楊 貝浙江天地環(huán)?？萍加邢薰?/p>

電動(dòng)汽車充電站及充電樁的發(fā)展前景與典型設(shè)計(jì)的探討

楊 貝
浙江天地環(huán)?？萍加邢薰?/p>

新能源汽車的發(fā)展離不開(kāi)充電樁的配套建設(shè)，充電站的設(shè)計(jì)可謂“麻雀雖小，五臟俱全”，本文論述了充電樁建設(shè)的國(guó)家政策、典型充電站的設(shè)計(jì)范圍、充電樁未來(lái)的發(fā)展構(gòu)想，供充電站（樁）規(guī)劃部門(mén)、設(shè)計(jì)單位及設(shè)備制造企業(yè)等借鑒參考。

充電樁；充電站；典型設(shè)計(jì)；WTW

在霧霾的環(huán)境壓力和特斯拉的示范效應(yīng)下，國(guó)人對(duì)“新能源汽車”的關(guān)注上升到前所未有的高度，中央及地方紛紛出臺(tái)利好新能源汽車的政策，加快新能源汽車的推廣，但制約因素依然存在，尤其是充電站(樁)規(guī)劃和建設(shè)不配套，成為新能源汽車行業(yè)發(fā)展的阻礙。

1 國(guó)家政策和行業(yè)動(dòng)態(tài)

1.1 充電樁發(fā)展現(xiàn)狀

截至2014年底的統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共建成充換電站780座，交直流充電樁3.1萬(wàn)個(gè)，為超過(guò)12萬(wàn)輛電動(dòng)汽車提供充換電服務(wù)，電動(dòng)汽車與充電設(shè)施的配置比例近4:1，與1:1的標(biāo)配比例相距甚遠(yuǎn)。據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)，2015年1～10月，我國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)生產(chǎn)20.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)3倍，在新能源汽車產(chǎn)銷量爆發(fā)式增長(zhǎng)的背景下，充電樁建設(shè)顯得尤為急迫。

1.2 政府政策

國(guó)務(wù)院辦公廳2015年發(fā)布的75號(hào)文件《關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》指出，要力爭(zhēng)到2020年基本建成適度超前、車樁相隨、智能高效的充電基礎(chǔ)體系，滿足超過(guò)500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車的充電需求。作為國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于加快電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》的配套文件《電動(dòng)汽車充電設(shè)施發(fā)展指南（2015-2020）》（以下簡(jiǎn)稱《發(fā)展指南》）指出，將充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理作為政府專項(xiàng)管理內(nèi)容，在2016年3月底前發(fā)布充電基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)規(guī)劃，制定出臺(tái)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)管理辦法。與往次不同的是，該文件明確指出了分場(chǎng)所、地域的發(fā)展規(guī)劃。

分場(chǎng)所細(xì)化充電樁建設(shè)比例。根據(jù)《發(fā)展指南》，居民區(qū)將建成超過(guò)280萬(wàn)個(gè)專用充電樁，

配比超過(guò)一半，為充電樁主要建設(shè)場(chǎng)所；公共機(jī)構(gòu)、寫(xiě)字樓等單位內(nèi)部停車場(chǎng)，建設(shè)數(shù)量超150萬(wàn)個(gè)，比例為31%；交通樞紐等公共停車場(chǎng)建設(shè)數(shù)量50萬(wàn)個(gè)，比例為11%。

分場(chǎng)所細(xì)化充換電站建設(shè)數(shù)量。場(chǎng)所方面，規(guī)劃公交、出租、環(huán)衛(wèi)物流、交通樞紐、城際分別新增3 850、2 500、2 450、2 400和800個(gè)集中式充換電站，2020年前將形成“四縱四橫”城際快充網(wǎng)絡(luò)，總計(jì)建成超1 000座城際快充站。

分區(qū)域細(xì)化充電樁建設(shè)比例。加快發(fā)展區(qū)，包括京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等規(guī)劃建設(shè)分散充電樁超250萬(wàn)個(gè)，占比52%；示范推廣區(qū)，包括山西、內(nèi)蒙古等省市和地區(qū)，規(guī)劃建設(shè)超220萬(wàn)個(gè)，占比46%；其他積極促進(jìn)區(qū)，包括新疆、廣西等規(guī)劃建設(shè)超10萬(wàn)個(gè)，占比2%。

