新能源的充电桩供配电设计与运营管理对策研究

新能源的充电桩供配电设计与运营管理对策研究

刘承志

四川华蓥四方电力有限责任公司

摘要：近年来，我国的新能源汽车行业有了很大进展，对充电桩的应用也越来越广泛。碳达峰、碳中和以及促进消费、提振经济双重战略目标下，近年国家层面陆续出台促进充电基础设施建设和使用等配套政策，进一步完善交通能源基础设施发展环境。本文首先分析新能源汽车的发展瓶颈，其次探讨基于新能源的充电桩供配电设计，最后就充电桩运营管理对策进行研究，在保证安全可靠的前提下实现绿色节能的目标。

关键词：新能源；充电桩；供配电设计；供配电管理

引言

随着绿色经济和双碳政策的落实，新能源汽车逐渐步入大众视野。作为与新能源汽车相配套的基础设施，新能源汽车充电桩同样是新基建的七大核心产业之一，对推动整体新能源产业的发展具有不可忽视的作用。我国现阶段已经拥有大量的充电桩，但是伴随新能源汽车保有量的上升，现有的充电桩不足以满足相关用户的需求，同时充电桩又是新能源汽车市场化和规模化发展过程中必不可少的重要内容，因而对新能源汽车充电桩的探索和研究具有相当重要的理论意义与现实价值。

1新能源汽车的发展瓶颈

从目前的新能源汽车发展上能看出，新能源汽车所存在的问题可以分为三点，分别是充电难、充电慢和维护难，充电难是指目前所具备的充电桩数量与新能源汽车数量不匹配，车桩比为2.6∶1，公共充电桩大约为1600000台，市场上所具备的充电桩约为4000000条。充电慢是指现有的自用充电桩往往都为7kW，公共充电桩一般在20至60kW，缺少120kW的直流充电，导致车辆所需要停留的时间过长。维护难在于充电桩的故障率较高，需要在后期支出一定的维护成本。在这种情况下，为解决充电慢的问题，高压快充技术成为未来发展的关键。从实际技术应用上能看出，提高充电电流或者提高充电电压是能解决充电慢的重要方法，充电电流的提升针对热管理要求较高，同时在推广上也有着较大的难度。充电电压的提升，不仅能减少质量，还能节约空间，能进一步实现快速充电，因此，在未来发展上以提高充电电压为基础的高压快充技术成为重要发展形势。与此同时，应用新技术来升级充电桩也是关键，比如利用技术来强化管理能源，完善监控，能将充电桩、汽车和运营商三个方面的数据进一步整合，能实现桩与桩之间的有效管理。通过利用大数据方式来匹配车主和充电桩资源，能确保新能源汽车车主有效的找到充电桩，便于合理利用，提高充电桩的利用率。

2基于新能源的充电桩供配电设计

2.1电气节能设计要点

首先，根据供电条件电压等级供应将设定为10ｋＶ，以减少供电线路电能损耗。通过合理的负荷管理，可以避免过载和能耗浪费。在设计中，需要对不同用电设备的负荷进行评估和平衡，确保系统运行在最佳工作状态。其次，将配置无功补偿装置，用于低压电路，以提高功率因数至0.95以上。同时选择环保型变压器，具备低损耗和节能特性。在电缆敷设时，采用合适的线径和合理的敷设方式，可以降低电能损耗。此外，将采用高效节能型电动机，并通过动态节流仪实现变频控制，以降低能耗。在电梯方面应用群控技术，提高其节能效果。为减小谐波危害，引入有源滤波装置。照明方面，将采用光效较高的ＬＥＤ灯具，并配备集中控制的智能灯控系统。

2.2因地制宜加强充电桩建设

新能源汽车亟待解决的问题就是充电桩，充电桩分布不均的情况，需要充电桩供应商在投放的策略上做出一定的调整，焦点并不一定是聚焦于放在一线城市，也可以分散部分中心到在二三线城市投放。但正是因如此，此类市场并未完全打开，此时充电桩经销商进入市场加大投放，定会最大程度上推动新能源汽车购买的消费市场，实现新能源汽车和充电桩基础设施市场的双赢。

2.3技术风险

（1）充电桩技术更新迭代风险。充电桩技术更新迭代、标准变化，可能增加设备更换或运维成本。对策：建设选桩时，在成本控制范围内尽量选择新一代设备。（2）电力供应不稳定风险。用电高峰冲击或电网配置不合理。对策：设计阶段，充分考虑充电功率，做好配电系统设计；施工报建阶段，做好与电力部门沟通，协调区域电力供应。

2.4低压配电系统设计

本项目一级负荷采用两路独立电源供电，对于消防设备、客梯和排污泵等重要负荷，采用了两路独立电源及柴油发电机供电，以保证其正常运行。其次，在一级负荷中，特别重要的负荷采用了两路独立电源、柴油发电机及末端ＵＰＳ供电，以提供额外的保障。通过合理的负荷规划和优化管理，避免负荷过大或不平衡的情况，减少不必要的能量损耗。可以通过对负荷进行分类、分时段管理和需求侧管理等手段，实现能量的高效利用。变压器低压侧采用了单母线分段的接线方式，并在中间设置了联络开关。这样可以在需要时对某一段进行隔离，不影响其他部分的供电。同时，母联开关实现了自动投入功能，当一台变压器无法正常供电时，可以由另一台变压器为重要负荷提供电力支持。应急备用电源方面，选择了0.4ｋＶ柴油发电机组，以应对突发情况下的电力需求。市政电源和柴油发电机组通过自动切换开关分别向应急母线段和备用母线段供电，确保在市电中断时能够及时切换至备用电源。对电能质量进行有效的控制和管理，可以减少电能在输送过程中的损耗和浪费。在配电线路布置方面，普通设备配电干线采用了阻燃型低烟无卤电力电缆，并沿电缆桥架敷设配出，而消防配电电缆与普通配电电缆则分别敷设在竖井两端，共用电气竖井，但不共用桥架。通过采用上述节能方法和设计方案，低压配电系统能够在保证供电可靠性的同时，提高能源利用效率，减少能源浪费，达到节能的目的。这样不仅可以降低运行成本，还有利于环境保护和可持续发展。

3充电桩运营管理对策

（1）构建一体化服务体系。从实际情况入手来加强服务，为车主、企业和部门等提供综合服务。在构建一体化服务体系时，可以以当地的管理部门为基础，设置控制中心，然后将充电桩连接在一起，加强运营与管理，构建一体化管理服务网络。迎合时代发展应用信息化技术，建设数据库，确保数据库的实时更新，在服务体系中有充电桩、用户、账户和汽车等多方面要素，让用户能及时明确充电桩的位置，提高服务质量。（2）增强车主意识。在实际管理中，应增强车主的自身安全意识，减少事故的发生。充电桩的安装和生产企业可以从实际出发，根据充电桩在使用时的注意事项来设置活动，也可以在车主充电时为其提供视频学习，便于提高车主正确使用充电桩意识，减少事故发生。同时，还应能将责任落到实处，针对充电桩的使用单位和负责单位都应明确责任，并签署合同，以此规范充电桩的安全使用要求和责任，提高使用人员自身的责任感，规范充电桩的使用方法。

结语

综上所述，通过本文的节能方法应用分析显示，在供配电线路设计中，采用节能设计可以通过多种方式实现。积极布局新能源车充电桩业务，有利于基建企业产业升级转型和可持续发展，但在目前激烈竞争行情下市场机会和风险并存。提出充电桩行业投资要点和风险对策建议，可为交通基建企业投资决策提供参考。

参考文献

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