充電樁的設置和配電設計方案探討

陳雙燕 / 甄 璐

(中國建筑設計院有限公司，北京 100044)

充電樁的設置和配電設計方案探討

陳雙燕 / 甄 璐

(中國建筑設計院有限公司，北京 100044)

按照不同建筑功能分類，對充電樁配電方案進行闡述和分析。

電動汽車 充電樁 建筑功能 配電方案

0 引言

伴隨社會經濟發展水平的逐漸提高，汽車保有量不斷增加，資源和環境面臨著雙重壓力，大力發展電動汽車及加快燃油替代對推進可持續發展、節能減排等具有意義重大。

1 電動汽車發展的優勢與前景

1.1 優勢分析

電動汽車的優勢在于本身不排放污染大氣的有害氣體，然而，為電動汽車提供能源保障的電廠則存在環境污染及資源消耗問題，使得部分用戶心存疑慮。其實若按所耗電量換算為發電廠的排放，除硫和微粒外，其他污染物已顯著減少，且由于電廠大多建在人口稀疏地區，可以對有害物進行集中處理、排放，大大減少了對環境的危害。另外，電力資源可以從多種能源渠道獲得，如水力、風力、天然氣、太陽能等可再生能源，且純電動汽車可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電，調節峰谷平衡，大大提高資源利用效率及其經濟效益。有研究表明，同樣的原油經粗煉送至電廠發電為電動汽車供能，其能量利用效率比通過精煉為汽油供能的汽車要高。也就是說，在環境和資源方面，電動汽車相對傳統的燃油汽車而言，能源利用率高，結構簡單，便于維修，蘊含著更大的市場。

1.2 政策支持與技術發展

政府在購車補貼、充電設施建設補貼、牌照政策、充電價格、服務費等多方面給予的政策支持為電動汽車的發展提供了助力和保障；與此同時，從具體方案的落地實施，到標準體系、產品規范的逐步建立和完善，以及在大好經濟前景的利益驅動下，相關技術更是飛速發展。這些均為電動汽車的推廣、普及創造了良好的條件。

也就是說，電動汽車的發展順應了當前社會的需求，也從中得到了應有的支持。在發展過程中雖然會遇到一些如技術尚不成熟、設施尚不完善等的阻力，但其發展態勢清晰。

2 充電樁滿足現狀基礎上適度超前的設置原則

在電動汽車的大好形勢與發展前景下，對于建筑電氣人員來說，使命與挑戰并存。在不同功能的建筑中，合理配置充電樁或為其遠期安裝做預留，盡量做到不因充電樁設置問題降低電動汽車用戶的使用感受，避免其掣肘電動汽車的發展，為節能減排、防治大氣污染做出貢獻。

2.1 充電樁設置的必要性及其技術發展的不確定性

電動汽車發展過程中，須重視充電基礎設施的建設，車的發展與樁的建設互相依存。除了電動汽車自身尚存在的電池問題及續航里程問題外，能否快速、方便地找到為電動汽車補電的充電樁是影響用戶對電動汽車選擇的重要因素之一。同樣地，充電樁的設置須考慮電動汽車正處于發展初期的現狀，動力電池及充電等關鍵技術的發展日新月異，技術方案不同，其充電需求也會存在較大差異，過度超前的建設也會給運營投資帶來風險。

2.2 電氣設計方案里對“適度超前”原則的把握

根據電動汽車充電基礎設施發展指南(2015-2020年)(以下簡稱“指南”)，按加快發展地區、示范推廣地區、積極促進地區分區發展，公共充電樁與電動汽車比例見表1，地區分類明細見表2。

表1 分區發展公共充電樁與電動汽車比例標準

在具體實施過程中，須明確各地各類建筑物建設或預留的比例標準，原則上，新建住宅配建應按100%建設充電樁或預留建設安裝，大型公共建筑物配建停車場，社會公共停車場按≤10%的比例建設充電樁或預留建設安裝條件，依據指南各地又制定了當地充電設施的建設標準。表3列舉了部分地區的具體要求。

在建筑電氣設計過程中，充電樁的裝設和預留設計除滿足指南和各地要求外，應能夠立足當下、考慮前景、合理預留。不同建筑類型其使用功能不

表2 地區分類明細

表3 部分地區建設或預留充電樁與總停車位數的比例標準

注：上海市區域劃分以車輛保有量為原則。

同，對電動汽車的充電需求也存在很大差異，在做設計之前，應考慮配套車庫內及路邊有停車條件的位置，所停放車輛類型不同，不同場所對車輛充電速度的要求也不同，滿足指南和各地標準不是設計的目的。傳統的設計思路只依據指南字面上的要求而規避因充電樁而造成的供電變革是有悖于指導思想的，這無疑會對后期發展造成困難。

例如，某商場在進行設計時按標準設置一定比例的充電樁，慢充為主。在電動汽車發展到一定程度后，便不能滿足車輛充電要求，客戶此時很可能因車輛充電原因選擇其他商場，使其在競爭上失利。此時業主就需要采取措施，更換變壓器，但是，變壓器容量增大后變配電室是否有足夠空間，以及大量裝設的慢充改為快充后，在安裝空間上帶來的困難等問題都可能是當下在電動汽車迅速發展的初始階段埋下的隱患，應盡量避免。

