高校校園電動汽車充電設施建設方案研究

趙麗坤 李澤江

（北方工業大學土木工程學院，中國 北京 100144）

0 緒論

發展新能源汽車（主要指純電動汽車）是解決國家能源安全、治理空氣污染、推動產業升級的重要途徑。北京2013年公布了“北京市空氣清潔行動計劃”，發展新能源汽車成為該行動的重要舉措之一。

當前北京市私人領域新能源汽車推進速度與期望有較大差距，充電設施不足是制約新能源汽車發展的重要因素。公共場所充電設施件事是減少消費者“里程困擾”的必不可少設施。從國內外經驗看，公共場所純電動汽車基礎設施建設與商業運作模式仍處于探索階段，如何吸引基礎設施投資者的參與，做好公共充電設施的規劃建設，需要科學的分析和研究。

本項目針對充電設施的現實緊迫問題開展針對性研究，結合北京高校實際情況，結合電動汽車充電模式的具體特點，提出一套完整的北京高校校園充電樁建設方案。

1 電動汽車充電設施及其發展現狀

近年來，我國北京、上海、天津、杭州、南京、深圳等城市相繼開展電動汽車充電站的建設工作。但目前已建、在建的電動汽車充電設施大多為示范性的充電站（樁），仍未實現規模化商業運營。電動汽車充換電站的建設具有很大的市場潛力，目前我國新能源汽車年銷量逐年增長，從2009年的1000 輛增長到2015年467000 輛。保有量預測發展勢如破竹，逐年快速增長，為我國電動汽車充電樁建設打下良好基礎。

2 高校校園電動汽車充電設施建設模式分析

2.1 北京高校電動汽車充電設施建設現狀分析

2013年9月，北京市科委宣布，清華大學、北京理工大學、北京交通大學三所高校將設立電動汽車租賃點，共計推出100 輛電動汽車，供師生租賃。其中清華大學有50 輛電動汽車，北京理工大學有30 輛，北京交通大學有20 輛。為了電動汽車能及時充電，三所校園內共安裝50 余根充電樁，每根充電樁可同時為兩輛電動車充電。其中，清華大學有25 根充電樁，建設在清華大學科技院內；北京理工大學有16 根充電樁，位于該校新信息樓東側空地；北京交通大學有10 根充電樁，位于該校電氣工程樓樓下。

目前，本市有4500 多輛電動汽車，主要集中于環衛、出租車公司等領域，未來這些領域中的充電樁也有望對私家電動車開放，推廣新能源汽車的使用。

2.1.1 北京理工大學

北京理工大學共有16 根充電樁，2 根一體式充電樁，（一體式充電樁解釋于下文）14 根交流充電樁（交流充電樁解釋于下文）。都配有小頂棚，保護充電設施免受天氣影響。

建設位于該校新信息樓東側空地，與魏公村路相隔。是電動北京贊助。建設相對規整，2 排建設，2 排停車充電。由于14個交流充電樁每個有兩個充電口，可同時滿足2 輛電動汽車充電，所以每個充電樁建設在兩個停車坪頂頭之間（如上圖）。每個車位配有停車安全杠，以保護充電樁。

2.1.2 北京交通大學

北京交通大學有11 根充電樁，2 根一體式充電樁，9 根交流充電樁，位于該校電氣工程樓樓下。

交流充電樁每個有兩個充電口，可同時滿足2 輛電動汽車充電，所以每個充電樁建設在兩個停車位頂頭之間，每個充電樁沒有配備保護設施，但每個車位配有停車安全杠，以保護充電樁。

2.1.3 清華大學

清華大學有25 根充電樁，建設在清華大學科技院內，清華園電動汽車交、直流充電站作為智能服務平臺第一個正式上線運行的示范站點完成了最后的調試工作。目前，智能服務平臺已經實現上線運行，國網北京電科院全面開展充電樁的升級改造工作，并先期在清華科技園充電站開展示范運營。

清華大學是最早開始校園充電樁建設的一所高校，其在科技園建設的充電樁設備完善，高效，不僅為校內的電動汽車充電，同時方便外來車輛，快速、便捷。

2.2 電動汽車充電設施建設系統及關鍵因素分析

2.2.1 電動汽車充電設施建設系統

電動汽車充電設施建設模式種類繁多，無論哪種模式，其相應的系統配置大體相同，所以在分析電動汽車充電設施建設模式之前，首先需要了解充電設施系統的具體構成。具體如圖1 所示：

圖1 電動汽車充電設施建設系統

（1）配電系統。配電系統是充電設施建設電力源泉，它能為充電站提供所需的電源，不僅給充電機提供電能，而且要滿足照明、控制設備的用電需求，內部建有變配電所有設備、配電監控系統、相關的控制和補償設備。

