池 濤

（孝感市公共檢驗(yàn)檢測(cè)中心，湖北 孝感432000）

長(zhǎng)期以來(lái)，人類對(duì)不可再生資源的大量開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，使得當(dāng)下的石油資源面臨枯竭的情況。石油資源的枯竭將給國(guó)家的發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重的影響，因此為減少對(duì)石油資源的使用，各國(guó)相繼研發(fā)與設(shè)計(jì)出了不同類型的電動(dòng)汽車。電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)與投入使用使得人們對(duì)石油資源的開(kāi)采有了一定程度的減少。與此同時(shí)，使用電動(dòng)汽車的過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因此屬于新型綠色環(huán)保型汽車，受到眾多環(huán)保主義者的喜歡與推崇。電能是電動(dòng)汽車重要的動(dòng)力來(lái)源，在使用電動(dòng)汽車之前均需要對(duì)其進(jìn)行充電。并且隨著市場(chǎng)上電動(dòng)汽車數(shù)量的增加，國(guó)家相關(guān)政府部門將充電樁建設(shè)增加到了民用建筑地下車庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目中，建設(shè)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行民用建筑地下車庫(kù)建設(shè)時(shí)，有必要將電動(dòng)汽車充電樁建設(shè)考慮進(jìn)來(lái)。

1 充電樁類型與技術(shù)要求

1.1 充電樁類型

當(dāng)下，快充充電樁與慢充充電樁是我國(guó)主要的電動(dòng)車充電樁類型。其中，快充充電樁具有充電速度快的優(yōu)點(diǎn)，是一種快速解決充電需求的充電樁類型，主要通過(guò)調(diào)整電流與電壓幅度的方式實(shí)現(xiàn)快速充電功能。使用快充充電樁，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)電動(dòng)汽車的充電，對(duì)于需要快速充滿電量的用戶來(lái)講，快充充電樁是一個(gè)較好的充電選擇。但是有優(yōu)點(diǎn)就有缺點(diǎn)，對(duì)電動(dòng)汽車電池?fù)p耗大就是快充充電樁的缺點(diǎn)，因此為減少對(duì)電動(dòng)汽車電池的損耗，要適當(dāng)控制對(duì)快充充電樁的使用。與此同時(shí)，快充充電樁主要由直流充電樁與充電機(jī)組成，具有占地面積大的特點(diǎn)，這在一定程度上限制了快充充電樁的建設(shè)數(shù)量。對(duì)于慢充充電樁而言，充電速度慢是其存在的明顯缺點(diǎn)，不能滿足急需用車的用戶的電量需求。但在沒(méi)有時(shí)間要求的情況下，建議使用慢充充電樁對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，根本原因是使用慢充充電樁對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，不會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車電池造成損耗。慢充充電樁是當(dāng)下民用建筑地下車庫(kù)中最常用的充電樁類型，慢充充電樁又可分為單相慢充充電樁和三相慢充充電樁，該類充電樁具有占地面積小、安裝方便、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此成為了民用建筑地下車庫(kù)的使用主流。從電流的角度，又可將充電樁分為兩種類型，分別為交流充電樁與直流充電樁。根據(jù)充電樁生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)，本文將兩種類型充電樁的主要技術(shù)參數(shù)列舉如表1所示。

表1 兩種類型充電樁的主要技術(shù)參數(shù)

