陳雙燕 / 甄 璐

(中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100044)

充電樁的設(shè)置和配電設(shè)計(jì)方案探討

陳雙燕 / 甄 璐

(中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100044)

按照不同建筑功能分類，對充電樁配電方案進(jìn)行闡述和分析。

電動(dòng)汽車 充電樁 建筑功能 配電方案

0 引言

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐漸提高，汽車保有量不斷增加，資源和環(huán)境面臨著雙重壓力，大力發(fā)展電動(dòng)汽車及加快燃油替代對推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排等具有意義重大。

1 電動(dòng)汽車發(fā)展的優(yōu)勢與前景

1.1 優(yōu)勢分析

電動(dòng)汽車的優(yōu)勢在于本身不排放污染大氣的有害氣體，然而，為電動(dòng)汽車提供能源保障的電廠則存在環(huán)境污染及資源消耗問題，使得部分用戶心存疑慮。其實(shí)若按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其他污染物已顯著減少，且由于電廠大多建在人口稀疏地區(qū)，可以對有害物進(jìn)行集中處理、排放，大大減少了對環(huán)境的危害。另外，電力資源可以從多種能源渠道獲得，如水力、風(fēng)力、天然氣、太陽能等可再生能源，且純電動(dòng)汽車可以充分利用晚間用電低谷時(shí)富余的電力充電，調(diào)節(jié)峰谷平衡，大大提高資源利用效率及其經(jīng)濟(jì)效益。有研究表明，同樣的原油經(jīng)粗煉送至電廠發(fā)電為電動(dòng)汽車供能，其能量利用效率比通過精煉為汽油供能的汽車要高。也就是說，在環(huán)境和資源方面，電動(dòng)汽車相對傳統(tǒng)的燃油汽車而言，能源利用率高，結(jié)構(gòu)簡單，便于維修，蘊(yùn)含著更大的市場。

1.2 政策支持與技術(shù)發(fā)展

政府在購車補(bǔ)貼、充電設(shè)施建設(shè)補(bǔ)貼、牌照政策、充電價(jià)格、服務(wù)費(fèi)等多方面給予的政策支持為電動(dòng)汽車的發(fā)展提供了助力和保障；與此同時(shí)，從具體方案的落地實(shí)施，到標(biāo)準(zhǔn)體系、產(chǎn)品規(guī)范的逐步建立和完善，以及在大好經(jīng)濟(jì)前景的利益驅(qū)動(dòng)下，相關(guān)技術(shù)更是飛速發(fā)展。這些均為電動(dòng)汽車的推廣、普及創(chuàng)造了良好的條件。

也就是說，電動(dòng)汽車的發(fā)展順應(yīng)了當(dāng)前社會(huì)的需求，也從中得到了應(yīng)有的支持。在發(fā)展過程中雖然會(huì)遇到一些如技術(shù)尚不成熟、設(shè)施尚不完善等的阻力，但其發(fā)展態(tài)勢清晰。

2 充電樁滿足現(xiàn)狀基礎(chǔ)上適度超前的設(shè)置原則

在電動(dòng)汽車的大好形勢與發(fā)展前景下，對于建筑電氣人員來說，使命與挑戰(zhàn)并存。在不同功能的建筑中，合理配置充電樁或?yàn)槠溥h(yuǎn)期安裝做預(yù)留，盡量做到不因充電樁設(shè)置問題降低電動(dòng)汽車用戶的使用感受，避免其掣肘電動(dòng)汽車的發(fā)展，為節(jié)能減排、防治大氣污染做出貢獻(xiàn)。

2.1 充電樁設(shè)置的必要性及其技術(shù)發(fā)展的不確定性

電動(dòng)汽車發(fā)展過程中，須重視充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，車的發(fā)展與樁的建設(shè)互相依存。除了電動(dòng)汽車自身尚存在的電池問題及續(xù)航里程問題外，能否快速、方便地找到為電動(dòng)汽車補(bǔ)電的充電樁是影響用戶對電動(dòng)汽車選擇的重要因素之一。同樣地，充電樁的設(shè)置須考慮電動(dòng)汽車正處于發(fā)展初期的現(xiàn)狀，動(dòng)力電池及充電等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展日新月異，技術(shù)方案不同，其充電需求也會(huì)存在較大差異，過度超前的建設(shè)也會(huì)給運(yùn)營投資帶來風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 電氣設(shè)計(jì)方案里對“適度超前”原則的把握

根據(jù)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020年)(以下簡稱“指南”)，按加快發(fā)展地區(qū)、示范推廣地區(qū)、積極促進(jìn)地區(qū)分區(qū)發(fā)展，公共充電樁與電動(dòng)汽車比例見表1，地區(qū)分類明細(xì)見表2。

