分布式能源站电动汽车充电站配电设计

一、引言

在全球倡导绿色出行、推动能源转型的大背景下，电动汽车凭借零排放、低噪音等显著优势，成为汽车产业发展的重要方向，其市场保有量持续攀升。这一趋势使得电动汽车充电需求急剧增长，建设与之相匹配的充电站成为保障电动汽车产业健康发展的关键环节。

分布式能源站作为一种新型能源供应模式，能够就地开发利用可再生能源，实现能源的梯级利用和高效转换，具有能源利用效率高、环境友好等突出特点。将电动汽车充电站与分布式能源站有机结合，不仅可以充分利用分布式能源站的清洁能源为电动汽车充电，减少对传统电网的依赖和化石能源的消耗，还能实现能源的综合优化配置，提高能源系统的整体运行效率和可靠性。

而配电设计作为充电站建设中的核心环节，直接关系到充电站的供电质量、安全性和经济性。科学合理的配电设计能够确保充电站在各种运行工况下稳定可靠地供电，满足不同类型电动汽车的充电需求，同时降低建设成本和运行能耗。因此，深入研究分布式能源站电动汽车充电站的配电设计技术具有重要的现实意义。本报告将围绕这一主题，对充电方式及规模选择、负荷等级划分以及配电系统设计等关键技术问题进行详细探讨。

二、充电方式及规模的选择

电动汽车充电方式主要有交流充电和直流充电两种。交流充电采用常规充电模式，充电功率相对较小，充电时间较长，一般适用于小型乘用车在夜间长时间停放时的充电，其设备成本较低，对电网冲击小。直流充电则为快速充电模式，能够在较短时间内为电动汽车补充大量电能，满足紧急出行需求，但充电功率大，设备成本高，对电网要求也更为严格。

充电站规模的选择需综合考虑多方面因素。首先是所在区域的电动汽车保有量及增长趋势，通过对当地交通数据、政策导向等分析，预测未来一段时间内电动汽车的数量，以此为基础确定充电站的基本服务能力。其次，周边土地资源情况也至关重要，充足的土地可保障充电站建设足够的充电车位以及配套设施。此外，电网接入条件也是关键因素，要确保电网能够提供稳定的电力供应，满足充电站不同规模下的用电需求。综合考虑这些因素，合理规划充电站规模，既能满足当前需求，又具备一定的前瞻性以适应未来发展。

三、充电站负荷等级划分

充电站负荷等级的划分依据其对供电可靠性的要求以及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度。对于大型分布式能源站电动汽车充电站，若其服务于公共交通枢纽、重要商业区域等，一旦停电将造成严重的交通混乱和重大经济损失，应划分为一级负荷。这类充电站需配置两路独立电源供电，当一路电源发生故障时，另一路电源能迅速投入，确保充电站持续运行。

对于一般性的社区充电站或小型商业充电站，中断供电对正常生产生活影响相对较小，可划分为二级负荷。二级负荷充电站宜由两回线路供电，在条件受限时，也可采用一回专用架空线路或电缆供电，以提高供电可靠性。而一些临时性的、规模较小的充电点，可视为三级负荷，对供电电源无特殊要求，可采用单电源供电。准确划分负荷等级，有助于合理配置供电设备和制定相应的供电方案，保障充电站安全稳定运行。

四、充电站配电系统设计

4.1 负荷计算

负荷计算是充电站配电系统设计的基础，准确计算负荷有助于合理选择变压器容量、导线截面等设备参数。充电站负荷主要包括充电设备负荷、照明负荷、动力负荷等。充电设备负荷根据充电方式、充电功率以及同时系数进行计算。对于交流充电设备，由于其充电时间较长且分散使用，同时系数相对较小；而直流充电设备功率大且可能集中使用，同时系数较大。照明负荷可根据充电站的建筑面积和照明标准进行估算，动力负荷则包括空调、通风设备等功率。