1.2 技術(shù)要求

對(duì)于民用建筑地下車庫(kù)而言，一般使用交流式充電樁作為主要充電樁類型，根本原因是使用該類型充電樁的過(guò)程中，當(dāng)電動(dòng)汽車充滿電后，充電樁就會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)電源。當(dāng)發(fā)生電路短路、漏電以及過(guò)載等故障時(shí)，交流充電樁會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警功能發(fā)起報(bào)警，警報(bào)器響起后維修人員將在最短的時(shí)間內(nèi)來(lái)到故障現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)故障充電樁進(jìn)行維修。從這一點(diǎn)來(lái)看，在技術(shù)方面，民用建筑地下車庫(kù)充電樁配電設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足現(xiàn)有的法律法規(guī)以及相關(guān)規(guī)范。此外，還要充分考慮充電樁的阻電、阻燃以及預(yù)警與報(bào)警。其中，對(duì)于阻燃，可使用阻燃電纜與耐高溫材料對(duì)充電樁進(jìn)行配電設(shè)計(jì)。對(duì)于阻電，可通過(guò)安裝空氣開(kāi)關(guān)的方式達(dá)到該目的，在漏電以及短路的情況下，充電樁空氣開(kāi)關(guān)會(huì)直接自動(dòng)關(guān)閉電源進(jìn)行自我保護(hù)。同時(shí)，可通過(guò)對(duì)TN-S系統(tǒng)的使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的漏電保護(hù)與短路保護(hù)。對(duì)于預(yù)警報(bào)警，可將智能預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁故障的及時(shí)預(yù)警與報(bào)警[1]。

2 民用建筑地下車庫(kù)充電樁存在的問(wèn)題

2.1 用電成本高，經(jīng)濟(jì)性不足

在當(dāng)前電動(dòng)汽車充電樁市場(chǎng)上，普遍按照峰平谷不同時(shí)間及不同電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)收費(fèi)，而往往用戶在使用充電樁時(shí)要付出相應(yīng)的服務(wù)費(fèi)，這樣的綜合收費(fèi)方式使得使用充電樁的費(fèi)用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于民用電費(fèi)，這就造成了電動(dòng)汽車在出行過(guò)程中所消耗的成本與燃油車之間差距并不大，并沒(méi)有體現(xiàn)出電動(dòng)車的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

2.2 充電樁標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，兼容性不足

一方面，由于公用充電樁與專用充電樁運(yùn)營(yíng)部門的不同，在使用客戶端上沒(méi)有形成統(tǒng)一的支付標(biāo)準(zhǔn)，這使得用戶在使用過(guò)程中受到了許多困擾，對(duì)于實(shí)際使用也形成了極大阻礙，是當(dāng)前充電樁使用過(guò)程中的突出問(wèn)題。而由于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一，也造成了充電樁兼容性的不充分。另一方面，由于當(dāng)前電動(dòng)汽車充電速度并不快，車主等待時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，而公用充電樁充電環(huán)境也相對(duì)較差，這在一定程度上更延長(zhǎng)了用戶等待充電的時(shí)間，用戶使用體驗(yàn)相對(duì)較差，既浪費(fèi)了電動(dòng)車用戶時(shí)間，也造成了地下車庫(kù)資源的極大浪費(fèi)。

2.3 充電樁管理制度缺乏

充電樁作為一種共享的公共社會(huì)資源，對(duì)于電動(dòng)汽車車主而言，自助體驗(yàn)相對(duì)較好，然而公共充電樁在管理制度上的匱乏也導(dǎo)致了公用充電樁損壞程度的加重。一方面，相關(guān)部門沒(méi)有制定嚴(yán)格的使用標(biāo)準(zhǔn)，部分電動(dòng)車車主在不規(guī)范的使用情況下，對(duì)充電樁造成了一定的損壞。而由于充電樁建設(shè)過(guò)程中對(duì)保護(hù)設(shè)施設(shè)置的缺乏，使得充電樁遭到人為破壞的情況屢屢出現(xiàn)，也造成了充電樁損壞率較高的突出現(xiàn)狀，極大程度上增加了充電樁維護(hù)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較低。此外，由于管理制度的不明確，充電樁并沒(méi)有專業(yè)人員進(jìn)行統(tǒng)一管理維護(hù)，在停車位相對(duì)緊張的情況下，部分燃油車會(huì)霸占充電樁，使得電動(dòng)汽車車主無(wú)法充分使用充電樁，造成了充電樁資源的極大浪費(fèi)。

3 充電樁配電設(shè)計(jì)中的注意點(diǎn)

