影响在一定程度上也为充电站的规划容量提供了依据。2.1 充电站/桩规划建设2.1.1 充电站功能定位 电动汽车充电站一般由三台及以上电动汽车非车载充电机和交流充电桩组成，可以为电动汽车进行充电和电池更换服务，并且能够在充电过程中对充电机、动力蓄电池进行状态监控的场所。（1） 充电站可分为四个功能部分 充电

28、站的基本功能包括：充电功能、监控功能、计量功能。扩展功能包括：动力电池更换、动力电池检测和动力电池维护；充电站不但需具有对电动汽车动力蓄电池充电的功能，还需完成整个充电站监控，包括供电系统、充电机运行和充电站安全监控；同时需具备对充电站输入电能、输出电能进行计量的功能；充电站还应包括停车位、行车位、充电机、监控室和供电设施；充电站布置和设计应便于被充电汽车进出入及停放；对采用电池更换模式的充电站应具备电池更换、存储的设备和场所。（2）充电站构成根据充电站的规模、发展对象和服务能力，充电站功能区应该包括供电区、充电区、监控区，具有电池更换功能的充电站还应具有电池存贮区及电池更换区。作为功能拓展，

29、充电站可拥有电池维护区和其他服务区域等。（3）充电站的模型设计结合以上分析设计出的充电站布置示意图见2-1所示。图2-1 充电站布置示意图2.1.2充电站施工原则 充电站的总体规划应与珠海横琴岛当地区域总体规划相协调，还应符合环境保护和防火安全的要求，应该充分利用就近的交通、消防、供电、给排水及防排洪等公用设施。（1）施工总体规划 1）充电站的总体规划应对站区、电源进出线走廊、防排洪设施、给排水设施、进出站道路等进行合理布局、统筹安排。 2）城区内的充电站，宜靠近城市道路，不宜选在城市干道的交叉路口和交通繁忙路段附近。（2） 环境要求 1）充电站不应靠近有潜在危险的地方，当与有爆炸或火灾危险的

30、建筑物毗连时，应符合爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范gb50058-92的有关规定。 2）充电站不宜设在多尘或有腐烛性气体地场所，当确定无法远离时，不应设在污染盛行风向的下风侧。 3）充电站不应设在有剧烈振动或高温的场所。 4）充电站不应设在地势低洼和可能积水的场所。2.1.3 充电站的外部接入方式（1）独立设施 独立充电设施包括多为商业运营，充电终端数目多，其停电影响比较大，可图2-2单母线分段接线g电源（发电机或变压器）进线；qf断路器w母线；qs隔离开关；qe接地开关； wl出线（输电线路）图考虑由两回路电源供电，供电变压器亦应有两台（两台变压器不一定在同一变电所）。从供用电的安全可靠

31、性及充电站投资成本两方面综合考虑，可采取双路高压电源进线单母线分段的外部接线方式。双电源单母线分段接线如图2-2。（2） 独立设备对于独立充备，如居民小区停车场、社会停车场等处安装的电动汽车充电终端等，其供电可靠性要求要低于独立充电设施，并且从实际情况考虑，往往不具备条件新建专门的供电变压器，只能利用原有的供电配套设施进行改造。必须根据充电设备安装点现有的负荷容量来考虑，包括谷电的负荷。具体方案应根据实际的供电设施、小区的建筑环境具体来确定。2.1.4 充电站/桩的充电方式及其配置（1） 常规充电1) 常规充电，即是在电动汽车内的蓄电池放电即将完毕时，给予即时充电，此充电的电流较低，大小约为1

32、5a，基本都是采用小电流的恒压或恒流充电，一般充电时间为5至8小时，甚至有的长达10至20多小时，但即使是特殊情况下也不应超过24小时。2) 常规充电的优点有如下三个方面： 尽管常规充电的时间较长，但其所用充电器的功率和电流的额定值并不是关键，因此设备的成本相对较低； 常规充电还有一个比较明显的优点就是可以利用电力低谷时对电动汽车进行充电，同时充电成本也较低，既起到填谷作用又可降低充电成本； 由于常规充电使用的是小电流充电，在电池的正常使用范围内，因此此充电方式可延长电池的使用寿命。 3）常规充电的主要缺点：其充电时间过长，如遇到紧急事情需要外出时不切实际，其二，就是充电时间基本只能在晚上，如

