Deng Xiumei

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Electrical Design of Electric Vehicle Charging Facilities for Civil Building

Deng Xiumei

AbstractAccording to the planning ratio of electric vehicle charging facilities, selecting the different charging modes and rational use coefficients, charging facilities electricity load which meet the requirements and the development plan could be completed. Designers need to clear the key points of electric vehicle charging facilities designed.

Keywordselectric vehicle charging facilities， electricity capacity， DC charge， AC charge， charging pile

0引言

《住房城鄉(xiāng)建設部關于加強城市電動汽車充電設施規(guī)劃建設工作的通知》(【2015】199號)中提出：“自2016年起，城鄉(xiāng)規(guī)劃主管部門提出的新建居住(小)區(qū)和大型公共建筑的規(guī)劃條件，核發(fā)相關建設工程規(guī)劃許可證時，必須嚴格執(zhí)行新建停車場配建充電設施的比例要求，新建住宅配建停車位應100%預留充電設施建設安裝條件，新建的大于2萬平方米的商場、賓館、醫(yī)院、辦公樓等大型公共建筑配建停車場和社會公共停車場，具有充電設施的停車位應不少于總停車位的10%。要將相關要求納入工程建設強制性標準，施工圖審查機構在審查住宅項目和大型公共建筑施工圖時，應對充電設施設置是否符合工程建設強制性標準進行審核”。

但目前的狀況大多為若業(yè)主未提出要求，在民用建筑方案、規(guī)劃、施工圖階段的電氣設計基本不考慮電動汽車充電設施的設計，因此存在充電設施設置困難及用電容量不夠的問題；另一方面，即使業(yè)主要求設計充電設施，設計時也要根據(jù)預測的充電樁數(shù)量將用電量預留在配電房內或樓層管井內，而未在前期土建施工階段進行容量預留及管線預埋，建成后再增加充電設施將造成重復施工和浪費。如何將可行、有效的規(guī)劃指標及設計更好地融入到現(xiàn)有民用建筑電氣設計體系中是目前急需解決的問題，本文擬從以下幾個方面展開闡述。

1民用建筑電動汽車充電設施規(guī)劃指標及用電容量估算

充電設施用電負荷估算應在規(guī)劃階段考慮項目所在地政府要求的充電設施占總停車位的比例，進而估算用電容量。表1為部分品牌電動汽車的續(xù)航里程(數(shù)據(jù)來源：互聯(lián)網)。

從表1可知，電動汽車具體的行駛里程還要根據(jù)不同廠家生產的車型而定，電池的性能和容量大小都直接影響電動汽車的行駛里程，同時電機性能、自重及載重強度、速度、氣溫、電池的老化程度、充電器的質量、充電時間等諸多因素也會影響其行駛里程。

根據(jù)住建部【2015】199號文可知，新建住宅停車位應100%預留充電設施條件。簡單估算一下，假設一輛電動車充滿一次電可續(xù)航150km，若每天來回30km，需5天充一次電，因此每天大約只有20%的電動車需要充電。建議住宅電動汽車充電設施用電負荷同時使用系數(shù)取0.1～0.15，又因目前電動汽車擁有量偏低，同時使用系數(shù)應更低，且住宅停車位按照交流充電樁預留，所以每個充電樁配電容量按照7kW考慮；商業(yè)、辦公等公共建筑按照總停車位的10%設置具有充電設施的停車位，建議該電動汽車充電設施用電負荷同時使用系數(shù)取0.8～0.9,且公共建筑采用直流充電方式保證充電時間，所以每個非車載充電機配電容量暫按50kW考慮。GB 50067-2014《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范》將停車庫根據(jù)停車數(shù)量按照防火分類分為四類，下面擬按照這四種防火分類分別統(tǒng)計電動汽車充電設施配電容量(表2)。

表1　電動汽車的續(xù)航里程

表2　四類分別統(tǒng)計電動汽車充電設施配電容量

通過表2可以看出，住宅電動汽車停車位采用慢充模式設置交流充電樁，利用外部交流電源給車載充電機提供電能，即使按照100%預留充電條件，按照I類車庫300個停車位計，計算負荷僅210kW,對變壓器容量影響并不大，且住宅電動汽車往往在夜間充電，因交流充電電流低，充電時間相對較長(一般充電時間為5～8h，有的甚至長達10～20h)，可充分利用電力低谷時段進行充電，降低充電成本，提高充電效率并延長電池使用壽命。對于已建項目，也可根據(jù)交流充電樁的充電功率和接入數(shù)量對變壓器的負載率做分析(盡量利用原有的、甚至不需改造的變壓器)；商場、賓館、醫(yī)院、辦公樓等大型公共建筑配建的停車場采用直流充電快充模式，充電容量大的設備建議設置專用變壓器，采用10kV供電，經變壓器降壓后再向非車載充電機提供工作電源；充電容量不大的設備可由變壓器多回路向非車載充電機提供工作電源。

