充電樁建設邁入標準化時代

● 湖南省建筑設計院有限公司 孟煥平 龍海珊 吳 斌 孟 力

近年來，電動汽車產業(yè)蓬勃發(fā)展，根據中汽協數據，我國以電動汽車為主的新能源汽車2016年達109萬輛，世界占比超過53%。與此同時，為電動汽車保駕護航的充電樁建設也已成為國家和地方基礎建設的重要環(huán)節(jié)。

1 充電樁建設現狀

為鼓勵電動汽車充換電設施的發(fā)展，國務院辦公廳在2014年7月出臺《關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》（國辦發(fā)〔2014〕35號）中指出：要“完善充電設施標準體系建設，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”。各省市也紛紛出臺了各項旨在鼓勵電動汽車充換電設施發(fā)展的地方政策，一時間數百家電動汽車充電設施企業(yè)涌入市場，各廠商可謂八仙過海各顯神通。歷經3年多的激烈競爭，許多實力不占優(yōu)勢的企業(yè)已震蕩出局。從最新統計數據來看，目前市場上各充電設施企業(yè)擁有的充電樁數量差別較大，其中規(guī)模化程度較高、充電樁總量在1000個以上的充電樁運營商有國網公司、特來電、星星充電、中國普天等13家。

盡管電動汽車充電設施市場前景巨大，但充電設施建設相關規(guī)范、標準滯后，設計、施工、監(jiān)理等技術人員普遍感到困惑多，這種局面不利于工程建設和行業(yè)健康發(fā)展。為此，長沙市住建委于2017年3月委托湖南省建筑設計院有限公司作為《長沙市住宅區(qū)電動汽車充電設施設計導則》（以下簡稱《導則》）主編單位，正式啟動《導則》編制工作。編制組經調研分析市場數據、研究整理調研成果，已于2017年10月完成《導則》編制工作。筆者作為《導則》主編人，就《導則》相關內容作重點解讀，以供讀者參考。

總體而言，作為國內首個住宅區(qū)電動汽車充電設施設計標準，《導則》主要解決了新建、改建和擴建住宅小區(qū)內充電樁配建標準、負荷計算、配電電源、設計原則和設備安裝等問題。

2 配建標準

2.1 對新建住宅小區(qū)，應按15%的車位同步建設

新建、改建、擴建住宅區(qū)配建電動汽車充電設施為住戶自用時，應按建筑配建機動車停車位數量15%的指標建設實施。其中“15%”的配建標準，是指在小區(qū)建設時15%的車位應同步建設充電樁，并按地下車庫分區(qū)域相對集中的原則分布。比方說某住宅小區(qū)地下停車庫有1000個車位，那么就要配建150個充電樁，對于這150個充電樁而言，要求變壓器、電纜橋架、充電樁配供電箱（柜）均實施到位。今后市民購買了電動汽車，只需安裝電線和末端交流充電樁即可使用。其余85%預留，是指在變配電所內應預留變壓器增容所需土建條件，且應將變配電所至充電樁配電箱（柜）的電纜橋架以及充電樁配電箱（柜）至各車位的電纜橋架安裝到位，電纜及充電樁配電箱（柜）可后期根據需要逐步安裝到位。

2.2 對既有住宅小區(qū)，應根據需求分步實施

針對普通市民關注的既有住宅充電設施安裝問題，對于既有住宅小區(qū)，停車位配建充電設施宜結合電動汽車的充電需求和配電網現狀合理規(guī)劃、分步實施。同時，鼓勵開發(fā)商在地面設置一定直流樁，為車主快充提供便利。

3 負荷計算

對居住建筑停車場而言，電動汽車充電設備以住戶自用為主，其充電時間具有一定的規(guī)律性。因此，筆者在研究住宅區(qū)電動汽車充電設備的Kx取值時，更多地考慮了電動汽車自帶車載充電機功率、車載充電機充電曲線、居民的充電習慣、居民乘用車續(xù)航里程等因素。由于交流充電樁的標準產品額定功率為單相7kW,因此在計算公式中交流充電樁均按7kW計算。

