李光曦， 蔡雄飛

（中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司，武漢430014）

0 引言

新能源汽車市場的發(fā)展之快已經(jīng)超出了所有人的想象。

圖1 近幾年我國電動(dòng)汽車保有量

由圖1可知，從2015年至2018年，電動(dòng)汽車規(guī)模擴(kuò)大了6.4倍，以平均每年約1.856倍速度增加，但隨著基數(shù)的增大，增速逐漸放緩。

中國電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，從2018年7月到2019年6月，月均新增公共類充電樁1.16萬臺(tái)。截至2019年6月，我國充電樁保有量已超過100萬臺(tái)，其中公共充電樁保有量超過41萬臺(tái)（包括交流樁23.6萬臺(tái)、直流樁17.5萬臺(tái)、交直流一體樁0.05萬臺(tái)），私人充電樁保有量超過59萬臺(tái)。全國范圍內(nèi)，車樁比達(dá)到 2.8 ∶1。

以上數(shù)據(jù)表明，無論電動(dòng)汽車或是充電基礎(chǔ)設(shè)施均發(fā)展迅速。充電基礎(chǔ)設(shè)施已基本滿足電動(dòng)汽車的發(fā)展需求。

充電樁建設(shè)主要分為充電站和分散充電設(shè)施建設(shè)。充電站通常由運(yùn)營單位單獨(dú)建設(shè)，而分散充電設(shè)施屬于建筑電氣設(shè)備的一部分，與建筑物共同建設(shè)（或預(yù)留）。目前來看，充電站建設(shè)起步較早，相對(duì)較為成熟；而關(guān)于建筑物分散充電設(shè)施的設(shè)計(jì)和安裝，由于相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、圖集均推出不久，設(shè)計(jì)中很多地方尚在摸索階段。因此，本文將對(duì)建筑物分散充電設(shè)施設(shè)計(jì)過程中關(guān)于充電車位數(shù)量、充電車位選址及快慢充（本文將交流充電樁簡稱為“慢充樁”、非車載充電機(jī)簡稱為“快充樁”）選擇等方面進(jìn)行探討。希望能拋磚引玉，為設(shè)計(jì)同行提供一定的借鑒和參考。

1 充電車位數(shù)量的確定

1.1 全國部分城市電動(dòng)汽車保有量現(xiàn)狀

表1列出了我國部分城市新能源汽車?yán)塾?jì)注冊(cè)登記數(shù)量和汽車保有量，計(jì)算了不同區(qū)域電動(dòng)汽車保有量與汽車總數(shù)的比值。

我國部分城市新能源汽車保有量 表1

由前文可知，全國純電動(dòng)汽車占汽車總量的1.12%。表1數(shù)據(jù)顯示，對(duì)于樣本城市，純電動(dòng)汽車占汽車總數(shù)比，最大為6.4%、最小為0.58%，最大值與最小值差異接近10倍。

根據(jù)武漢市電動(dòng)汽車的現(xiàn)狀，目前住宅小區(qū)內(nèi)停泊的電動(dòng)汽車數(shù)量較少，道路上行駛的電動(dòng)汽車大多屬于出租車公司、網(wǎng)約車公司等。這些電動(dòng)汽車屬于運(yùn)營型車輛，對(duì)充電時(shí)間要求較高，通常到快速充電站進(jìn)行補(bǔ)給，而對(duì)住宅、辦公等建筑小區(qū)地下室充電車位的依賴性相對(duì)較小。由此可知，表1數(shù)據(jù)對(duì)于分散充電設(shè)施設(shè)計(jì)分析而言，是相對(duì)保守的。因此，對(duì)不同城市的住宅、辦公等建筑物附屬車位，其初裝充電樁數(shù)量應(yīng)區(qū)別對(duì)待，以符合電動(dòng)汽車實(shí)際的使用和發(fā)展需要。

1.2 充電站與電動(dòng)汽車保有量

根據(jù)燃油車輛的相關(guān)數(shù)據(jù)，我國近年來機(jī)動(dòng)車保有量與加油站數(shù)量關(guān)系如表2所示。

我國機(jī)動(dòng)車保有量與加油站數(shù)量 表2

表2數(shù)據(jù)顯示，平均每座加油站可服務(wù)2 300～3 300輛燃油機(jī)動(dòng)車。根據(jù)建規(guī)〔2015〕199號(hào)《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于加強(qiáng)城市電動(dòng)汽車充電設(shè)施規(guī)劃建設(shè)工作的通知》，每2 000輛電動(dòng)汽車至少配套建設(shè)一座快速充換電站。由此可見，電動(dòng)汽車充電站的配比略優(yōu)于燃油車輛加油站的配比。