33、白天不用车时，也想长时间慢充，可实际上成本较高。4）典型常规充电站的规模根据目前电动汽车常规充电的数据资料，一般以2040辆电动汽车来配置一个充电站，这种配置是考虑充分利用晚间谷电进行充电，优点是提高充电设备利用率。在高峰时也考虑充电，则可以6080辆电动来配制一个充电站，但缺点是充电成本上升，增加高峰负荷。 5）充电站电力配套的典型配置（前提充电柜具有谐波等处理功能）a.方案：建设配电站设计2路20kv电缆进线（配套规格为：yjv22-3*300电缆），2台500kva变压器，14路380v出线。其中二路为快速充电专用出线（配套规格为：yjv22-3*240电缆），二路为机械充电或备用出线，

34、其余为常规充电出线（配套规格为：yjv22-3*240电缆、10回路）。b.方案设计2路20kv电缆进线（配套:yjv22-3*300电缆），设置2台500kva用户箱变，每台箱变配3路380v出线（配yjv22-3*240电缆），每路出线设置一台3回路电缆分支箱向充电柜供电（配yjv22-3*240电缆、18回路）。（2） 快速充电1） 快速充电站可根据服务对象的多少，分为大型、中型和小型充电站。一般采用直流充电的方式，将市区电网交流电能通过高频开关电源转换为直流电源，由充电机控制系统与bms（即电池管理系统）对充电过程进行控制，适时根据电池状态和电池信息调整充电电压、电流，直至完成充电。此

35、充电方式的充电站是目前投运较多的充电设施。快速充电方式是以较大的电流短时间给电动汽车充电，所需时间只需20min左右，至多也就是2小时左右，而一般的充电电流为150400a。2） 快速充电方式有以下四个优点： 毋庸置疑，当然是充电时间较短，方便； 充电电池寿命长（正常情况下可充电2000次以上）； 快速充电方式没有记忆性，可以大容量充电及放电，在几分钟内就可充电至70%至80%； 由于此类充电方式只需20来分钟左右便可充满电，因此，充电站在建设时可不少建些停车场。3） 快速充电方式相对也存在一些缺点： 充电器的充电效率较低，且相应的工作和安装成本较高； 由于此方式采用充电电流大，这就对充电技术

36、方法及充电的安全性提出了更高的要求，同时计量收费设计也需特别考虑。4） 典型快速充电站的规模 根据目前电动汽车快速充电的数据资料，一般以同时向8辆电动汽车充电来配置一个充电站。 5）充电站电力配套的典型配置 a.方案建造配电站设计2路20kv电缆进线（配套:yjv22-3*300电缆），2台500kva变压器，10路380v出线（配套:yjv22-3*240电缆、10回路）。b.方案设计2路20kv电缆进线（配套:yjv22-3*300电缆），设置2台500kva用户箱变，每台箱变配4路380v出线，供充电站（配套:yjv22-3*240电缆、8回路）。（3） 机械充电1）机械充电方式的充电站

37、，也就是常说的电池更换站，此模式是利用充电站内大容量充电能力，不间断地为电池进行充电，对充满电的电池进行库存，当车辆需要充电时，只需进站更换电池组即可继续行驶，将换下来的电池留在换电站内继续充电，省去了原本较长的充电等待时间，此类模式目前已经在部分城市的公交车线路上投运，是未来电动汽车充电设施的发展趋势。2）机械充电方式有如下四个优点：从车主角度来看，更换充满电的蓄电池，更换已经耗尽的蓄电池，有利于提高车辆使用效率，同时，也提高了车主的方便性和快捷性；从配电网角度来看，更换下来的蓄电池可以利用低谷时段进行充电，减少电动汽车在用电高峰时充电对电网造成负担，同时，降低了充电成本，提高了车辆运行经济

38、性；从另一角度分析可知，此充电方式解决了充电时间乃至蓄存电荷量、电池质量、续驶里程长及价格等难题；由于电池的更换、充电和维护工作是由专业人员完成，可以及时发现电池组中电池的问题，进行维修工作，对于电池的维护工作将具有积极意义，电池组放电深度的降低也将有利于提高电池的寿命。3） 机械充电方式现状所面临的问题： 由于现在市场上还没有一个较为系统化的运作模式，因此政府部门及相关部门要出台相关的文件，将其各部分系统化、标准化，如同此充电方式的电池与电动汽车要达到标准化；电动汽车的设计及改进要有一定的标准模式、充电站的建设要适应当地未来规划发展、以及电池的流通也需要专业人员来管理。4）机械充电站的规模