（2）充電系統。充電系統是充電設施建設的核心部分，主要完成給電動汽車充電功能。充電系統又可以細分為常規充電（慢速充電）、快速充電和機械充電（快速充電）三種充電方式。

（3）監控系統。監控系統用于監控整個充電站的安全運行情況，并完成管理情況的報表打印與監控信息儲存等流程。

（4）標示系統。標示是指充電站一些基礎的指示信息，如警示牌、安全信號燈，警鈴，“安全通道”或“安全出口”標示牌等。標示系統是充電設施建設不可或缺的一部分，是維護其安全性和便捷性的重要系統。

2.2.2 電動汽車充電設施建設關鍵影響因素

電動汽車充電樁建設就像建筑項目工程建設一樣，影響其建設因素頗多，需考慮周全方能使充電樁正常供給運營。影響電動汽車充電設施建設關鍵因素有：充電設施建設環境、充電設施建設成本和充電設施建設安全。

（1）充電設施建設環境。充電設施建設環境因素對充電樁建設影響很大，影響環境分為自然環境和建設環境。自然環境要求充電樁建設工作溫度要求-40℃～+70℃，相對濕度5%～95%，海拔高度≤1000m；特殊地區使用時，根據當地環境條件在訂貨時指定。

建設環境包括建設面積是否允許充電樁建設。再有應考量電動汽車的保有量，在校園建設時，需考慮學校電動汽車的擁有輛，杜絕一輛電動車都沒有而充電樁建設繁多，造成供過于求的現象，此現象是對充電設備的浪，充電樁建設要考慮這方面的環境因素。

（2）充電設施建設成本。建設成本是影響充電樁設施建設的有一大因素，充電樁雖然快速發展，但在市面上還不是很普遍，缺乏明晰的商業模式支撐，充電基礎設施建設和運營成本極高，充電接口標準的不統一難題，這些都是擺在充電樁建設者眼前的荊棘。但學校是否愿意考慮投入大量資金建設充電樁，這取決于充電樁的建設成本本，通過前文對高校充電樁建設的調查，筆者發現，沒有一所高校是真正自己研發建設充電樁的，都是與電動北京公司合作協同建設。

（3）充電設施建設安全。安全包括充電樁使用安全和周邊涉及安全。

充電樁使用安全是項目建設必須考慮的因素，人必須在安全的前提下去使用充電樁設施，所以變電所應設置安全嗣欄、警示牌、安全信號燈及警鈴。

周邊涉及安全，充電樁設施的建設是否影響了周圍人群安全，譬如充電樁建設在教學樓側，電動汽車必須要經過教學樓門口方可到達充電場所為車充電，車流不息將對在上下課期間學生的人身安全造成高概率威脅。

2.2.3 高校校園電動汽車充電設施建設模式

基于影響充電樁建設的關鍵因素分析，筆者將對高校校園電動汽車充電設施建設模式研究，首先筆者總體羅列了高校充電樁建設的思路流程，如圖2 所示。

圖2 高校充電樁建設思路流程圖

（1）校園環境調查及確定。高校校園電動汽車充電設施建設模式首先從校園環境入手分析，要建設充電樁的高校一年氣候溫度自然環境是否滿足充電樁正常運營工作條件，其次調查要建設充電樁高校的面積和空地占有率以及學校未來建設規劃是否考慮充電樁建設。最主要一點要調查校園及周圍電動汽車的保有量，畢竟我國是個提倡綠色發展的國家，有電動汽車才使得建設充電樁有意義，切忌供大于求造成資源浪費。這些因素在充電站建設初期都要滿足，不然會制約充電樁后期建設。

（2）校園選址選擇及確定。確定校園環境滿足充電樁建設后，接下來建設者將要對充電樁建設進行選址以及定址。學校適合充電樁建設的地點頗多，沒有人能在沒合理依據的情況下就信口雌黃確定某個位置更適合充電站建設，所以這個階段需要確定多個方案即：A 建設位置、B 建設位置、C 建設位置等等，建設者需在多種方案中確定一種或多種進行充電樁建設。建設者需確定建設地址。

圖3 選址定址流程圖

（3）充電系統模式選擇及確定。充電系統模式有四大系統：配電系統、充電系統、監控系統和標示系統。

配電系統根據選址低成本原則，選擇配電室直接供電或嫁接供電。

充電系統即充電樁，依據學校電動汽車和周邊汽車流通量增加或減少充電設備的建設。

監控系統是保證充電樁安全的系統，根據學校安全程度選擇配備與不配備。

標示系統，保證充電樁正常運營的指示系統，該系統高校都應具有，并遵循方便易懂原則建設。

（4）充電方式選擇及確定。提到了3 種充電方式：慢充電樁、快充電樁、快換充電。這三種都可以同時建設在高校內，使充電方式多樣化，滿足不同電動汽車車主需求，但也可以根據學校資金力量及電動車的流通量相應合理選擇建設。