由GB 50966-2014《電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.1.2條定義，電動(dòng)汽車充電站，應(yīng)包含3臺(tái)以上電動(dòng)汽車充電設(shè)備（至少有一臺(tái)非車載充電機(jī)）。筆者認(rèn)為專用充電站宜采用全直流充電機(jī)的模式，建議每一標(biāo)準(zhǔn)充電站采用4臺(tái)非車載充電機(jī)（場地有限時(shí)也可采用每組2臺(tái)非車載充電機(jī)分開布置）?？紤]遠(yuǎn)期平均每戶購置一輛電動(dòng)汽車，建議城區(qū)每2 000戶住宅小區(qū)宜配置4臺(tái)直流充電樁（非車載充電機(jī)）。而對(duì)于較偏僻的住宅小區(qū)，由于市政快速充電站分布間距較遠(yuǎn)，缺乏相應(yīng)輔助快充點(diǎn)，則應(yīng)適當(dāng)增加直流充電樁與住宅小區(qū)規(guī)模的樁／戶比值。

其中，t代表Term，指包含域信息的Term，coord(q，d)表示文檔包含的檢索詞數(shù)，tf(t,d)表示TF值，idf(t)2表示IDF值，queryNorm(q)：計(jì)算每個(gè)查詢條目的方差和，此值并不影響排序，而僅僅使得不同的query之間的分?jǐn)?shù)可以比較，t.getBoost()表示詞匯權(quán)重，norm(t,d)為標(biāo)準(zhǔn)化因子。

1.3 充電車位與總車位占比

為引導(dǎo)電動(dòng)汽車市場的發(fā)展，國家及地方均出臺(tái)了保障充電車位數(shù)量的相關(guān)規(guī)定。本文列舉了幾個(gè)關(guān)于分散充電設(shè)施數(shù)量占總車位比例設(shè)置要求的標(biāo)準(zhǔn)（或文件），如表3所示。

不同文件關(guān)于停車場充電車位比例要求 表3

對(duì)表3進(jìn)行分析，可知：（1）基本充電車位可由汽車固有停車位設(shè)分散充電設(shè)施實(shí)現(xiàn)，其設(shè)置數(shù)量應(yīng)符合當(dāng)?shù)貙?shí)際運(yùn)行的電動(dòng)汽車保有量規(guī)模及其發(fā)展速度。（2）住宅小區(qū)可采取按一定比例進(jìn)行初次安裝，剩余車位均應(yīng)預(yù)留安裝條件。初裝比例應(yīng)符合當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)要求。（3）大于2萬m2的新建公共建筑物及新建社會(huì)公共停車場，按不低于10%停車位比例進(jìn)行安裝，小型公共建筑可不設(shè)充電車位，同時(shí)應(yīng)符合當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)要求。（4）工業(yè)類項(xiàng)目停車位充電樁配置比例可參考10%配置。（5）既有停車位配建的分散充電設(shè)施，宜結(jié)合充電需求和配電能力分步實(shí)施。

電動(dòng)汽車替代燃油汽車是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，且電動(dòng)汽車充電技術(shù)、充電樁制造標(biāo)準(zhǔn)也在逐漸進(jìn)步和完善過程中。與此同時(shí)，其他類型的新能源汽車技術(shù)也在積極發(fā)展，電動(dòng)汽車不是未來新能源汽車的唯一模式?？紤]到電氣設(shè)備及元器件的老化速度，如果按照100%充電車位進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝，將會(huì)有大量充電樁及相應(yīng)供電系統(tǒng)設(shè)備在地下室或戶外停車場所長期閑置，開始使用時(shí)就可能面臨超過質(zhì)保期（1～2年）或設(shè)計(jì)壽命（7～15年）的情況，造成較大的資源浪費(fèi)，有悖電動(dòng)汽車節(jié)能環(huán)保的初衷。

因此，各地宜建立本地電動(dòng)汽車數(shù)據(jù)庫，用于指導(dǎo)本地充電樁的建設(shè)規(guī)模。在當(dāng)前的設(shè)計(jì)過程中，宜參考實(shí)際需要以一定比例進(jìn)行設(shè)計(jì)和初次安裝，同時(shí)按遠(yuǎn)期需求進(jìn)行預(yù)留規(guī)劃。對(duì)住宅建筑物初裝充電車位應(yīng)集中設(shè)置，剩余的車位預(yù)留安裝條件（包括預(yù)留變壓器位置、配電回路路由、按規(guī)范要求設(shè)置獨(dú)立的防火單元等），并對(duì)預(yù)留部分設(shè)計(jì)方案進(jìn)行存檔。另外，如果甲方有增加充電車位的要求，則以甲方要求為準(zhǔn)。