1.3 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)于2011年12月22日頒布了自己的電動(dòng)汽車充電接口和通信協(xié)議4項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。出臺(tái)了《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》、《75項(xiàng)電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)》、《電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)規(guī)范》等，涵蓋了電動(dòng)汽車基礎(chǔ)通用、整車、電池電機(jī)電控等關(guān)鍵總成、基礎(chǔ)設(shè)施、充電接口和通訊協(xié)議等各個(gè)領(lǐng)域；明確了電動(dòng)汽車的分類和定義、動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性安全性的測(cè)試方法和技術(shù)要求；規(guī)范了充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，統(tǒng)一了車與設(shè)施之間的充電接口和通訊協(xié)議。但是，對(duì)充電時(shí)的電流、電壓、功率等細(xì)節(jié)并未進(jìn)一步地做出詳盡要求。直流充電標(biāo)準(zhǔn)同樣涉及到允許的最大充電電流電壓、防熱插拔保護(hù)等，直接與動(dòng)力電池的安全性、可靠性息息相關(guān)。在充電過(guò)程中熱拔插可能迸出火花甚至損壞充電連接器，如果充電裝置設(shè)在加油站之內(nèi)，可能引發(fā)災(zāi)難性的后果。

有關(guān)專家表示，正在制修訂的電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)還有77項(xiàng)，其中現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)修訂16項(xiàng)，基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)運(yùn)營(yíng)、電池回收利用等新標(biāo)準(zhǔn)制定61項(xiàng)。這些標(biāo)準(zhǔn)中，已完成報(bào)批稿23項(xiàng)并將隨后批準(zhǔn)發(fā)布。

以上這些信息是值得期待的，要純實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動(dòng)為新能源汽車發(fā)展的主要戰(zhàn)略，必須統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，形成合力、打造各家通用的新能源汽車配套基礎(chǔ)設(shè)施，為新能源汽車的加速前進(jìn)掃清障礙。

2 電動(dòng)汽車充電站典型設(shè)計(jì)

2.1 規(guī)模及選址

充電站布局宜結(jié)合電動(dòng)汽車類型，保有量等綜合因素確定，并充分利用供電、交通、消防、排水等公用設(shè)施。充電站站址宜靠近城市道路，不宜在城市干道的交叉路口和交通繁忙路段附近；充電站站址應(yīng)與城市中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)密切結(jié)合，滿足供電可靠性、電能質(zhì)量、自動(dòng)化等方面的要求；充電站不宜選在多塵或有腐蝕性氣體場(chǎng)所，當(dāng)無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；充電站不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動(dòng)的場(chǎng)所。

2.2 典型設(shè)計(jì)范圍

2.2.1 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過(guò)負(fù)荷計(jì)算確定系統(tǒng)總?cè)萘浚到y(tǒng)主接線通常采用單母線接線方案，可經(jīng)10 kV/0.4 kV變壓器從變電站獲取電源,容量小的情況下也可直接從低壓配電盤(pán)引接電源，為充電機(jī)供電。從變電站引接電源經(jīng)變壓器接入的主接線方案（詳見(jiàn)圖1）。

2.2.2 充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

充電系統(tǒng)由充電站內(nèi)所有充電設(shè)備、電纜及相關(guān)輔助設(shè)備組成，具備符合自動(dòng)分配功能、輸出側(cè)計(jì)功能、狀態(tài)及故障現(xiàn)實(shí)功能、異常時(shí)自動(dòng)切斷電源功能。充電樁主回路包括輸入斷路器、輸出控制接觸器和充電接口連接器。二次回路包括“啟?！笨刂评^電器、“急?！卑粹o、運(yùn)行狀態(tài)指示燈、交流智能電能表、充電樁智能控制器、讀卡器和人機(jī)交互界面。

圖1 變電器引接電源經(jīng)變壓器接入主線方案

2.2.3 安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由攝像頭、硬盤(pán)錄像機(jī)等裝置組成，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)各區(qū)域和關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)視。安防監(jiān)控系統(tǒng)主要考慮對(duì)全站主要電氣設(shè)備、關(guān)鍵設(shè)備安裝地點(diǎn)以及周圍環(huán)境進(jìn)行全天候的監(jiān)視，以滿足電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)所需的監(jiān)視設(shè)備關(guān)鍵部位的要求，同時(shí)該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)充電站安全警衛(wèi)的要求。