2根據(jù)不同需求合理選擇交流和直流充電設施

電動汽車充電模式有兩種：(1)交流電→非車載充電機(充電站、直流充電樁)→直流充電→電池。(2)交流電→交流充電樁→交流供電→車載充電機→直流充電→電池。

第(1)種電動汽車直流充電設施俗稱“快充”，固定安裝在電動汽車外，與交流電網連接，是可以為電動汽車動力電池提供直流電源的供電裝置。其輸入電壓采用三相四線AC380V±15%，頻率50Hz，輸出為可調直流電，可直接為電動汽車的動力電池充電。由于直流充電設施采用三相四線制供電，可以提供足夠大的功率，輸出的電壓和電流調整范圍大，可以實現(xiàn)快充的要求；第(2)種電動汽車交流充電樁俗稱“慢充”，固定安裝在電動汽車外，與交流電網連接，是為電動汽車車載充電機(即固定安裝在電動車上的充電機)提供交流電源的供電裝置，它只提供電力輸出，沒有充電功能，需連接車載充電機為電動汽車充電。

由于充電方式不同，在用戶居住地停車位、單位停車場配建的充電設備宜采用交流充電方式，商場、賓館、醫(yī)院、辦公樓等大型公共建筑停車場和社會公共停車場等配建的充電設備以直流充電方式為主。不論是采用交流充電還是直流充電方式，住宅小區(qū)地下室均可采用分散式充電設施，一個電動汽車停車位宜設置一個充電接口；對于公共建筑地下室停車場，設置的電動汽車分散式充電設施可相對集中布置，或根據(jù)充電設施數(shù)量設置充換電站(宜設置在地下一層，并采取相應防火措施，不應設置在地下室最底層)。不同建筑類型也可根據(jù)對應的需求將一部分停車位選用交流充電模式，一部分停車位選用直流充電模式。

3其他設計要求

3.1用電負荷等級

民用建筑充電設施監(jiān)控系統(tǒng)的用電負荷等級按照二級負荷考慮，其他負荷為三級負荷。監(jiān)控系統(tǒng)另設置UPS電源保證在市電停電后的電源投入。

根據(jù)容量確定充換電站供電電源的電壓等級，直流充電樁應采用380V電壓等級供電，交流充電樁應采用380V或220V電壓等級供電。

3.2末端充電設施

在民用建筑地下室車庫設置末端充電設施時，充電設備的布置應靠近充電車位以便于充電，并應縮短充電機輸出電纜的長度，宜靠墻或靠柱布置，當無墻或無柱時應布置在相鄰車位中間。

宜采用壁掛式充電設施，充電設備與充電車位、建(構)筑物的最小間距應滿足安全操作及檢修要求，即充電設備外廓距充電車位邊緣的凈距≥0.4m，充電設備與建(構)筑物之間檢修距離≥0.8m。

落地安裝時，充電設備基礎應高出停車位地坪20cm及以上，同時要保證充電設備及操作人員的安全。

3.3保護

非承載充電機應具備交流輸入過壓過流保護、直流輸出過壓過流保護、內部過溫保護等功能。交流充電樁應具備過負荷保護、短路保護和漏電保護功能。

3.4諧波治理

充電站在設計時應重視非線性用電設備對公用電網電能質量產生的影響，并采取積極有效的防范措施來減小或消除諧波分量。依據(jù)GB/T 14549-1993《電網質量公用電網諧波》要求可知，諧波治理需符合0.38kV電壓總諧波畸變率<5%的規(guī)定，避免污染電網，對用戶計量造成偏差以及影響樓內的設備正常運行或造成干擾等。如不能達到國家有關標準規(guī)定的諧波控制要求,則應采取有效的諧波治理措施。

3.5監(jiān)控系統(tǒng)

充電監(jiān)控系統(tǒng)應能實現(xiàn)對充電設備運行和充電過程的監(jiān)視、控制以及數(shù)據(jù)的存儲和管理功能。供電監(jiān)控系統(tǒng)應能實現(xiàn)對供電狀況、電能質量、供電設備運行狀態(tài)等的監(jiān)視和控制功能。

3.6計量系統(tǒng)

采用非車載充電機充電時宜在非車載充電機與電動汽車之間設置計量點,選用符合國家計量標準的直流電能表計量。采用交流充電樁充電時應在交流充電樁與電動汽車之間設置計量點,選用符合國家計量標準的交流電能表計量。

4結束語

據(jù)了解，各地政府對新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃均推出了相關要求，《廣州市推進電動汽車充換電設施建設與管理暫行辦法》中要求：新建小區(qū)(公建)應按不低于規(guī)劃停車位數(shù)18%的比例建設充電設施或預留充電設施接口，相關的發(fā)展指標有大幅提高的趨勢。因此，各地項目在設計時，設計人員還應根據(jù)地方要求做好充分的準備工作。

參考文獻

[1]GB 50067-2014 汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范[S]. 北京：中國計劃出版社，2014.

[2]NB/T 33001-2010 電動汽車非車載傳導式充電機技術條件[S]. 北京：中國電力出版社，2010.

[3]NB/T 33002-2010 電動汽車交流充電樁技術條件[S]. 北京：中國電力出版社，2010.

民用建筑電動汽車充電設施電氣設計

鄧秀梅

(廣東省建科建筑設計院有限公司，廣東 廣州 510500)

摘要考慮電動汽車充電設施的規(guī)劃比例，通過選擇不同的充電模式、合理的同時使用系數(shù)，設計符合使用要求和滿足發(fā)展規(guī)劃的充電設施用電負荷，設計師需明確電動汽車充電設施設計的幾個要點。

關鍵詞電動汽車充電設施用電容量直流充電交流充電充電樁