電動汽車充電站及充電樁的發展前景與典型設計的探討

楊 貝浙江天地環保科技有限公司

電動汽車充電站及充電樁的發展前景與典型設計的探討

楊 貝
浙江天地環保科技有限公司

新能源汽車的發展離不開充電樁的配套建設，充電站的設計可謂“麻雀雖小，五臟俱全”，本文論述了充電樁建設的國家政策、典型充電站的設計范圍、充電樁未來的發展構想，供充電站（樁）規劃部門、設計單位及設備制造企業等借鑒參考。

充電樁；充電站；典型設計；WTW

在霧霾的環境壓力和特斯拉的示范效應下，國人對“新能源汽車”的關注上升到前所未有的高度，中央及地方紛紛出臺利好新能源汽車的政策，加快新能源汽車的推廣，但制約因素依然存在，尤其是充電站(樁)規劃和建設不配套，成為新能源汽車行業發展的阻礙。

1 國家政策和行業動態

1.1 充電樁發展現狀

截至2014年底的統計，全國共建成充換電站780座，交直流充電樁3.1萬個，為超過12萬輛電動汽車提供充換電服務，電動汽車與充電設施的配置比例近4:1，與1:1的標配比例相距甚遠。據工信部統計，2015年1～10月，我國新能源汽車累計生產20.7萬輛，同比增長3倍，在新能源汽車產銷量爆發式增長的背景下，充電樁建設顯得尤為急迫。

1.2 政府政策

國務院辦公廳2015年發布的75號文件《關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》指出，要力爭到2020年基本建成適度超前、車樁相隨、智能高效的充電基礎體系，滿足超過500萬輛電動汽車的充電需求。作為國務院辦公廳《關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》的配套文件《電動汽車充電設施發展指南（2015-2020）》（以下簡稱《發展指南》）指出，將充電基礎設施建設管理作為政府專項管理內容，在2016年3月底前發布充電基礎設施專項規劃，制定出臺充電基礎設施建設運營管理辦法。與往次不同的是，該文件明確指出了分場所、地域的發展規劃。

分場所細化充電樁建設比例。根據《發展指南》，居民區將建成超過280萬個專用充電樁，

配比超過一半，為充電樁主要建設場所；公共機構、寫字樓等單位內部停車場，建設數量超150萬個，比例為31%；交通樞紐等公共停車場建設數量50萬個，比例為11%。

分場所細化充換電站建設數量。場所方面，規劃公交、出租、環衛物流、交通樞紐、城際分別新增3 850、2 500、2 450、2 400和800個集中式充換電站，2020年前將形成“四縱四橫”城際快充網絡，總計建成超1 000座城際快充站。

分區域細化充電樁建設比例。加快發展區，包括京津冀、長三角、珠三角等規劃建設分散充電樁超250萬個，占比52%；示范推廣區，包括山西、內蒙古等省市和地區，規劃建設超220萬個，占比46%；其他積極促進區，包括新疆、廣西等規劃建設超10萬個，占比2%。

1.3 行業標準

中國于2011年12月22日頒布了自己的電動汽車充電接口和通信協議4項國家標準。出臺了《新能源汽車生產企業及產品準入管理規則》、《75項電動汽車標準》、《電動汽車充電站設計規范》等，涵蓋了電動汽車基礎通用、整車、電池電機電控等關鍵總成、基礎設施、充電接口和通訊協議等各個領域；明確了電動汽車的分類和定義、動力性經濟性安全性的測試方法和技術要求；規范了充電基礎設施建設，統一了車與設施之間的充電接口和通訊協議。但是，對充電時的電流、電壓、功率等細節并未進一步地做出詳盡要求。直流充電標準同樣涉及到允許的最大充電電流電壓、防熱插拔保護等，直接與動力電池的安全性、可靠性息息相關。在充電過程中熱拔插可能迸出火花甚至損壞充電連接器，如果充電裝置設在加油站之內，可能引發災難性的后果。