表1 分區(qū)發(fā)展公共充電樁與電動(dòng)汽車比例標(biāo)準(zhǔn)

在具體實(shí)施過程中，須明確各地各類建筑物建設(shè)或預(yù)留的比例標(biāo)準(zhǔn)，原則上，新建住宅配建應(yīng)按100%建設(shè)充電樁或預(yù)留建設(shè)安裝，大型公共建筑物配建停車場，社會(huì)公共停車場按≤10%的比例建設(shè)充電樁或預(yù)留建設(shè)安裝條件，依據(jù)指南各地又制定了當(dāng)?shù)爻潆娫O(shè)施的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。表3列舉了部分地區(qū)的具體要求。

在建筑電氣設(shè)計(jì)過程中，充電樁的裝設(shè)和預(yù)留設(shè)計(jì)除滿足指南和各地要求外，應(yīng)能夠立足當(dāng)下、考慮前景、合理預(yù)留。不同建筑類型其使用功能不

表2 地區(qū)分類明細(xì)

表3 部分地區(qū)建設(shè)或預(yù)留充電樁與總停車位數(shù)的比例標(biāo)準(zhǔn)

注：上海市區(qū)域劃分以車輛保有量為原則。

同，對電動(dòng)汽車的充電需求也存在很大差異，在做設(shè)計(jì)之前，應(yīng)考慮配套車庫內(nèi)及路邊有停車條件的位置，所停放車輛類型不同，不同場所對車輛充電速度的要求也不同，滿足指南和各地標(biāo)準(zhǔn)不是設(shè)計(jì)的目的。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路只依據(jù)指南字面上的要求而規(guī)避因充電樁而造成的供電變革是有悖于指導(dǎo)思想的，這無疑會(huì)對后期發(fā)展造成困難。

例如，某商場在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置一定比例的充電樁，慢充為主。在電動(dòng)汽車發(fā)展到一定程度后，便不能滿足車輛充電要求，客戶此時(shí)很可能因車輛充電原因選擇其他商場，使其在競爭上失利。此時(shí)業(yè)主就需要采取措施，更換變壓器，但是，變壓器容量增大后變配電室是否有足夠空間，以及大量裝設(shè)的慢充改為快充后，在安裝空間上帶來的困難等問題都可能是當(dāng)下在電動(dòng)汽車迅速發(fā)展的初始階段埋下的隱患，應(yīng)盡量避免。

3 電動(dòng)汽車車輛分類及充電樁分類

3.1 車輛分類

電動(dòng)汽車按使用功能分為乘用車和其他車型。乘用車分為私人車、租賃車及公務(wù)車；其他車型主要包括物流車、公交車、環(huán)衛(wèi)車和客車。以下以私人車、公交車、客車為典型，列舉出其主要參數(shù)(見表4)。

表4 幾款電動(dòng)汽車主要參數(shù)

3.2 充電樁分類

按使用對象，充電樁分為自用充電樁、專用充電樁及公用充電樁。自用充電樁指專為某個(gè)私人用戶提供充電服務(wù)；專用充電樁指專為某個(gè)法人單位或其職工提供充電服務(wù)，或在住宅小區(qū)內(nèi)為全體業(yè)主提供服務(wù)；公用充電樁則服務(wù)于社會(huì)電動(dòng)車輛。

按充電樁功能，分為交流充電樁(慢充)和直流充電樁(快充)。交流充電樁是為具有車載充電裝置的電動(dòng)汽車提供交流電源的專用供電裝置；直流充電樁將交流電能變換為直流電能后，采用傳導(dǎo)方式為電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池充電。

以比亞迪E6、比亞迪K9為例，用目前市場上現(xiàn)有的充電樁，對這兩種車型的電動(dòng)汽車快速充電時(shí)間進(jìn)行粗略估計(jì)，詳見表5。

表5 不同充電樁充電時(shí)間估算

4 不同建筑功能的停車場內(nèi)充電樁設(shè)置及配電方案

充電樁設(shè)置原則為“自(專)用為主、共用為輔，快慢結(jié)合、分類落實(shí)”。在住宅小區(qū)建設(shè)以慢充為主的自用、專用充電樁；在辦公場所建設(shè)快慢結(jié)合的專用充電樁；在商業(yè)、公共服務(wù)設(shè)施、公共停車場及具備停車條件的道路旁建設(shè)以快充為主、慢充為輔的公共充電設(shè)施。