3 電動汽車車輛分類及充電樁分類

3.1 車輛分類

電動汽車按使用功能分為乘用車和其他車型。乘用車分為私人車、租賃車及公務車；其他車型主要包括物流車、公交車、環衛車和客車。以下以私人車、公交車、客車為典型，列舉出其主要參數(見表4)。

表4 幾款電動汽車主要參數

3.2 充電樁分類

按使用對象，充電樁分為自用充電樁、專用充電樁及公用充電樁。自用充電樁指專為某個私人用戶提供充電服務；專用充電樁指專為某個法人單位或其職工提供充電服務，或在住宅小區內為全體業主提供服務；公用充電樁則服務于社會電動車輛。

按充電樁功能，分為交流充電樁(慢充)和直流充電樁(快充)。交流充電樁是為具有車載充電裝置的電動汽車提供交流電源的專用供電裝置；直流充電樁將交流電能變換為直流電能后，采用傳導方式為電動汽車動力蓄電池充電。

以比亞迪E6、比亞迪K9為例，用目前市場上現有的充電樁，對這兩種車型的電動汽車快速充電時間進行粗略估計，詳見表5。

表5 不同充電樁充電時間估算

4 不同建筑功能的停車場內充電樁設置及配電方案

充電樁設置原則為“自(專)用為主、共用為輔，快慢結合、分類落實”。在住宅小區建設以慢充為主的自用、專用充電樁；在辦公場所建設快慢結合的專用充電樁；在商業、公共服務設施、公共停車場及具備停車條件的道路旁建設以快充為主、慢充為輔的公共充電設施。

4.1 住宅建筑停車場

住宅建筑停車場作為電動汽車最主要的充電場所，也是最有可能夜間充電的場所，可通過降低電價及調節峰谷平衡來實現用戶與供電部門的雙贏。住宅建筑內設置的充電樁多為自用、專用充電樁，以慢充為主，基數大、同時使用率高，計算負荷大。如前所述，電動汽車動力技術和充電技術發展迅速，目前各電動汽車產品的充電設施不能完全兼容。新建住宅建筑，在未接到特殊要求的前提下，充電樁的設計以預留為主。從節能角度來看，宜考慮充電樁與普通負荷共用變壓器、與戶內用電負荷共用變壓器；在設計過程中，應在住宅低基變配電室預留充電樁低壓配電柜的安裝位置；預留從變配電室出線到每個車位安裝橋架的空間；后期若需在車庫內安裝少量快速補電充電樁，也不會對系統造成很大影響。

4.2 辦公建筑停車場

辦公建筑停車場考慮以職工專用停車位為主，其中建設的充電樁宜考慮作為用戶最主要的輔助充電設施。車輛停留時間一般較長，可考慮慢充為主，但充電柱與總停車位數的比例宜適當提高；職工充電分時共享容易協調，建議充電樁預留條件按總停車位的40%考慮，快慢充比例≥1∶4。快充以1h內完成充電為宜；在條件允許的情況下，宜與普通負荷共用變壓器。在電動汽車發展的成熟期，通過合理的控制手段調節充電負荷，以節能和降低成本為目的，合理確定變壓器容量。

4.3 大型游樂場所配建停車場

大型游樂場所遠離中心城區可能性大，且客人停留時間較長，所以對電動汽車的充電需求相對較大，停車場內充電樁設置比例應提高，以慢充為主。

根據停車場的規模，充電樁宜分區設置專用變壓器，按需求分步建設，并配合導引、管理系統，根據實際使用情況，靈活控制變壓器的使用數量，在滿足用戶需求的前提下，降損節能。

4.4 其他公建配套停車場、社會公共停車場

商場、購物中心、體育場、醫院等其他公建配套停車場及社會公共停車場內規劃建設的充電樁應以快充為主。

電動汽車逐步取代傳統燃油汽車之后能量補給方式將發生變革，充電設施采用共建模式，停車與補電緊密結合。在不久的將來，滿足用戶補電需求就像現在提供Wi-Fi服務一樣，成為客戶體驗的一個評價因素。客戶要求充電速度也可與之比擬，所以做好充足的配電預留是必要的。快速充電樁負荷功率大，且因用戶預期而存在很大發展空間，宜按專用變壓器預留配電條件。

同時，由于客戶分散，“分時共用”的舉措在這些場所實施起來相對困難，充電車位被占用而降低使用效率的問題需要通過管理手段加以解決，最為簡單可靠的方法是提高充電樁(或充電槍)的安裝比例，這樣做不會增加系統的復雜性和管理的人力成本，但會降低充電樁(或充電槍)的使用效率，增加安裝成本。

5 結束語

當下資源需要保護、環境污染亟待防治的大環境，應運了電動汽車的發展，在各項政策的大力支持下，相關技術飛速發展。因此，在建筑電氣設計過程中，對電動汽車充電樁的考慮要做到細致、充分，立足現實，兼顧長遠。

Discussion on Charging Spots Setting and the Scheme for the Power Supply and Distribution System

Chen Shuangyan / Zhen Lu

According to the classification of different building functions, the distribution scheme of charging spots are introduced and analyzed.

electric vehicle， charging spots， architectural function， power supply scheme