39、小型机械充电站可以结合常规充电站建设同时考虑，可以根据需要选择更大容量的变压器；中型机械充电站一般以5080组充电电池同时充电；大型机械充电站一般以80100组充电电池同时充电，配置一个大型机械充电站，主要适用于出租车行业或电池租赁行业，一天不间断可以完成对400组电池的充电。 5）充电站电力配套的典型配置 a.方案（中型机械充电站）配电站2路20kv电缆进线（配套:yjv22-3*300电缆），2台1000kva变压器，14路380v出线（配套:yjv22-3*240电缆、14回路）。 b.方案（大型机械充电站）配电站2路20kv电缆进线（配套:yjv22-3*300电缆），2台1600kv

40、a变压器，14路380v出线（配套:yjv22-3*240电缆、14回路）。（4） 便携式充电 1）别墅具备三相四线表计，独立的停车库，可利用已有的住宅供电设施，从住宅配电箱专门放一路的线路至车库的专用插座，来提供便携式充电电源。2） 一般住宅具有固定的集中停车库，一般要求地下停车场（充电安全考虑），可以利用小区原有的供电配套设施进行改造，必须根据小区已有的负荷容量来考虑，包括谷电的负荷。具体方案应根据小区的供电设施、方案以及小区的建筑环境具体来确定。（5） 充电桩的慢速充电充电桩的慢速充电方式具有占地省、投资小、易安装、免维护等优点，但充电时间相对较长，一般为712小时。充电桩的布置一般在居

41、民小区、超市、高校周边等等地方，充电桩采用交流220v供电，容量不宜大于3kw，可以统一由供电公司装设计量计费系统，也经供电公司同意后，由小区物业、超市管理部门、高校后期部等相关部门代收费用。以上这五种充电方式，都应配置完整的供配电系统、充电系统、监控系统、计量收费系统，虽然各种方式都有自己的优点及适用范围，但也有存在些需改善的地方。而我们在实际的应用中，可以将这五种充电方式方法进行有效的结合，取之所长，以达到我们出行的要求。虽然如此，但现状较多方面技术还未成熟，对于运营和管理将带来一定的难度，如出行时，电池的实际放电能满足往返需求，则不需要中途充电，但电池容量不能满足要求，而时间允许时，可进

42、行短暂的快速充电，如比较紧时，还可选择更换电池，而在这个过程中，存在几个问题，现市场上供应的电池的容量是否得到提升、主干路上是否设有应急的维修店、充电站的布局是否合理、是否设有应急外送更换电池服务等等。2.1.5 充电站规模分级（1） 一级充电站动力蓄电池存储能力不小于6800kwh，或单路配电容量不小于5000kva的充电站。该站一般可以每日提供200台次以上大中型商用车的电池更换或充电服务，或可以提供500台次以上乘用车的电池更换或充电服务。（2）二级充电站动力蓄电池存储能力不小于3400kwh，但小于6800kwh，或单路配电容量不小于3000kva，但小于5000kva的充电站。该站一

43、般可以日提供100-200台次大中型商用车的电池更换或充电服务，或可以提供200-500台次乘用车的电池更换或充电服务。（3） 三级充电站动力蓄电池存储能力不小于1700kwh，但小于3400kwh，或单路配电容量不小于1000kva的充电站。该站一般可以日提供40-100台次大中型商用车的电池更换或充电服务，或可以提供100-200台次乘用车的电池更换或充电服务。（4） 四级充电站动力蓄电池存储能力小于1700kwh或单路配电容量小于1000kva的充电站。该站一般可以日提供40台次以下大中型商用车的电池更换或充电服务，或可以提供100台次以下乘用车的电池更换或充电服务。具体等级划分见表2-

44、1所示表2-1 充电站等级划分充电站等级一级二级三级四级电池存蓄量kwh68003400-68001700-34001700单路配电容量kva50003000-50001000500200-500100-2001002.2电动汽车充电站对配电网的影响在对充电站的规划过程中充分考虑电动汽车的充电负荷给电网带来的影响是很有必要的，比如充电负荷的增加需要新增变压器、新建或更换配电线路等带来的配电网改造升级的费用在充电站的规划过程中都是需要综合考虑。另外，充电站内的非线性负荷会给电网带来很大的谐波污染，如果不能得到有效治理将会对电能质量产生很大的影响。所以，充电站建设而需加装的谐波质量设备的费用也是不