2.2.4 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

結(jié)合充電站接入系統(tǒng)方案，充電站應(yīng)隨電源線路路徑新建1條充電站至變電站的光纜路由。若無(wú)法實(shí)現(xiàn)充電站至變電站的直達(dá)光纜路由，可結(jié)合現(xiàn)有配電光纜網(wǎng)絡(luò)情況，利用其他至變電站的光纜，實(shí)現(xiàn)充電站至變電站的迂回光纜路由。接入工程中涉及的光纜路徑、通道及敷設(shè)方式根據(jù)具體工程情況實(shí)施。

2.2.5 土建及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

充電站按照功能分可劃分為3個(gè)區(qū)域：充電車位區(qū)、充電設(shè)備區(qū)和配電設(shè)備區(qū)。用地緊張的區(qū)域，充電站內(nèi)的停車位可采用立體布置。充電機(jī)整流柜臨近充電車位布置。配電設(shè)備按照服務(wù)區(qū)實(shí)際情況合理選擇布置位置，根據(jù)功能可分為配電室和監(jiān)控室。

建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性為戊類，耐火等級(jí)為二級(jí)，建筑與車位間距應(yīng)符合防火要求，場(chǎng)地出入口設(shè)置應(yīng)符合停車場(chǎng)疏散要求。消防控制器設(shè)置在監(jiān)控室內(nèi)，監(jiān)控室設(shè)置感煙探頭、火災(zāi)報(bào)警按鈕及警鈴，戶外充電設(shè)施旁設(shè)置移動(dòng)式消防器具。

2.2.6 照明及防雷接地系統(tǒng)

充電區(qū)域試用高壓鈉燈照明，室外照明選用庭院照明燈。應(yīng)急照明及應(yīng)急疏散指示燈自帶蓄電池，供電時(shí)間不小于90 min。事故照明、應(yīng)急照明燈及應(yīng)急疏散指示燈應(yīng)采用玻璃或其它不燃燒材料制作的保護(hù)罩。

在建筑樓頂設(shè)置避雷帶，用以防止直擊雷。低壓配電采用TN-S系統(tǒng)，主接地網(wǎng)以水平接地體為主，輔以垂直接地體。電氣設(shè)備和所有不帶電的金屬外殼和車棚立柱均應(yīng)可靠接地，全站接地電阻應(yīng)不大于4Ω。

2.3 工程造價(jià)

以圖1中1路10 kV供電，1臺(tái)630 kVA箱變，4套分體式直流充電機(jī)，8個(gè)充電車的方案為例，當(dāng)充電車位采用雙列式方案布置時(shí)，總造價(jià)為196.8萬(wàn)元，采用單列式方案布置時(shí)，總估算費(fèi)用為204.2萬(wàn)元。主要設(shè)備報(bào)價(jià)如下詳見(jiàn)表1。

表1 主要充電設(shè)備報(bào)價(jià)

3 關(guān)于充電樁未來(lái)發(fā)展的設(shè)想

電動(dòng)汽車業(yè)的發(fā)展已經(jīng)不是技術(shù)的問(wèn)題，而是觀念轉(zhuǎn)變的問(wèn)題。從車輛的排放來(lái)看，無(wú)論發(fā)電方式如何，采用電動(dòng)汽車確實(shí)降低了環(huán)境污染。另外，對(duì)最開(kāi)始的能源到車輪的效率WTW（wel l to wheel）來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車的確是要比汽油機(jī)汽車效率要高約2倍，未來(lái)市場(chǎng)肯定是屬于電動(dòng)汽車業(yè)，這也意味著大量充電樁（站）將投入建設(shè)。

充電樁的建設(shè)，主要涉及工程建設(shè)，電網(wǎng)供電和充電設(shè)備配置三個(gè)方面，特別是大型的充電站建設(shè)中，將會(huì)涉及更多需要與國(guó)家電網(wǎng)公司的配合的環(huán)節(jié)，如何從電網(wǎng)獲得更加穩(wěn)定的電能質(zhì)量，將是是電氣專業(yè)需要深入探究的議題。