民用建筑地下車庫(kù)充電樁配電設(shè)計(jì)中要注意的點(diǎn)很多，主要包括充電樁的位置設(shè)置、選擇充電樁的安裝方式、設(shè)置充電樁配電箱以設(shè)置配電箱回路等，下面主要對(duì)這幾個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)闡述。

3.1 充電樁位置設(shè)置

充電樁的位置選擇與設(shè)置是一個(gè)重要的內(nèi)容，為保證充電樁的設(shè)置符合要求且滿足民用建筑住宅住戶的使用需求，設(shè)計(jì)人員需要將住戶使用電動(dòng)器類別、進(jìn)出車流情況、電動(dòng)汽車車位數(shù)以及配電設(shè)備等考慮進(jìn)來(lái)，全方位考慮才能提高充電樁的配電設(shè)計(jì)合理性。在電動(dòng)汽車使用用戶不多的情況下，配置少量充電樁即可滿足住戶的電動(dòng)車充電需求。同時(shí)，在充電樁配置數(shù)量較少的情況下，可對(duì)充電樁進(jìn)行集中配置設(shè)計(jì)，安裝于同一個(gè)防火區(qū)域內(nèi)，同時(shí)在不遠(yuǎn)處配置與設(shè)計(jì)相應(yīng)的配電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的科學(xué)集中管理。在民用建筑電動(dòng)車使用用戶較多的情況下，就需要增加充電樁的配置數(shù)量。當(dāng)需要配置的充電樁數(shù)量較多時(shí)，需要熟悉與明確不同類型充電樁的不同特性，并根據(jù)這些特性將不同類型的充電樁配置安裝在固定的區(qū)域。例如，對(duì)于直流充電樁，一般可配置安裝于民用建筑地下車庫(kù)進(jìn)出口防護(hù)區(qū)域。對(duì)于交流充電樁，可安裝于不同的防火區(qū)域中[2]。

3.2 充電樁安裝方式選擇

根據(jù)表1可知，充電樁的安裝方式主要有兩種，分別為壁掛安裝方式與落地安裝方式。一般而言，充電樁的落地安裝過(guò)程比較簡(jiǎn)單。為保證充電樁的落地安裝符合要求，需要提前對(duì)民用建筑住戶使用的電動(dòng)車類型、高度等信息進(jìn)行調(diào)查。對(duì)于壁掛安裝方式，主要是指將充電樁安裝在建筑墻壁或者建筑柱子上。在充電樁的壁掛式安裝過(guò)程中，要盡可能降低與避免對(duì)消防栓等基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)的影響。對(duì)于安裝高度，一般高于落地安裝方式的安裝高度，即壁掛式安裝的安裝高度應(yīng)當(dāng)高于30厘米。

3.3 充電樁配電箱設(shè)置

配電箱設(shè)置是充電樁配電設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，配電箱的設(shè)置合理與否直接關(guān)系到充電樁的運(yùn)作和使用情況。因此，在實(shí)際的充電樁配電設(shè)計(jì)過(guò)程中，要特別重視對(duì)配電箱的設(shè)置。對(duì)于配電箱的數(shù)量，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)置。在充電樁數(shù)量需求不多的情況下，一般設(shè)置一個(gè)配電箱即可。在充電樁數(shù)量要求較多的情況下，一般需要設(shè)置一個(gè)以上的配電箱才能滿足用戶的充電需求。對(duì)于配電箱的安裝位置，最好的選擇為安裝于車庫(kù)附近的強(qiáng)電間。除此之外，安全也是配電箱設(shè)置中注重的點(diǎn)，為提高配電箱設(shè)置與使用的安全系數(shù)，需要對(duì)配電箱進(jìn)行隔離，避免用戶直接接觸配電箱，增加安全事故的發(fā)生概率。

