充换电站苏沪杭城际互联方案和工程难点

寇英刚 ，许庆强 ，金胜利 ，江 明

(1.江苏省电力公司，江苏 南京 210024；2.无锡供电公司，江苏 无锡 214000；3.南京供电公司，江苏 南京 210012)

电动汽车具有显著的节能减排和环保优势，发展电动汽车已成为世界各国的共识[1-4]。为保障国家能源安全，减少对石油进口的依赖，我国政府出台了多项鼓励政策，全力推动电动汽车产业发展。国家电网公司积极响应国家号召，把推动电动汽车发展作为贯彻国家能源战略、落实节能减排政策和履行社会责任的重大战略举措。截至2011年底，国家电网公司已建成投运200多座充换电站和13000余台交流充电桩，使我国成为世界上投运充换电设施数量最多的国家。

受电池容量的限制，电动汽车无法满足长距离行驶和跨省跨市互联运行的需要，制约了电动汽车的推广应用和节能减排宣传效果[5]。为了能实现电动汽车在城际间的互联互通运行，国家电网公司在2011年初开始在苏沪杭（苏州-上海-杭州）高速公路服务区部署建设充换电站，作为我国首个跨省互联试点工程，也为长三角地区电动汽车充换电服务网络建设打下坚实基础。

1 工程总体情况

苏沪杭电动汽车城际互联示范工程涉及苏州、上海和杭州间3条高速公路、5个服务区的9座电动汽车充换电站。

1.1 苏沪城际高速充换电站布点

苏州与上海间的主要互联通道为沪宁高速，该互联通道的互联点选在阳澄湖服务区。阳澄湖的南服务区和北服务区相互贯通，且北服务区占地面积大、人流量多、设施齐全，故本互联点选择在北服务区建设1座充换电站。为配合苏沪电动汽车互联运行的需求，上海将建设嘉定充换电站，苏州则已建成了邓蔚路充换电站，阳澄湖服务区和苏州、上海充换电站之间的距离如图1所示。

图1 阳澄湖服务区与苏州及上海的距离示意图

1.2 沪杭城际高速充换电站布点

上海与杭州间的主要互联通道为沪杭高速，该通道的互联点分别为嘉兴服务区和枫泾服务区，每个服务区各建设1对（2座）充换电站。

为配合沪杭电动汽车互联运行的需求，上海还计划建设闵行充换电站，杭州计划建设石桥充换电站，两服务区和上海、杭州之间的距离如图2所示。

图2 服务区与上海及杭州的距离示意图

1.3 苏杭城际高速充换电站布点

苏州与杭州间主要的互联通道为常台高速,该通道的互联点分别为白洋湖服务区和新塍服务区，每个服务区各建设1对（2座）充换电站，两服务区和苏州、杭州之间的距离如图3所示。

图3 服务区与苏州及杭州的距离示意图

国家电网公司统一部署的2011年整个苏沪杭电动汽车城际互联示范工程布点如图4所示，图中黑色圆点为每座充换电站。

图4 苏沪杭城际互联充换电站布点图

1.4 服务对象和规模

从国内电动汽车应用情况来看，电动商用车均在半径较小的区域范围内示范运行，短期内如要实现城际互联存在换电次数较多、站点占地面积大、运营模式复杂等困难。另外，在国网系统现有的充换电服务网络中，针对电动乘用车的充换电设施技术较为成熟，并且已经有了商业化运营基础。

综合考虑上述因素，按照国家电网公司“换电为主、插充为辅”的运营模式，结合目前高速公路服务区用地面积及现场沟通情况，确定苏沪杭城际互联充换电站以满足后备箱换电模式电动乘用车的换电需求为主，后续再根据实际需求情况，扩展为适用于多种车型的充换电站。示范工程建成后，短期内在苏沪杭高速公路服务区充换电需求的电动汽车数量较少，每座站的设计服务能力为50辆/天,并预留扩充空间。

2 充换电站建设方案

江苏区域内3座高速公路服务区充换电站具有相同的建设规模和设备配置，以阳澄湖服务区充换电站为例进行介绍。

2.1 土建

充换电站综合用房为单层建筑，建筑面积约200 m2，包含设备区、营业室、监控室和换电工位，站外行车道借用高速公路服务区内部道路。综合用房体型规整，造型简洁大方，房外立面采用国网标识的白、绿两色为主色调，简洁而又富有变化。

