劉鳳龍 中鐵十二局集團有限公司勘測設計分公司

1 前言

在新基建理念影響下，充電樁建設越來越受到人們的重視。各區(qū)域也逐漸將充電樁扶持政策落實到實際作業(yè)中，希望可以更好的改善充電樁建設水平，最大程度的為新能源電動汽車的應用和推廣提供助力。但就目前情況分析，充電樁設置布局還存在一些問題，技術水平還不是十分完善。鑒于此，本文從設計角度結(jié)合規(guī)范與圖集就電動汽車充電設施設計與安裝的配置要點進行歸納總結(jié)。

2 我國充電樁的發(fā)展現(xiàn)狀

新能源汽車的發(fā)展是在綠色環(huán)保理念作用下得以推廣的，新能源電動汽車的設計和推廣，一方面是為了解決因汽車行業(yè)發(fā)展存在的能源危機問題，在方便人們出行的同時，降低非可再生資源的損耗。另一方面則是為了控制汽車行駛中產(chǎn)生的有害氣體，減少其對環(huán)境帶來的污染和破壞。

我國在新能源電動汽車發(fā)展上存在起步晚、技術不完善等問題，但這不影響我國對新能源電動汽車的研究，在現(xiàn)有的規(guī)劃目標中提出，在2025 年新能源電動汽車的市場占比要達到總占比的1/6。而作為新能源電動汽車的配套設施，充電樁也逐漸受到人們的廣泛關注。充電樁配置情況，將直接決定新能源電動汽車的實用率，關系到新能源電動汽車的前進步伐。

目前電動汽車的充電方式有直接充電和電池充電兩種形式。在充電過程中，應按照汽車類型選擇合適的充電裝置及接頭方式。如今，充電樁可分為直流充電樁和交流充電樁兩種，前者的尺寸大小是恒定不變的，后者則具有變化性，會隨著時間推移而發(fā)生改變。不過同類型充電樁的充電功率是不變的，只不過安裝和應用場景有所不同。

3 充電樁設施布置及樁位比

充電樁設施在布置中需嚴格按照現(xiàn)有規(guī)范要求逐步落實作業(yè)內(nèi)容。對于新建車庫中的分散充電設施，一般會將其劃分在防火性能較好的區(qū)域內(nèi)，且設置單獨的消防設施，以維護充電樁使用安全。按照現(xiàn)有規(guī)范要求，車庫及防火單元的建設需要滿足以下要求：

單層車庫面積在1500m2，多層車庫則控制在1250m2，地下室或高層建筑的車庫面積一般在1000m2。防火單元的耐火等級要滿足2h 以上火災隔離的需求，在防火單元內(nèi)科學設置防火卷簾、隔離墻和分隔水幕等設施結(jié)構，實現(xiàn)隔離保護，降低火災影響。對于地下室、半地下或高層建筑來說，車庫內(nèi)的防火單元需設置自動報警、噴滅火系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、緊急照明系統(tǒng)，在疏散通道位置粘貼明顯的警示標志，以減少火災發(fā)生時人員的傷亡[2]。

充電樁設施在各類建筑物停車場的配置數(shù)量應符合當?shù)氐囊?guī)定，若當?shù)貨]有具體規(guī)定，可參照下表執(zhí)行。下表中提到了預留建設安裝條件要求結(jié)合現(xiàn)場情況，預留出安裝充電設施及其配電設施的區(qū)域空間，而表中的車位配比則是充電場內(nèi)，充電車輛的數(shù)量與總車位之間的比例參數(shù)。

表1 電動汽車充電設施的樁位比

通過對交直流充電設施交直比的分析可知，一般建筑會將比例參數(shù)控制在10∶1～4∶1之間；特殊建筑則會控制在4∶1，同時結(jié)合建設方運行特點進行深化確定。

4 充電樁配置需要系數(shù)

表2 充電設施需要系數(shù)的參考值

結(jié)論如下：

a.一臺非車載充電設備的需要系數(shù)應在0.95左右，一般設計中會直接確定為1。

b.7臺以上的非車載充電設備需要系數(shù)要在0.3以上。

c.2～6 臺非車載充電機建議其需要系數(shù)取值可在0.30～0.95之間；

d.運行的非車載充電設施越多，需要系數(shù)越小。

e.運營單位專用充電設施，結(jié)合運營模式，存在集中充電的情形，建議需要系數(shù)不小于0.9。

5 負荷等級和配電系統(tǒng)

目前各電氣規(guī)范并未對充電樁設備的供電負荷等級明確劃分。對于公共電動車等存在公共利益的車型，在非車載充電設施的配備中，其供電負荷等級應在2及以上，而對于商場、住宅小區(qū)、辦公場所等區(qū)域內(nèi)的非車載充電設施，其供電負荷等級控制在3及以上。