2 分散充電車位的選址

2019年4月21日，上海某小區(qū)地下車庫發(fā)生電動(dòng)汽車自燃，監(jiān)控視頻顯示，電動(dòng)汽車自燃具有燃燒速度快，存在爆燃現(xiàn)象；火災(zāi)易蔓延，危害大；伴隨大量濃煙，能見度大大降低等特點(diǎn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)2018年1～10月間，純電動(dòng)汽車火災(zāi)占新能源汽車95%；由于配電箱短路、充電中自燃、電池短路故障等車輛內(nèi)部原因造成的起火事故占比80%；未被碰撞、停放中自燃的起火事故占比15%。

由GB／T 51313-2018第3.0.4條可知，分散充電設(shè)施宜就近供電，不應(yīng)靠近有潛在火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)的地方，如鍋爐房、柴油發(fā)電機(jī)房的儲(chǔ)油間等；不宜設(shè)在有可能積水的場所；應(yīng)選取消防力量便于到達(dá)的場所。第6.1.5條規(guī)定，分散充電設(shè)施在同一防火分區(qū)內(nèi)應(yīng)集中布置，并應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）當(dāng)設(shè)置在地下或半地下時(shí)，宜布置在地下車庫的首層，不應(yīng)布置在地下建筑四層及以下。（2）地下汽車庫分散充電設(shè)施，應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的防火單元，每個(gè)防火單元的最大允許建筑面積為1 000m2。

以武漢某住宅項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目地下車庫共2層，包含1 180個(gè)停車位，按20%停車位設(shè)置充電車位、剩余80%停車位預(yù)留充電車位安裝條件，防火分區(qū)與防火單元?jiǎng)澐质疽鈭D如圖2所示（限于篇幅，僅選取地下一層某防火分區(qū)）。

圖2 防火分區(qū)與防火單元示意圖

設(shè)計(jì)中對(duì)防火單元采取的防火措施是：大范圍仍然以防火分區(qū)為單位，每一防火分區(qū)再細(xì)分防火單元；每個(gè)防火單元與相鄰防火單元之間采用防火墻進(jìn)行分隔，車道上設(shè)置防火卷簾（防火卷簾需分兩次落下）；各防火單元至少保證兩個(gè)疏散出口，疏散出口可為直通室外的安全出口或通向相鄰防火單元的常開防火門；每個(gè)防火單元均設(shè)置獨(dú)立的防排煙系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)；各防火單元設(shè)置獨(dú)立的應(yīng)急照明回路，穿越防火單元隔墻的報(bào)警總線均設(shè)置短路隔離器。

對(duì)于改建型建筑物或建筑物群，由于建筑物設(shè)計(jì)年代通常稍遠(yuǎn)，且多為多層建筑，往往沒有大型地下車庫，但地面空間充裕。因此，分散充電車位往往設(shè)置在戶外。此時(shí)，應(yīng)注意充電車位不應(yīng)靠近有潛在火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)的地方，當(dāng)與有爆炸危險(xiǎn)的建筑物毗鄰時(shí)，應(yīng)滿足GB 50058-2014《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)要求。另外，還應(yīng)避免多塵、腐蝕性氣體的下風(fēng)側(cè)、易積水等場所。

3 快充與慢充的充電功率及規(guī)模分配

3.1 快充與慢充的充電功率選擇

關(guān)于快、慢充充電樁的額定充電功率，隨著電動(dòng)汽車市場的不斷成熟化、標(biāo)準(zhǔn)化，也在不斷地變化。國標(biāo)圖集18D705-2《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)與安裝》附頁中，提供了大量的充電樁參數(shù)，其中關(guān)于充電樁的充電功率分別為，慢充樁功率：2.86kW、3.5kW、7kW；快充樁功率：21kW、30kW、40kW、42kW、45kW、60kW、75kW、120kW、150kW、160kW、180kW、、320kW、350kW 等；矩陣式柔性充電機(jī)：（270×4）kW、（360×3）kW。

根據(jù)部分廠家提供的數(shù)據(jù)，市場上慢充功率有：可調(diào)功率充電器如 1.6kW／3.3kW、3.3kW／6.6kW，固定功率充電樁如7kW（桿式或壁掛式）?？斐涑潆姌栋ǎ?5kW（小型壁掛式）、30kW、45kW、60kW、120kW等落地式充電柜。

根據(jù)汽車廠家提供的不同型號(hào)電動(dòng)汽車數(shù)據(jù)，本文對(duì)幾種典型電動(dòng)汽車充電參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如表4所示。

由表4可以看出，盡管電動(dòng)汽車的廠家和型號(hào)不同，但對(duì)應(yīng)的充電功率基本接近，除去最大值和最小值，慢充充電功率計(jì)算值主要分布在5.7～6.8kW之間（車載充電機(jī)功率，早期車型以3.3kW為主，目前推出的車型大多采用6.6kW），快充充電功率計(jì)算值主要分布在37.9～54.8kW之間。

