民用建筑電動汽車充電樁設計要點簡析

馬 杰

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

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民用建筑電動汽車充電樁設計要點簡析

馬 杰

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

結(jié)合目前民用建筑電動汽車充電設施配套的建設規(guī)范標準，介紹了電動汽車充電樁的布置原則，通過負荷計算，確定了供配電方案，設計了計費與監(jiān)控系統(tǒng)，為類似充電樁設計提供了思路。

電動汽車，充電樁，供配電方案，監(jiān)控系統(tǒng)

0 引言

隨著電動汽車的大力發(fā)展，充電設施的配套建設需求日益加劇。目前，國內(nèi)充電設施建設雖然正在大放異彩，但尚沒有形成真正切實可行的統(tǒng)一標準。從技術(shù)角度而言，充電樁建設目前主要由電網(wǎng)公司、新能源汽車企業(yè)、充電裝置企業(yè)、大型房地產(chǎn)開發(fā)商等實際推進，存在標準各異，難以統(tǒng)一共用等難題。

根據(jù)國務院辦公廳《關(guān)于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》(國辦發(fā)[2015]73號)，加大充電設施建設力度，要完善獨立占地的充電基礎設施布局，也要明確各類建筑物配建停車場及社會公共停車場中充電設施的建設比例或預留建設安裝條件要求。雖然充電樁標準尚需融合統(tǒng)一，但民用建筑配建充電設施卻刻不容緩。本文結(jié)合實際，參考各地已有經(jīng)驗，著眼于現(xiàn)階段新建汽車庫、停車場中充電設施如何配建提出具體的設計方法。

1 規(guī)范標準現(xiàn)狀分析

目前民用建筑電動汽車充電設施配套建設還缺乏行之有效的國標或行標，可參考的國標有GB 50966—2014電動汽車充電站設計規(guī)范。該規(guī)范是獨立設置充電站的設計依據(jù)。一些地區(qū)在建設標準的制定工作方面也走在前列。

上海市工程建設規(guī)范DG/T J08—2093—2012電動汽車充電基礎設施建設技術(shù)規(guī)范、深圳市標準化指導性技術(shù)文件SZDB/Z 29.2—2010電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第2部分：充電站及充電樁設計規(guī)范、重慶市工程建設標準DBJ 50—218—2015民用建筑電動汽車充電設備配套設施設計規(guī)范等都是十分具有指導作用的優(yōu)秀地標。值得一提的是，重慶地標DBJ 50—218—2015也是目前該領域全國唯一一部強制性地方標準。

此外，國家電網(wǎng)公司Q/GDW_Z 423—2010國家電網(wǎng)電動汽車充電設施典型設計、南方電網(wǎng)公司Q/CSG11516.2—2010電動汽車充電站及充電樁設計規(guī)范、萬達地產(chǎn)《萬達廣場電動汽車充電樁設置技術(shù)標準》等一些企業(yè)內(nèi)部技術(shù)文件是開展設計的重要參考依據(jù)。

本文綜合以上主要文件，簡要提出相關(guān)設計技術(shù)指標，僅供參考。

2 充電樁設置及容量

2.1 充電樁分類

為電動汽車充電的專用設備通?？煞譃榻涣鞒潆姌逗头擒囕d充電機兩種。交流充電樁(AC charging spot)是采用傳導方式為具有車載充電機的電動汽車提供交流電能的專用裝置。非車載充電機(off-board charger)是將電網(wǎng)交流電能變換為直流電能，采用傳導方式為電動汽車動力蓄電池充電的專用裝置，一般分為一體機和分體機。其區(qū)別在于交直流轉(zhuǎn)換裝置和輸出直流裝置兩部分裝置是否分別設立。本文按一體式非車載充電機考慮。本文為敘述方便和讀者理解，將非車載充電機亦稱之為直流充電樁，將交流充電樁和非車載充電機統(tǒng)稱為充電樁。