目前市場上主流電動乘用車車載充電機的功率一般在3kW左右，也就是說電動汽車在充電時實際消耗的功率值沒有達到7kW，所以在作負荷計算時，對于7kW的交流樁單樁安裝容量要作一定的修正。綜合考慮以上情況以及電纜更換的難度，筆者提出了用于供電干線和變壓器側的負荷計算建議選取不同Kx系數取值。

居民自用7kW交流充電樁需要系數取值見表1，非車載充電機需要系數取值見表2。

負荷計算公式如下：

式中：Sjs——計算容量（kVA）；

cosΦn——各類充電設備的功率因數，一般＞0.95；

ηn——各類充電設備的工作效率，一般取0.92；

∑Pn——各類充電設備的總額定功率，按7kW交流充電樁、非車載充電機進行負荷分組、分類；

Kxn——各類充電設備需要系數，詳見表1、2；

Kt——同時使用系數，充電設備數量（慢充+快充）在5～50 之間，取 0.9～0.95；50 個以上，取 0.8～0.9。 當僅有一類充電設備時，Kt值為1。

表1 居民自用7kW交流充電樁需要系數(Kx1)

表2 非車載充電機需要系數(Kx2)

《長沙市城市居住區(qū)供電設施建設技術導則》DBCJ013-2017規(guī)定居住區(qū)供電采用“全公變”模式，考慮到住宅充電樁以自用為主，《導則》規(guī)定自用充電設施由公變低壓母線供電，公用充電設施由專用低壓配電室低壓母線供電。

4 設計原則

（1）總體原則。負荷等級均為三級負荷，以交流慢充為主，且宜相對集中布置，直流快充設備不能布置在地下車庫內；鼓勵在地面車位設置三相交流充電樁、非車載充電機、直流充電樁及其整流裝置等直流充電設備以滿足訪客快充需求。

（2）配電系統。電動汽車充電設施的配電系統應自成系統。非車載充電機、三相交流充電樁、單相交流充電樁宜設置單獨回路供電。充電設備配電系統三相負荷不平衡度應符合相關規(guī)范的規(guī)定。采用TN系統向充電設備供電的電源側低壓斷路器應具有短路、過載保護。居民自用交流充電樁配電箱內電表一般不超過18塊。

（3）供電電纜。充電設施線路供電半徑需滿足末端電壓質量的要求且不宜超過250m。充電設施的線路應采用銅芯線纜，中性線截面應與相線截面相同。

（4）防雷與接地。充電設施的防雷與接地裝置應滿足現行國家規(guī)范《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057、《交流電氣裝置的接地設計規(guī)范》GB/T50065的相關規(guī)定。

（5）設有電氣火災監(jiān)控系統的建筑，充電設施配電系統應設電氣火災監(jiān)控裝置；未設電氣火災監(jiān)控系統的建筑，應設置防止電氣火災的剩余電流保護，電流動作報警值應為300mA。

5 充電設施安裝

充電設施的布置不應妨礙其他車輛的充電和通行，同時應采取保護充電設備及操作人員安全的措施。充電設施應靠近停車位布置以便于充電，設備外廓距停車位的凈距不宜小于0.4m；當安裝有困難時，可采用車擋式充電樁，如圖1所示。

圖1 車擋式交流充電樁安裝示例

在實際工程中，充電設施以壁掛式安裝較為常見。充電設施采用壁掛安裝方式時應滿足下列要求：

（1）充電設施應垂直于地面安裝，偏離垂直位置任一方向的誤差不宜大于5°，充電設施應可靠固定；

（2）充電設施安裝高度應便于操作，設備人機界面操作區(qū)域水平中心線距地面宜為1.4m。

典型壁掛式交流充電樁安裝如圖2所示。

圖2 壁掛式交流充電樁安裝示例

6 結束語

眾所周知，發(fā)展新能源汽車已成為我國的重要國家戰(zhàn)略。大力推進充電基礎設施建設、解決電動汽車充電難題，是發(fā)展新能源汽車產業(yè)的重要保障?！秾t》的正式實施，宣告長沙市充電樁建設正式邁入標準化時代?！秾t》可給從事設計、施工、監(jiān)理、審圖等工作的技術人員提供參考，為電動汽車充電設施的設計與建設提供了技術支撐，從而推動整個電動汽車行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。