有關專家表示，正在制修訂的電動汽車標準還有77項，其中現有標準修訂16項，基礎設施規劃設計、建設運營、電池回收利用等新標準制定61項。這些標準中，已完成報批稿23項并將隨后批準發布。

以上這些信息是值得期待的，要純實現電驅動為新能源汽車發展的主要戰略，必須統一標準，形成合力、打造各家通用的新能源汽車配套基礎設施，為新能源汽車的加速前進掃清障礙。

2 電動汽車充電站典型設計

2.1 規模及選址

充電站布局宜結合電動汽車類型，保有量等綜合因素確定，并充分利用供電、交通、消防、排水等公用設施。充電站站址宜靠近城市道路，不宜在城市干道的交叉路口和交通繁忙路段附近；充電站站址應與城市中低壓配電網規劃和建設密切結合，滿足供電可靠性、電能質量、自動化等方面的要求；充電站不宜選在多塵或有腐蝕性氣體場所，當無法遠離時，不應設在污染源盛行風向的下風側；充電站不應設在有劇烈震動的場所。

2.2 典型設計范圍

2.2.1 配電系統設計

通過負荷計算確定系統總容量，系統主接線通常采用單母線接線方案，可經10 kV/0.4 kV變壓器從變電站獲取電源,容量小的情況下也可直接從低壓配電盤引接電源，為充電機供電。從變電站引接電源經變壓器接入的主接線方案（詳見圖1）。

2.2.2 充電系統設計

充電系統由充電站內所有充電設備、電纜及相關輔助設備組成，具備符合自動分配功能、輸出側計功能、狀態及故障現實功能、異常時自動切斷電源功能。充電樁主回路包括輸入斷路器、輸出控制接觸器和充電接口連接器。二次回路包括“啟停”控制繼電器、“急停”按鈕、運行狀態指示燈、交流智能電能表、充電樁智能控制器、讀卡器和人機交互界面。

圖1 變電器引接電源經變壓器接入主線方案

2.2.3 安防系統設計

由攝像頭、硬盤錄像機等裝置組成，用以實現對站內各區域和關鍵設備的監視。安防監控系統主要考慮對全站主要電氣設備、關鍵設備安裝地點以及周圍環境進行全天候的監視，以滿足電力系統安全生產所需的監視設備關鍵部位的要求，同時該系統可實現充電站安全警衛的要求。

2.2.4 通信系統設計

結合充電站接入系統方案，充電站應隨電源線路路徑新建1條充電站至變電站的光纜路由。若無法實現充電站至變電站的直達光纜路由，可結合現有配電光纜網絡情況，利用其他至變電站的光纜，實現充電站至變電站的迂回光纜路由。接入工程中涉及的光纜路徑、通道及敷設方式根據具體工程情況實施。

2.2.5 土建及消防系統設計

充電站按照功能分可劃分為3個區域：充電車位區、充電設備區和配電設備區。用地緊張的區域，充電站內的停車位可采用立體布置。充電機整流柜臨近充電車位布置。配電設備按照服務區實際情況合理選擇布置位置，根據功能可分為配電室和監控室。

建筑火災危險性為戊類，耐火等級為二級，建筑與車位間距應符合防火要求，場地出入口設置應符合停車場疏散要求。消防控制器設置在監控室內，監控室設置感煙探頭、火災報警按鈕及警鈴，戶外充電設施旁設置移動式消防器具。

2.2.6 照明及防雷接地系統

充電區域試用高壓鈉燈照明，室外照明選用庭院照明燈。應急照明及應急疏散指示燈自帶蓄電池，供電時間不小于90 min。事故照明、應急照明燈及應急疏散指示燈應采用玻璃或其它不燃燒材料制作的保護罩。

在建筑樓頂設置避雷帶，用以防止直擊雷。低壓配電采用TN-S系統，主接地網以水平接地體為主，輔以垂直接地體。電氣設備和所有不帶電的金屬外殼和車棚立柱均應可靠接地，全站接地電阻應不大于4Ω。