在计算过程中，需充分考虑不同类型负荷的同时使用情况，采用合适的需要系数法或二项式系数法进行计算。通过详细准确的负荷计算，确定充电站的总计算负荷，为后续设备选型和配电系统设计提供可靠依据，避免设备容量过大造成浪费或容量不足影响充电站正常运行。

4.2 充电站配电系统电压选择

充电站配电系统电压选择需综合考虑充电设备需求、电网供电条件以及经济性等因素。目前，电动汽车充电设备输入电压主要有 220V 单相交流、380V三相交流以及更高电压等级的直流。对于小型交流充电桩，通常采用 220V 单相交流供电，可直接从民用电网获取电源，建设成本较低，适用于家庭、小区等场所。

而对于大型直流快充设备以及集中式交流充电站，为满足大功率充电需求，多采用 380V 三相交流供电。380V 电压等级能够提供较大的功率传输能力，减少线路损耗，同时与现有工业电网兼容性好，便于接入。在一些对充电速度要求极高、规模较大的充电站，还可考虑采用更高电压等级的直流供电系统，如750V 或 1000V 直流，进一步提高充电效率，但需配套相应的升压变压器和高压配电设备，建设成本和运行维护难度也会相应增加。因此，在选择配电系统电压时，需综合权衡各方面因素，选择最适合的电压等级。

4.3 继电保护及安全自动装置

继电保护及安全自动装置是保障充电站配电系统安全运行的重要防线。继电保护装置能够在电力系统发生故障或异常运行时，迅速、准确地切除故障设备，隔离故障区域，防止故障扩大，保障非故障部分的正常运行。对于充电站的变压器、线路等关键设备，需配置完善的继电保护装置，如电流保护、电压保护、差动保护等。电流保护可根据电流大小判断设备是否过载或短路，及时动作切断电路；电压保护则用于监测电压异常情况，防止设备因电压过高或过低而损坏；差动保护主要用于变压器等设备，通过比较设备两端电流差值来检测内部故障。

安全自动装置则可在电力系统出现异常情况时，自动采取措施调整系统运行方式，维持系统稳定。例如，自动重合闸装置可在线路瞬时故障跳闸后，自动重新合闸，恢复供电，提高供电可靠性；备用电源自动投入装置则在一路电源故障时，自动将备用电源投入使用，确保充电站重要负荷不间断供电。通过合理配置继电保护及安全自动装置，并定期进行校验和维护，可有效提高充电站配电系统的安全性和可靠性，保障充电站稳定运行。

五、结论

分布式能源站电动汽车充电站配电设计是一个复杂的系统工程，涉及充电方式及规模选择、负荷等级划分、负荷计算、电压选择以及继电保护与安全自动装置等多个关键环节。在设计过程中，需充分考虑各方面因素，遵循相关标准和规范，进行科学合理的设计。通过准确选择充电方式和规模，合理划分负荷等级，精确计算负荷，选择合适的配电系统电压，并配置完善的继电保护及安全自动装置，可确保充电站配电系统安全、可靠、经济运行，为电动汽车产业的发展提供有力支持，推动能源的可持续发展与转型。未来，随着电动汽车技术的不断进步和分布式能源的广泛应用，充电站配电设计也将不断优化和完善，以适应新的发展需求。

参考文献：

[1]  基于 5G 通信技术的分布式能源调度系统设计 . 谢冰 ; 孙明宇 . 电气技术与经济 ,2025(06)

[2] 智慧零碳园区分布式能源发展的策略. 何靖伟; 袁和礼; 陈煜珏; 王鸿 . 农电管理 ,2024(12)

[3] 新型电力系统分布式能源管理平台的建设及应用. 周娟; 苏俊文. 大众用电 ,2025(02)

作者简介：刘欣俊，男，1993.7.31，学历：研究生，籍贯：人，目前职称：工程师，研究方向：机电工程