2.2 布置原則

《關(guān)于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》指出：“原則上，新建住宅配建停車位應100%建設充電設施或預留建設安裝條件，大型公共建筑物配建停車場、社會公共停車場建設充電設施或預留建設安裝條件的車位比例不低于10%”。

住宅配建所有停車位原則上均需預留充電設施安裝條件，無論室內(nèi)室外停車位。公共建筑電動汽車停車位宜布置在地下或室內(nèi)車位，且宜集中布置，規(guī)模太大可分區(qū)域集中布置。每處集中布置的帶充電樁停車位數(shù)量宜小于50位。集中停車位宜靠近提供電源的變配電室及汽車庫/停車場出入口。

充電樁不應設在有爆炸危險場所的正上方或正下方，不應設在廁所、浴室等場所的正下方，不應設在室外地勢低洼易產(chǎn)生積水的場所。充電樁宜靠墻或柱布置(見圖1)，當無墻或柱時布置在相鄰車位中間(見圖2)。

充電樁可采用落地式或壁掛式充電樁，壁掛式用于場地狹窄有限且靠墻的區(qū)域。落地式基礎應高出地位200 mm以上，必要時可設置防護欄。充電樁外輪廓距車位邊緣不宜小于400 mm。交流充電樁參考尺寸450 mm寬330 mm厚，直流充電樁參考尺寸500 mm寬400 mm厚。

2.3 負荷計算

單臺交流充電樁供電通常采用220 V單相交流電源，額定功率為3 kW～7 kW，額定電流一般小于32 A；單臺直流充電樁供電采用380 V三相交流電源，額定功率為30 kW～40 kW，額定電流一般小于100 A。

交流充電樁充電時間較慢，而直流充電樁適合快速充電。目前大多數(shù)電動汽車慢充時間大約需8 h～10 h，快充只需1 h～2 h即可。

住宅建筑內(nèi)，慢充即可滿足絕大部分業(yè)主需求，故在預留容量時，可按9∶1左右配置交流和直流充電樁計算負荷。公共建筑根據(jù)建筑性質(zhì)及人員活動規(guī)律，酌情提高直流充電樁比例。充電樁需要系數(shù)可參考表1。

表1 充電樁需要系數(shù)表

3 供配電方案

電動汽車充電設施主要用電負荷包括充電樁及監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)負荷等級宜為二級，充電樁負荷等級為三級。

充電設施的配電不應與建筑的照明、電力、消防等其他用電負荷混合配電，應采用專用回路單獨配電。監(jiān)控系統(tǒng)的主機宜采用在線式不間斷電源供電，以預防停電等因素而影響監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行。

住宅建筑新建項目一般只在變配電室低壓柜內(nèi)預留監(jiān)控系統(tǒng)及充電樁配電回路，并規(guī)劃好變配電室至充電樁配電箱的配電走向，必要時預留橋架或穿管。充電樁配電箱及充電樁只規(guī)劃好布置位置，保證具備安裝條件，后期可由業(yè)主根據(jù)需要自行安裝。公共建筑新建項目宜根據(jù)業(yè)主需求合理預留或設置充電設施。

充電樁配電箱為三相低壓配電源供電。變配電室至配電箱的配電方式可采用樹干式或放射式，配電箱至直流充電樁的配電方式一般采用放射式配電，至交流充電樁的配電方式采用樹干式或放射式均可。配電箱容量由其所帶充電樁的類型和數(shù)量最終決定。因大多數(shù)工程采用交流充電樁數(shù)量較多，要注意改善三相用電設備的平衡度，使三相負荷平衡。

充電樁配電箱宜安裝在設置充電樁車位附近的強電豎井或值班室、管理室等處。若需在室外設置，應注意配電箱及充電樁防護等級不低于IP54并采取必要的防雨防塵措施。充電樁配電箱的出線回路均應設置漏電保護裝置，向充電樁供電的低壓斷路器應具有短路保護和剩余電流保護功能，其剩余電流保護額定動作電流為30 mA，動作時間需小于0.1 s。