2.3 工程造價

以圖1中1路10 kV供電，1臺630 kVA箱變，4套分體式直流充電機，8個充電車的方案為例，當充電車位采用雙列式方案布置時，總造價為196.8萬元，采用單列式方案布置時，總估算費用為204.2萬元。主要設備報價如下詳見表1。

表1 主要充電設備報價

3 關于充電樁未來發展的設想

電動汽車業的發展已經不是技術的問題，而是觀念轉變的問題。從車輛的排放來看，無論發電方式如何，采用電動汽車確實降低了環境污染。另外，對最開始的能源到車輪的效率WTW（wel l to wheel）來說，電動汽車的確是要比汽油機汽車效率要高約2倍，未來市場肯定是屬于電動汽車業，這也意味著大量充電樁（站）將投入建設。

充電樁的建設，主要涉及工程建設，電網供電和充電設備配置三個方面，特別是大型的充電站建設中，將會涉及更多需要與國家電網公司的配合的環節，如何從電網獲得更加穩定的電能質量，將是是電氣專業需要深入探究的議題。

智能化充電樁是充電樁的發展方向。充電樁獲取電力部門實時電價的信息，并根據這一信息幫助電動汽車用戶決定在何時以最經濟的價格對車輛進行充電。當電力部門出現電力供應緊張時，智能充電樁可以把電動汽車電池內的電反向傳輸給電網，從而緩解供電壓力。

充電樁的標準中還有有很多詳細參數尚待統一，導致不同品牌充電樁無法通用。統一的過程中，牽扯到企業和政府的博弈，并非僅僅以技術為主導。

4 結論

充電樁（站）建設的背后也牽扯著電網公司、車企、電樁企業、物業各個環節，目前全國各地正掀起充電樁建設熱潮，如何提高利用率，讓充電樁為車所用，進而盈利，還需在頂層設計下各方協調配合，未來，我們可繼續關注政府政策和行業發展動態，尋求適合企業的發展機遇。

節能信息與動態

青浦區召開建筑節能專項培訓會

青浦區近日組織召開“2017年建筑節能專項培訓會（第一期）”。區內在建項目（住宅及公建）的建設單位及設計單位、區管理部門相關工作人員、區屬建設、施工企業成員等參加了培訓。培訓期間，大家先后聽取了“BIM技術在迪士尼項目管理中的應用與探索”、 “綠色建筑設計與施工”、“太陽能熱水系統應用基礎規程”、 “裝配式建筑設計建造及成本控制”等專題講座。通過培訓，大家加深了對綠色建筑、BIM技術、裝配式建筑及可再生能源的認識，明確了當前政策要求及各措施具體設計、規劃要求，從源頭落實相應的建筑節能要求，達到節能減排的目的。

（徐君）

上海市節能監察中心加強督查 確保2017年夏季用電安全

為確保2017年上海夏季用電高峰安全度夏，上海市節能監察中心從6月15日開始到9月23日，對全市現有空調系統的維護、清洗和節能改造進行督查，對全市公共建筑物空調設置溫度實施檢查，要求全市所有公共建筑物內單位，夏季室內空調溫度設置不得低于26℃。目前，專項督查、檢查已取得初步成效。

（周長豐）

Study on Developm ent Prospect and Typical Design of Electrical Vehicle Charging Station and Charging Pile

Yang Bei
Zhej iang Province Tiandi Environment Protection Scienti f ic Technology Limited

New energy vehicle can’t develop without charging pile’s complete set service.Charging pile design is so called ‘small but intact’. The author discusses national police of chargingpile construction, typical design range and development concept of future charging pile, which providesreference to charging pile planning department, design institution and equipment manufacturer.

Charging Pile, Charging Station, Typical Design, WTW

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.07.008

楊貝：國家注冊電氣工程師，從事環保工程電氣設計工作。