45、容忽视的。2.2.1 充电站对配电网的影响 电动汽车充电会给配电网带来哪些问题？局部地区的负荷紧张以及配电网局部过负荷问题在很大程度上是因为自然状态下电动汽车的聚集性充电造成的；大量电动汽车在负荷高峰时段或非高峰时段的某一时段内同时充电都会使配电网的负担加重。如果用户在电网用电低谷时对电动汽车充电，就可以减小峰谷差，提高设备的利用率。如果用户在电网用电高峰时对电动汽车蓄电池充电，不但不能对电网负荷起调整作用，反而增加电网负荷，对电网经济运行产生危害，如充电负荷会使电力系统过载，降低电网的使用效率。所以在电动汽车普及过程中应对电动汽车使用者进行正确引导，是非常之必要的。因此：文献15给出了2种可

46、行的充电协调方法：分布协调和集中协调。分布协调即是指在充电站的总充电负荷不超过一定限制时，尽可能使每辆电动汽车的充电电流达到最大，从而减少充电时间。而集中协调是指利用计算机智能控制每辆电动汽车动力电池的充电起始时刻、充电电流大小以及充电时长，防止总电流超载。具体见图2-3所示。图2-3 集中协调控制示意图2.2.2充电站对电网的谐波污染目前，电动汽车充电对电网的影响主要体现在充电站和充电桩对电网的影响。因为充电桩布局相对分散且容量较小，所以其对电网影响也较小，而充电站一般配置有多台充电机及其他充电设备，对电网的影响较大。充电站内的大量充电设备是非线性负载，接入电网会产生一定的谐波污染。充电站的

47、规模决定若某个节点对电网影响的大小，而充电站的布点则涉及多个节点对电网的影响。所以充电站的选址及定容需充分考虑本区域的配电网现状以及电动汽车的发展趋势。（1） 谐波的危害 1）影响测量仪表准确性以固定频率50hz校准标定的传统的测量仪表，对频率的变化反应不灵敏，谐波电流及电压会使电流表、电压表、功率表和能耗表等测定的电流、电压、功率和能耗不准确。2） 易对大容量电容器构成危害在供电系统中，常常为改善线路的功率因数装设大容量的电容器，而过量的谐波电流可能会对这些电容器造成损坏。3） 负荷加重使线路过热当电力系统为三相四线时，零线中流过去3倍的谐波电流会致线路过载而出现发热现象。而且，发生在中性点

48、的普通模式噪音问题将会影响线电压。在三角形接线方式下，通过供电变压器的谐波电流会因在三角形内部循环流动，而使导线过热。4） 继电保护装置误动作谐波电流及谐波电压会使过电流、过电压和欠电压等保护装置误动作，甚至跳闸。（2） 谐波污染的治理1）新型充电设备的推广应用由pwm整流和高频隔离dc/dc变换器组成新式充电设备整流测采用pwm技术，具有功率因数高，谐波电流小，电流总畸变率低（可低于5%）的优点。这种充电设备接入电网不需要加装谐波治理装置便可使用。在未来需降低成本高，进一步完善工作性能。2） 装设滤波器无源型交流滤波器常与充电站负荷并联工作，这种滤波器通常是电容器、电抗器和电阻器组合而成的滤

49、波装置，不但具有滤波作用而且有无功补偿和调节电压的作用。在设计lc的容量时既要满足吸收谐波电流的要求又要避免无功的过补偿。充电机负荷特性变化快，有时难以兼顾滤波、无功补偿、调压等要求，无源滤波技术将不能满足全部要求。这时可考虑采用有源滤波技术，其补偿容量的选择要经过科学的计算。充电站在进行规划设计时需要进行必要的测试，因为电容补偿装置安装在充电站接入点附近就有可能引发5、7次谐波，所以可以考虑改造处于充电站接入点附近的电容器支路。3） 协调每个充电站充电器数量如果每个充电设备产生的谐波电流的相位角不同，就有可能出现谐波补偿甚至谐波抵消。在大型充电站内充电设备的类型及数目越多，越容易出现充电站内谐电流出现谐波补偿的现象。总之，要处理好谐波污染问题就要严格执行国家标准，从总体上控制电网的谐波水平； 增加换流装置的相数增装无功补偿装置，提高系统承受谐波的能力。加装滤波装置，对谐波污染可采用就地治理的办法，在充电站就地完成谐波治理工作；采用新型的充电设备。2.3本章小结本章介绍了充电站的主要构成、功能定位及施工原则，然后分析了常规充电、快速充电、机械充电及便携式充电四种主要充电模式的适用范围以及配置。接着，根据