供水采用城市自来水，从服务区给水管网上接入，排水采用分流制排水系统，雨水用污水道收集后排出，生活污水经化粪池处理后排入高速公路服务区污水管道。站内建筑楼顶及主罩棚顶设避雷带作为防雷保护，并在10kV进线上安装避雷器。站内各配电装置室、设备室均设置移动式化学灭火器，电缆敷设采用防火和阻止延燃措施设计。

2.2 配电系统

充换电站采用10kV单电源供电，单母线接线方式，配置1台250kV·A箱式变压器，放置在充换电站旁的绿化带内。高压柜采用全充气环网开关柜，额定电流为630 A，分断能力为20 kA。0.4kV侧配置有源滤波设备一套,以消除电池充电过程中产生的谐波。

2.3 充换电系统

充换电站内配置2个电池仓，每个电池仓含20箱电池，满足电动汽车动力电池存放、运输的需求。站内同时配置2个充电机仓，每个充电机仓含4 kW分箱式充电机20台，用于对电池仓内的整箱电池进行充电。换电部分配置半自动换电设备1套，换电手推小车2辆。

2.4 监控系统

全站设置监控系统一套，主要包括：充换电监控系统、配电监控系统、安防系统及通信管理机等[6-9]。

2.4.1 充换电监控系统

实现对充电仓充电设备、电池箱库存以及更换电池等情况进行监控。充电仓充电设备监控信息包括该站所有模块充电机的运行数据：充电模式、运行状态、输出电压、输出电流、输出有功功率、连接的充电电池组中最高的温度、电池总电压等。充电架和充电仓的监控系统图如图5和图6所示。

图6 充电仓监控系统图

2.4.2 配电监控系统

配置配电监控系统一套，负责实现充换电站配电系统的保护与测控功能，通过通信管理机与充换电站监控后台实现双向数据交换。配电设备监控界面如图7所示。

图7 配电设备监控图

2.4.3 安防系统

全站设置一套由视频监控实现的综合安全防范系统（包括消防、门禁和周界安全监控），通过通信管理机来获取配电监控系统及充电机的相关告警信息，用以完成视频联动监控。安防系统监控图如图8所示。

图8 安防系统监控图

2.4.4 通信管理机

配置通信管理机一套，负责配电监控系统、充换电站后台监控、安防系统、计量计费系统及充电机之间的数据交换；负责向安防系统转发报警信号实现视频监控联动；负责向充换电站上级监控系统转发本站相关信息。

2.4.5 对时系统

在视频监控柜上配置GPS对时系统一套，以满足站内监控系统的对时要求。

3 互联工程难点

通过对江苏高速公路服务区充换电站的项目前期、土建施工和建设运营情况进行总结，主要遇到下述难题：

（1）建站用地紧张。高速公路服务区土地所有权归国家所有，高速公路管理方只有若干年的土地使用权，所以只能以租赁方式获得建站土地。另外，高速公路服务区的整体规划中没有充换电站建设计划，且现有大部分服务区的空余土地较少，获取建站用地有较大难度。

（2）场地租金贵。高速公路服务区内部现有的加油站、超市、商铺等营业场所都是商业用途，土地租金非常昂贵。电动汽车充换电站在运营初期是为了响应国家的节能减排号召，倡导绿色社会，具有明显的公益性质，按照商业用途租赁土地则费用过高。

（3）充换电站运营。高速公路的服务区充换电站建成后，配套的电动汽车智能充换电服务网络运营管理系统需同步建设到位。该系统必须具备客户服务管理、计量计费、收费账务、跨区域结算、资产管理等功能，以实现城际互联充换电站的统一监控和运营。

（4）电池资产管理。 江苏、上海和浙江均在充换电站内配置一定数量的动力电池。电池资产归属主体不同，需要解决不同区域、不同省市之间电池资产的相互流通与清分结算问题，为国网系统同网、同质、同价的电动汽车充换电标准化服务奠定基础。

4 结束语

国家电网公司在电动汽车充换电服务网络建设的规划、标准、设备研制、商业模式研究、示范工程等方面均已走在国内外前列。

苏沪杭城际间电动汽车智能充换电服务网络在全世界尚属首次，该工程所涉及上海、苏州和杭州间3条高速公路5个服务区、9座充换电站。工程投运后，电动乘用车可在苏沪杭三地跨城际运行，对后续更大范围的长三角地区电动汽车城际互联建设起到重要的示范效应和引导作用。

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