充電樁配電系統(tǒng)按場站規(guī)模、布置場所分為專用電壓器和共用變壓器設置。專用變壓器適用充電設備容量大、數(shù)量多的場所，符合負荷分類原則，便于運行維護管理，對其他符合不產(chǎn)生影響，有利于諧波治理。共用變壓器適用容量小、充電設備少的場所，可提高變壓器的利用率，降低投資，會對其他負荷會產(chǎn)生一定的影響。

滿足下列條件之一時，宜設置專用變壓器:

（1）對于新建建筑，當充電設備總安裝容量較大，且充電設備布置相對集中時；

（2）大容量的充電主機系統(tǒng)；

（3）在現(xiàn)有的停車位內(nèi)進行充電設施的布置規(guī)劃，要求與其變壓器的最大負載在85%以上；

（4）電池更換站。

除上述情形外，建議共用變壓器以節(jié)省投資。

6 設施監(jiān)控及計量管理

充電設施監(jiān)督和控制是保證充電樁正常使用的根本，是減少安全事故發(fā)生的關鍵。監(jiān)控系統(tǒng)的設置能夠?qū)⒊潆姌丁⒊潆娫O施的運行情況直觀顯示出來，并做到數(shù)據(jù)的實時傳遞，便于工作人員準確掌握現(xiàn)場情況，做好設施設備調(diào)整。另外，監(jiān)控系統(tǒng)可將收集的信息數(shù)據(jù)備份，便于日后查詢，為后期工作開展提供助力[3]。

充電設施監(jiān)控系統(tǒng)組成主要有控制層、網(wǎng)絡設備、間隔層這三部分。

（1）控制層設備：包括服務層、工作站、打印機等。

（2）間隔層設備：由充電機監(jiān)控、配電監(jiān)控、視頻監(jiān)控及安全防盜監(jiān)控四部分組成。

（3）網(wǎng)絡設備：交換機、短信網(wǎng)關、轉(zhuǎn)換裝置、電纜與光纜。

視頻監(jiān)控單元和安防監(jiān)控單元等根據(jù)充電設施的重要等級及安全管理要求進行沒置。對于設置在建筑物內(nèi)部的小型監(jiān)控系統(tǒng)，可以不配置配電監(jiān)控單元和安防監(jiān)控單元。

充電系統(tǒng)的電能計量常規(guī)包括兩部分：充電設施和電力部門之間的電量結(jié)算計量、充電設施和電動汽車之間的電量和服務費用結(jié)算計量。充電設備和客戶之間的計量應具備有多種結(jié)算方式的功能。

7 充電設施的設計安裝

電氣專業(yè)設計原則：

一是嚴格遵照一位一樁原則開展布置，如果是公共區(qū)域，可遵循一位一樁或多位多樁原則。

二是充電樁及終端設施可直接采用掛壁式或落地式安裝方式，縮減空間占用面積。如果是室內(nèi)充電設施，則一般單獨設施或采用箱式安裝方法，以維護設施運轉(zhuǎn)安全性。

三是電動汽車充電設施在布置中可以后面、側(cè)面、集中布置方式實現(xiàn)，并設置保護措施，規(guī)避撞傷損毀。

四是充電設施與充電車位間距應控制在半米以上，檢修及操作間距控制在0.8m 以上；壁掛式安裝的設備與地面中心線的距離要在1.5m 以上；落地式的距離需高出平面0.2m以上。

五是室外充電設施需要設置防水、除塵設備，要求其防護等級在IP56以上。

對結(jié)構基礎設計的要求：

（1）充電設備與支撐構件之間應采取可靠的連接。

（2）充電設備采用落地式安裝方式時,可采用鋼結(jié)構或鋼筋混凝士基礎，地基承載力特征值及變形應滿足充電設備的安裝要求。

（3）充電設備采用壁掛式安裝方式時,其支撐部位宜為鋼筋混凝土構件，墻厚不宜小于200mm,支撐的墻體應考慮充電設備的荷載。

（4）充電設備安裝時采用的材料及采取的措施建議如下:

a、混凝土:預制混凝土構件采用C25 細石混凝土，現(xiàn)澆混凝土構件采用C25混凝士,基礎墊層采用C15混凝土。

b、鋼材:鋼材材質(zhì)均為Q235B，焊條為E43型。

c、鋼筋:采用Ⅰ級鋼:HPB300.

d、磚砌體:采用Mu7.5磚、M5混合砂漿。

e、抹面:1∶2水泥砂槳抹面，并按具體要求刷警示漆。

f、鋼構件防腐:鋼構件應進行除銹、防銹處理，一次涂裝防護層標準不少于充電設備的使用年限。

g、鋼構件采用焊接，周邊滿焊，所有焊縫高度應滿足相關規(guī)范要求。

8 結(jié)束語

希望本文論述可對相關人員有所幫助，在日后充電樁配置中，能夠維護使用的安全性和實用性，全面掌握負荷等級與配電系數(shù)，做好充電設施的設計安裝工作，以期為電能汽車的推廣貢獻力量，更好的推進我國新能源的發(fā)展。