（5）建設模式選擇及確定。電動汽車充電設施建設模式分為兩種：落地式充電樁和壁掛式充電樁。

3 實例分析

本文以北京市屬高校北方工業大學為例，對高校校園電動汽車充電設施建設模式的具體實施過程進行實和驗證。

3.1 校園環境調查及確定

高校校園電動汽車充電設施建設模式首先從校園環境入手分析。北方工業大學位于北京城西，東接西五環，周邊交通流通量比較大。西臨中關村國家自主創新示范區石景山園區，北倚西山，溫度，濕度和相對海拔適宜充電樁建設。占地面積500 余畝，建筑面積40 萬平方米，留有足夠空間進行充電樁建設。校園擁有電動汽車，對充電樁有一定需求，其建設使擁有電動汽車人群得到更為方便快捷的充電體驗。

通過分析，可以確定北方工業大學的校園環境適宜充電樁建設。

3.2 校園選址選擇及確定

確定校園環境滿足充電樁建設后，接下來建設者將要對充電樁建設進行選址并定址。北方工業大學充電樁建設將考慮充電設施建安全原則、方便原則、成本低原則三方面因素，提出三種建設方案：A、B、C位置方案。

（1）A 位置建設分析。A 位置位于地下停車場入口右側，與八角東街相隔，交通很便利，容易找到，但空間狹小，建設少量充電設施可以，大規模建設將造成不便，甚至會將校園交通主干道堵塞。可作為定址地點。

（2）B 位置建設分析。B 位置位于宿舍9 公寓后面，與西五環相隔，離校門口偏遠，不容易找到，但如果相對的標示系統做的好也會彌補這方面不足。大規模規劃建設充電設施空間足夠，不管是現在的小規模建設還是以后的大規模建設，場地所具有的條件是滿足的。而且離學校的變電室很近，使其通電方便，所需通電成本低。可作為定址地點。

（3）C 位置建設分析。C 位置位于北方工業大學地下停車場，這是汽車主要集聚地方，在此建設充電設備集中充電將是很好的選擇。可作為定址地點。

3.3 充電系統模式選擇及確定

配電系統，B 位置緊挨北方工業大學配電所可直接供電。A、C 位置可以選擇嫁接配電。

充電系統即充電樁，A 位置由于地面空間狹窄可配置2-4個充電設備。B、C 位置空間大，可配置4+充電樁設備。

監控系統，由于北方工業大學資金雄厚，必須配有監控系統，方便監管。

標示系統，保證充電樁正常運營的指示系統，該系統高校都應具有，并遵循方便易懂原則建設。

3.4 充電方式選擇及確定

慢充電樁、快充電樁和快換充電，這三種都可以同時建設在高校內，使充電方式多樣化。C 位置位于地下停車場，此處汽車大多數都是過夜車，可以選擇慢充電樁，同時使耗電成本降低。相對應的A、B 位置位于地面上流動性比較大可選擇快充電方式或快換充電方式。

3.5 建設模式選擇及確定

C 位置位于地下停車場，空間有限，可選擇壁掛式充電設備，由于地下停車場結構構造都有支撐柱，方便壁掛。相對應的A、B 位置位于地面上沒有立柱，如果選擇壁掛式，還需要建設者建設立柱以便充電設備壁掛，及增加了建設成本還施設維修困難，所以A、B 位置可選擇落地式充電樁。

4 結論

我國經濟發展和科技迅猛進步，致使高校充電樁建設的快速發展建設模式逐漸成熟。通過對具備有充電樁建設的學校進行調查研究分析，得到了充電樁的建設方法。在高校建設充電樁首先要分析影響其建設的因素，合理避免不利因素。通過對環境分析進行選址，并根據地點建設確定建筑模式，完成校園充電樁建設。高校作為充電樁建設場所只是個搖籃，是充電樁建設的源泉，如果充電樁不能向校園外普及發展，充電樁未來將會被局限。充電樁走出校園向居民區發展，需要得到居委會及物業的大力支持；向公共場所逐步蔓延、滲透，需得到社會相關行業支持，這也是目前及未來我們面臨急促解決的問題。

［1］范永根.電動汽車充電設施規劃和建設的探 討[J].華東電 力，2010，38(11)：71-74.

［2］藩海.針對我區電動汽車充電樁建設方案的探討[J].電力建材，2011，8(6)：33.