智能化充電樁是充電樁的發(fā)展方向。充電樁獲取電力部門(mén)實(shí)時(shí)電價(jià)的信息，并根據(jù)這一信息幫助電動(dòng)汽車用戶決定在何時(shí)以最經(jīng)濟(jì)的價(jià)格對(duì)車輛進(jìn)行充電。當(dāng)電力部門(mén)出現(xiàn)電力供應(yīng)緊張時(shí)，智能充電樁可以把電動(dòng)汽車電池內(nèi)的電反向傳輸給電網(wǎng)，從而緩解供電壓力。

充電樁的標(biāo)準(zhǔn)中還有有很多詳細(xì)參數(shù)尚待統(tǒng)一，導(dǎo)致不同品牌充電樁無(wú)法通用。統(tǒng)一的過(guò)程中，牽扯到企業(yè)和政府的博弈，并非僅僅以技術(shù)為主導(dǎo)。

4 結(jié)論

充電樁（站）建設(shè)的背后也牽扯著電網(wǎng)公司、車企、電樁企業(yè)、物業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)，目前全國(guó)各地正掀起充電樁建設(shè)熱潮，如何提高利用率，讓充電樁為車所用，進(jìn)而盈利，還需在頂層設(shè)計(jì)下各方協(xié)調(diào)配合，未來(lái)，我們可繼續(xù)關(guān)注政府政策和行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，尋求適合企業(yè)的發(fā)展機(jī)遇。

節(jié)能信息與動(dòng)態(tài)

青浦區(qū)召開(kāi)建筑節(jié)能專項(xiàng)培訓(xùn)會(huì)

青浦區(qū)近日組織召開(kāi)“2017年建筑節(jié)能專項(xiàng)培訓(xùn)會(huì)（第一期）”。區(qū)內(nèi)在建項(xiàng)目（住宅及公建）的建設(shè)單位及設(shè)計(jì)單位、區(qū)管理部門(mén)相關(guān)工作人員、區(qū)屬建設(shè)、施工企業(yè)成員等參加了培訓(xùn)。培訓(xùn)期間，大家先后聽(tīng)取了“BIM技術(shù)在迪士尼項(xiàng)目管理中的應(yīng)用與探索”、 “綠色建筑設(shè)計(jì)與施工”、“太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)規(guī)程”、 “裝配式建筑設(shè)計(jì)建造及成本控制”等專題講座。通過(guò)培訓(xùn)，大家加深了對(duì)綠色建筑、BIM技術(shù)、裝配式建筑及可再生能源的認(rèn)識(shí)，明確了當(dāng)前政策要求及各措施具體設(shè)計(jì)、規(guī)劃要求，從源頭落實(shí)相應(yīng)的建筑節(jié)能要求，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

（徐君）

上海市節(jié)能監(jiān)察中心加強(qiáng)督查 確保2017年夏季用電安全

為確保2017年上海夏季用電高峰安全度夏，上海市節(jié)能監(jiān)察中心從6月15日開(kāi)始到9月23日，對(duì)全市現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的維護(hù)、清洗和節(jié)能改造進(jìn)行督查，對(duì)全市公共建筑物空調(diào)設(shè)置溫度實(shí)施檢查，要求全市所有公共建筑物內(nèi)單位，夏季室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)置不得低于26℃。目前，專項(xiàng)督查、檢查已取得初步成效。

（周長(zhǎng)豐）

Study on Developm ent Prospect and Typical Design of Electrical Vehicle Charging Station and Charging Pile

Yang Bei
Zhej iang Province Tiandi Environment Protection Scienti f ic Technology Limited

New energy vehicle can’t develop without charging pile’s complete set service.Charging pile design is so called ‘small but intact’. The author discusses national police of chargingpile construction, typical design range and development concept of future charging pile, which providesreference to charging pile planning department, design institution and equipment manufacturer.

Charging Pile, Charging Station, Typical Design, WTW

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.07.008

楊貝：國(guó)家注冊(cè)電氣工程師，從事環(huán)保工程電氣設(shè)計(jì)工作。