4.1 住宅建筑停車場

住宅建筑停車場作為電動(dòng)汽車最主要的充電場所，也是最有可能夜間充電的場所，可通過降低電價(jià)及調(diào)節(jié)峰谷平衡來實(shí)現(xiàn)用戶與供電部門的雙贏。住宅建筑內(nèi)設(shè)置的充電樁多為自用、專用充電樁，以慢充為主，基數(shù)大、同時(shí)使用率高，計(jì)算負(fù)荷大。如前所述，電動(dòng)汽車動(dòng)力技術(shù)和充電技術(shù)發(fā)展迅速，目前各電動(dòng)汽車產(chǎn)品的充電設(shè)施不能完全兼容。新建住宅建筑，在未接到特殊要求的前提下，充電樁的設(shè)計(jì)以預(yù)留為主。從節(jié)能角度來看，宜考慮充電樁與普通負(fù)荷共用變壓器、與戶內(nèi)用電負(fù)荷共用變壓器；在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)在住宅低基變配電室預(yù)留充電樁低壓配電柜的安裝位置；預(yù)留從變配電室出線到每個(gè)車位安裝橋架的空間；后期若需在車庫內(nèi)安裝少量快速補(bǔ)電充電樁，也不會(huì)對系統(tǒng)造成很大影響。

4.2 辦公建筑停車場

辦公建筑停車場考慮以職工專用停車位為主，其中建設(shè)的充電樁宜考慮作為用戶最主要的輔助充電設(shè)施。車輛停留時(shí)間一般較長，可考慮慢充為主，但充電柱與總停車位數(shù)的比例宜適當(dāng)提高；職工充電分時(shí)共享容易協(xié)調(diào)，建議充電樁預(yù)留條件按總停車位的40%考慮，快慢充比例≥1∶4。快充以1h內(nèi)完成充電為宜；在條件允許的情況下，宜與普通負(fù)荷共用變壓器。在電動(dòng)汽車發(fā)展的成熟期，通過合理的控制手段調(diào)節(jié)充電負(fù)荷，以節(jié)能和降低成本為目的，合理確定變壓器容量。

4.3 大型游樂場所配建停車場

大型游樂場所遠(yuǎn)離中心城區(qū)可能性大，且客人停留時(shí)間較長，所以對電動(dòng)汽車的充電需求相對較大，停車場內(nèi)充電樁設(shè)置比例應(yīng)提高，以慢充為主。

根據(jù)停車場的規(guī)模，充電樁宜分區(qū)設(shè)置專用變壓器，按需求分步建設(shè)，并配合導(dǎo)引、管理系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際使用情況，靈活控制變壓器的使用數(shù)量，在滿足用戶需求的前提下，降損節(jié)能。

4.4 其他公建配套停車場、社會(huì)公共停車場

商場、購物中心、體育場、醫(yī)院等其他公建配套停車場及社會(huì)公共停車場內(nèi)規(guī)劃建設(shè)的充電樁應(yīng)以快充為主。

電動(dòng)汽車逐步取代傳統(tǒng)燃油汽車之后能量補(bǔ)給方式將發(fā)生變革，充電設(shè)施采用共建模式，停車與補(bǔ)電緊密結(jié)合。在不久的將來，滿足用戶補(bǔ)電需求就像現(xiàn)在提供Wi-Fi服務(wù)一樣，成為客戶體驗(yàn)的一個(gè)評價(jià)因素。客戶要求充電速度也可與之比擬，所以做好充足的配電預(yù)留是必要的?？焖俪潆姌敦?fù)荷功率大，且因用戶預(yù)期而存在很大發(fā)展空間，宜按專用變壓器預(yù)留配電條件。

同時(shí)，由于客戶分散，“分時(shí)共用”的舉措在這些場所實(shí)施起來相對困難，充電車位被占用而降低使用效率的問題需要通過管理手段加以解決，最為簡單可靠的方法是提高充電樁(或充電槍)的安裝比例，這樣做不會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和管理的人力成本，但會(huì)降低充電樁(或充電槍)的使用效率，增加安裝成本。

5 結(jié)束語

當(dāng)下資源需要保護(hù)、環(huán)境污染亟待防治的大環(huán)境，應(yīng)運(yùn)了電動(dòng)汽車的發(fā)展，在各項(xiàng)政策的大力支持下，相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展。因此，在建筑電氣設(shè)計(jì)過程中，對電動(dòng)汽車充電樁的考慮要做到細(xì)致、充分，立足現(xiàn)實(shí)，兼顧長遠(yuǎn)。

Discussion on Charging Spots Setting and the Scheme for the Power Supply and Distribution System

Chen Shuangyan / Zhen Lu

According to the classification of different building functions, the distribution scheme of charging spots are introduced and analyzed.

electric vehicle， charging spots， architectural function， power supply scheme