本文認(rèn)為，簡化充電功率級(jí)別、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)有利于電動(dòng)汽車行業(yè)的健康有序發(fā)展和配套設(shè)施建設(shè)成熟技術(shù)的推廣實(shí)施。同時(shí)也有利于進(jìn)口電動(dòng)汽車向國家標(biāo)準(zhǔn)靠齊。因此，對(duì)于建筑物分散充電設(shè)施，其主要充電對(duì)象為家用型乘用車，采用慢充功率7kW、快充功率60kW是相對(duì)合適的。其他充電功率檔位也可根據(jù)當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)和甲方需要選擇。

3.2 快充與慢充的規(guī)模和安裝位置

GB／T 51313-2018第3.0.3條規(guī)定：在用戶居住地停車位、單位停車場配建的充電設(shè)備宜采用交流充電方式，公共建筑物停車場、社會(huì)公共停車場、路內(nèi)臨時(shí)停車位配建充電設(shè)備宜采用直流充電方式。該條條文說明指出，交、直流充電樁的選擇主要是根據(jù)停車時(shí)間長短來確定。

由于直流充電具有充電時(shí)間短（約為交流充電時(shí)間的1／8）、充電電壓高（直流充電電壓可高達(dá)DC 700V，交流充電電壓為AC 220V）、充電電流大（直流電流峰值可達(dá)400A，交流電流≤32A）等特點(diǎn)。因此，直流快速充電過程的火災(zāi)危險(xiǎn)性更大。

文獻(xiàn)［5］及本文均認(rèn)為，不建議將大功率的充電設(shè)施（如非車載充電機(jī)等）設(shè)在建筑物的地下層。另外，考慮到直流樁的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)難度大、造價(jià)更高，且未來大量市政專業(yè)型快速充換電站的輔助作用。對(duì)于住宅小區(qū)和辦公樓建筑物配建車位，由于人員相對(duì)固定，建議全部采用（或預(yù)留）交流充電樁。對(duì)于商場等流動(dòng)性較大場所，建議地下充電車位也采用全交流充電樁，同時(shí)室外場地或路邊設(shè)置獨(dú)立式小型直流充電站相結(jié)合的方式。

不同型號(hào)電動(dòng)汽車充電參數(shù)實(shí)例 表4

當(dāng)?shù)孛鏃l件受限，而業(yè)主有在地下室設(shè)置快充要求時(shí)，由于當(dāng)前國家標(biāo)準(zhǔn)尚未明確不能在地下室設(shè)置快充樁，為方便消防救援和維護(hù)管理，建議將少量快充樁集中設(shè)置在地下室出入口附近，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)該處的消防措施。如利用防火墻或防火卷簾形成獨(dú)立的分隔，設(shè)置獨(dú)立的防排煙系統(tǒng)并適當(dāng)增大排煙量，提高噴淋布置密度；為提高報(bào)警反應(yīng)速度，除設(shè)置常規(guī)感煙探測器外，還應(yīng)增設(shè)點(diǎn)型火焰探測器或圖像型火焰探測器；同時(shí)建議設(shè)置視頻監(jiān)控裝置對(duì)電動(dòng)汽車狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，后期物業(yè)管理人員也應(yīng)對(duì)此處的消防管理予以重視等。

4 結(jié)束語

本文對(duì)建筑物分散充電設(shè)施的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及市場情況進(jìn)行分析，得出了以下結(jié)論，希望可以給設(shè)計(jì)同行帶來一定的參考價(jià)值。

（1）公共建筑分散充電車位初次安裝數(shù)量建議按總車位的10%進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝（或以地方標(biāo)準(zhǔn)要求為準(zhǔn)），同時(shí)應(yīng)預(yù)留后期的擴(kuò)容條件。住宅小區(qū)分散充電車位初次安裝比例，建議根據(jù)當(dāng)?shù)仉妱?dòng)汽車規(guī)模和發(fā)展速度進(jìn)行確定，對(duì)于剩余車位，應(yīng)預(yù)留后期安裝條件。

（2）初裝分散充電設(shè)施宜集中設(shè)置，并靠近地下車庫出入口并兼顧與供電變配電房的距離。

（3）分散充電車位建議地下車庫為全慢充形式，地面可根據(jù)需要建立獨(dú)立式全快充型小型充電站。

（4）建議對(duì)分散充電樁功率級(jí)別進(jìn)行簡化和統(tǒng)一，交流樁功率的優(yōu)選值推薦7kW，直流樁功率的優(yōu)選值推薦60kW。