室外設置的充電樁應采取防直擊雷、防雷電波入侵和防雷電電磁脈沖的技術(shù)措施。室內(nèi)設置的充電樁及其配電設備應采取防雷電電磁脈沖的技術(shù)措施。充電樁電氣接地、保護接地、防雷接地與建筑物接地共用。接地裝置的接地電阻應不大于4 Ω。

4 計費與監(jiān)控系統(tǒng)

民用建筑電動汽車充電設施監(jiān)控系統(tǒng)由控制層、間隔層及網(wǎng)絡設備構(gòu)成。當充電樁規(guī)模時，可根據(jù)實際情況簡化監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)主機可設于管理室、值班室等對車位能進行有效管理的房間。

完整的充電設施監(jiān)控后臺主要完成采集、處理、存儲來自充電樁及配電系統(tǒng)監(jiān)控的數(shù)據(jù)，提供圖形化人機界面及語音報警功能，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)及下發(fā)控制命令，用以監(jiān)控充電樁及配電系統(tǒng)的運行。除此之外，還提供針對充電設施的諸如智能負荷調(diào)控等高級應用功能，為充電設施安全、可靠、經(jīng)濟運行提供保障手段。

為實現(xiàn)與建筑物各類智能管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，充電設施監(jiān)控系統(tǒng)應預留有線或無線網(wǎng)絡接口，以便于該監(jiān)控系統(tǒng)功能擴展。

充電樁應具備對外上傳數(shù)據(jù)的通信接口，工程設計時需預留各充電樁至管理用房的通信管線敷設路徑。

非住宅自主車位的充電樁內(nèi)部應設置位于充電輸出端與車載充電機之間的電能表。電能表與電動汽車車載充電機之間不應接入其他與計量無關(guān)的設備。充電樁應能采集表內(nèi)數(shù)據(jù)，計算使用電量，向使用者顯示已充電時間、預計剩余時間、充電電量、費用等信息。

5 結(jié)語

隨著新能源技術(shù)發(fā)展和節(jié)能減排政策推進，充電樁建設大潮正席卷而來。由于國家標準的設計規(guī)范暫未推出，設計人員應用案例偏少，面臨著具體工程難以把握設計深度、負荷計算沒有依據(jù)等實際問題。本文結(jié)合各相關(guān)企業(yè)及發(fā)達地區(qū)實際經(jīng)驗，簡要提出一些設計要點，拋磚引玉，共同探討。

[1] GB 50966—2014，電動汽車充電站設計規(guī)范[S].

[2] GB/T 29781—2013，電動汽車充電站通用要求[S].

[3] DBJ 50—218—2015，民用建筑電動汽車充電設備配套設施設計規(guī)范[S].

[4] DG/T J08—2093—2012，電動汽車充電基礎設施建設技術(shù)規(guī)范[S].

[5] Q/CSG 11516.2—2010，電動汽車充電站及充電樁設計規(guī)范[S].

[6] SZDB/Z 29.2—2010，電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第2部分：充電站及充電樁設計規(guī)范[S].

[7] Q/GDW_Z 423—2010，國家電網(wǎng)電動汽車充電設施典型設計[S].

[8] 國辦發(fā)[2015]73號，關(guān)于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見[Z].

[9] 國家電網(wǎng)營銷(2009)1561號，國家電網(wǎng)公司電動汽車充電設施建設指導意見[Z].

[10] 萬達廣場電動汽車充電樁設置技術(shù)標準[Z].

Analysis on electric vehicles charging pile design points of civil architecture

Ma Jie

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

Combining with construction regulations standards of electric vehicles charging pile facilities of current civil architecture, the paper introduces electric vehicles charging pile distributing principles, determines power supply and distribution scheme through loading calculation, and designs billing and monitoring system, which has provided some concepts for similar charging pile design.

electric vehicles, charging pile, power supply and distribution scheme, monitoring system

1009-6825(2017)13-0128-02

2017-02-28

馬 杰(1989- ),男,助理工程師

TM910.6

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