新建高速公路服務區新能源汽車充電樁建設探討

鄭義恒，劉良旭，劉 燕

(廣西交通投資集團崇左高速公路運營有限公司，廣西 崇左 532200)

0 引言

隨著科技的進步，新能源汽車越來越普及，對充電設施需求日益迫切，充電樁配套不足問題日趨突出。廣西高速公路服務區充電設施建設仍處于起步階段，發展較為滯后，存在充電樁數量少、位置設置不合理、只配置有7 kW交流慢充等問題，難以滿足新能源汽車充電需求。為加快新能源汽車充電設施建設，2020年11月，廣西交通運輸廳制定印發了《廣西高速公路和普通國省道服務設施新能源汽車專用停車位及充電基礎設施布局規劃指導意見》(以下簡稱《意見》)。根據《意見》，2020—2021年，廣西高速公路將規劃建設89對服務區充電站，共計劃建成848個專用停車位、424個充電樁，2022—2025年，廣西將以高速公路服務區為重點，進一步優化專用停車位和快速充電設施布局規劃。廣西將掀起高速公路服務區充電設施建設高潮，如何使建設的充電設施更符合市場需要是本文研究的重點。

1 高速公路服務區新能源汽車充電用戶需求及用電特性分析

新能源汽車快速行駛電量消耗快：(1)新能源汽車在高速情況下(如時速120 km/h)，電動機處于高負荷狀態，輸出效率低于其在經濟時速下(如40～60 km/h)的輸出效率，此時就會消耗更多的電能；(2)汽車速度越快，空氣阻力就越大，高速行駛風阻大幅增加，高速行駛時增加的阻力直接反映到能耗上，新能源汽車的能耗隨著車速增加而增加，從而直接導致在高速行駛情況下，續航里程的衰減增快。

充電時間需求短：大功率快速充電、短時間內獲得大量續航是高速公路上新能源汽車用戶剛性需求。常規的服務區充電樁應以大功率快速充電樁為主，對于設置有汽車露營地或汽車旅館的服務區，可根據需要配套設置部分慢充充電樁。

充電樁電網負荷大：(1)新能源汽車充電樁設施屬于大功率、非線性負荷的設備，單點負荷較大，會產生較高的諧波電流和沖擊電壓，給用電安全管理帶來較大挑戰[1]；(2)公共配電網在建設時沒有考慮新建高速公路服務區運營用電需求，隨著新能源汽車的發展，在服務區設置充電樁將成為服務區標準配置，從而增大服務區整體用電功率。

2 全國高速公路服務區新能源汽車充電樁建設情況

2.1 充電樁建設情況

根據公眾號“中國服務區”2020最新版全國高速公路服務區充電站布局統計數據進行匯總分析，截至2020年1月份，全國有26個省市區(不含港澳臺)的1 128對高速服務區(停車區)建有充電設施，充電站總數約2 039座，其中25個省市區的922對高速服務區(停車區)投入運營的充電站約1 783座，投入運營的高速公路服務區(停車區)充電樁配置數量統計如表1所示。

表1 投入運營的高速公路服務區(停車區)充電樁配置數量統計表

2.2 充電樁經營情況

對25個省市區的922對高速服務區(停車區)投入運營的充電站建設單位和運營單位進行統計，建設單位為電網公司的數量為805家，占比87.31%，其他類公司數量為117家，占比12.69%；運營單位為電網公司的數量為736家，占比79.83%，其他類公司數量為186家，占比20.17%。高速公路服務區充電樁建設及運營主體為電網公司，四川、云南、廣西、廣東、甘肅部分高速公路建設單位負責服務區充電樁建設及運營管理。

3 高速公路新能源汽車充電樁建設建議

3.1 新能源汽車充電樁設計

高速公路機電工程設計單位通常不具備新能源汽車充電樁設計資質，建議明確由機電設計中標人委托具有充電樁設計資質的設計單位進行專業分包，充電樁設計單位提供完整的設計文件，并編制相應的概預算及提供后續相關的服務。在設計的時候根據服務區類別、交通流量預測等要素，充分考慮到變壓器容量、充電樁數量、功率等，并做好變壓器一定容量的預留。

3.1.1 充電樁類型

服務區新能源汽車充電設施以建設快速充電樁為主。充電樁功能類似于加油站里面的加油機，可以固定在地面或墻壁，可以根據不同的電壓等級為各種型號的新能源汽車充電，充電樁一般提供常規充電和快速充電兩種方式，具體如表2所示。

表2 新能源汽車充電樁種類及區別表

3.1.2 充電樁場地選址

不宜設置在靠近主要出入口和主要交通流線附近；不宜設置在公共活動場所附近，如服務區服務樓前面；不宜設置在服務區平面中心區域。應便于供電電源的取得，宜接近供電電源端，并便于供電電源線路的進出，以減少線路損耗。通常服務區都設置有加油站，但目前相關規程規范未明確充電樁與加油站具體安全距離，根據《汽車加油加氣站設計與施工規范》(GB50156-2012)有兩種安全距離分析方式：(1)根據5.0.7條，新能源汽車充電設施應布置在加油站輔助服務區內，但未明確具體安全距離，輔助服務區是指加油作業區以外的區域，通常加油站作業的范圍按相關設備爆炸危險區域邊界線加3 m；(2)若將充電樁作為配電設備，參考4.0.4條可獲得最大安全距離要求[2]。在加油站附近建設充電樁，為安全起見可綜合上述兩種方式確定安全距離。

3.1.3 充電樁布局形式

充電樁布局形式根據服務區地形條件、平面布局確定，布局形式主要有兩種[3]，一種是單側充電，新能源汽車集中在充電樁一側(見圖1)，另一種是雙側充電，充電樁設置在場站中間(見圖2)[3]。

圖1 服務區室外單側充電樁布置示意圖

3.1.4 其他要求

不應將充電樁設置在地勢低洼、易積水和易發生次生災害的地點，宜采用必要的防雨和防塵措施，最好設置有雨棚，同時宜預留一定的備用場地。

3.2 充電樁施工

可借鑒服務區加油站建設經驗，服務區新能源汽車充電樁施工由房建施工單位來完成，規劃好充電樁線纜管道網，根據充電樁功率、數量及預留的充電樁車位，做好管道的預留預埋。

3.3 經營建議

(1)加強與充電樁運營商合作，實現共贏。根據電車匯相關數據，截止到2020年12月，全國充電運營企業所運營充電樁數量前三名依次為：特來電運營20.7萬臺、星星充電運營20.5萬臺、國家電網運營18.1萬臺。這3家運營商占總量的73.5%，其余的運營商占總量的26.5%，行業集中度較高。高速公路建設單位可以充分利用服務區土地資源優勢，參考服務區加油站運營模式，與充電樁運營商合作。

(2)高速公路建設單位提前謀劃服務區充電樁運營，從高速路網服務區充電樁設計、運營管理搭建做好頂層設計，搶占未來行業發展的制高點，力爭在未來的充電樁運營業務中占有一席之地。

4 結語

高速公路服務區充電樁建設對吸引新能源汽車上高速公路，解決新能源車主高速公路充電的后顧之憂，促進新能源汽車推廣使用起到積極作用。建設高質量的高速公路服務區充電樁網絡，需要政府、高速公路建設管養單位、電網公司等單位參與其中，強化高速公路服務區充電樁設計、施工、經營管理，構建布局合理、智能高效、使用方便的高速公路服務區充電設施體系，滿足新能源汽車的出行需要。