3.4 配電箱回路設(shè)置

回路設(shè)置是配電箱設(shè)置中的重要內(nèi)容，進(jìn)行配電箱回路設(shè)置的過(guò)程中，要特別注意對(duì)短路電流以及剩余電路的保護(hù)。對(duì)于短路保護(hù)，可將低壓斷路器應(yīng)用進(jìn)來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)生短路故障時(shí)的電路保護(hù)。對(duì)于剩余電流保護(hù)，可通過(guò)選用額定動(dòng)作電流的方式，降低電流過(guò)載等帶來(lái)的負(fù)面影響。通過(guò)科學(xué)設(shè)置配電箱回路，可有效提升配電箱使用過(guò)程中的安全系數(shù)，最大限度保障用戶在充電樁使用過(guò)程中的人身安全[3]。

4 民用建筑地下車庫(kù)充電樁配電策略

在進(jìn)行民用建筑地下車庫(kù)充電樁配電設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)民用建筑區(qū)域基本情況，對(duì)充電樁進(jìn)行全面配電設(shè)計(jì)。下面將以某大型住宅小區(qū)為案例，探討民用建筑地下車庫(kù)的充電樁配電策略。

4.1 項(xiàng)目概況及方案設(shè)計(jì)

某市一民用建筑住宅小區(qū)建筑面積為30萬(wàn)平方米，該建筑小區(qū)住宅于2019年年初建設(shè)完畢，并于2020年年初投入使用。按照國(guó)家相關(guān)部門制定的標(biāo)準(zhǔn)，可將該住宅小區(qū)歸類到大型住宅小區(qū)的行列中。對(duì)該小區(qū)的地下車庫(kù)進(jìn)行調(diào)查后，確定該小區(qū)地下車庫(kù)停車車位數(shù)為2260個(gè)。我國(guó)國(guó)家規(guī)劃部門出臺(tái)的相關(guān)條例規(guī)定，對(duì)于新建的建筑住宅，應(yīng)當(dāng)按照20%的車位數(shù)對(duì)地下車庫(kù)充電樁進(jìn)行配電設(shè)計(jì)。隨著建筑住宅住戶數(shù)量的增加，應(yīng)當(dāng)逐漸加大對(duì)充電樁的配電設(shè)計(jì)。因此，開(kāi)始進(jìn)行充電樁配電設(shè)計(jì)時(shí)，可按照20%車位數(shù)，將相應(yīng)數(shù)量的充電樁電源連接到建筑住宅小區(qū)配電所中，同時(shí)根據(jù)小區(qū)用戶數(shù)量，適當(dāng)增加配電所的容量。此外，為避免對(duì)資源的浪費(fèi)，降低充電樁配電設(shè)計(jì)成本，有必要對(duì)充電樁分步配置建設(shè)于配電所周圍。同時(shí)為應(yīng)對(duì)配電所故障帶來(lái)的影響，還應(yīng)當(dāng)在建筑住宅小區(qū)中心配置建設(shè)一個(gè)單獨(dú)的配電室。總而言之，在民用建筑地下車庫(kù)充電樁配電設(shè)計(jì)初始階段，可為充電樁設(shè)計(jì)獨(dú)立的配電室，同時(shí)將容量等因素考慮進(jìn)來(lái)，逐步完成對(duì)充電樁的配電設(shè)計(jì)[4]。

4.2 充電樁輸入總?cè)萘亢怂?/h3>

在案例住宅小區(qū)先期設(shè)計(jì)中，由于小區(qū)地下車庫(kù)總車位數(shù)為2260個(gè)，按照20%車位數(shù)進(jìn)行先期設(shè)計(jì)，則需要考慮到的停車位數(shù)量約為450個(gè)。根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)與案例民用建筑住宅地下車庫(kù)具體情況，可計(jì)算出先期設(shè)計(jì)20%停車位數(shù)的充電樁最大容量為2359kVA。對(duì)于遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)100%停車位數(shù)的充電樁總?cè)萘浚瑒t可定為6975kVA。與此同時(shí)，對(duì)電動(dòng)車的市場(chǎng)使用情況進(jìn)行調(diào)查后，得出的結(jié)論為：將市場(chǎng)上比較受歡迎的電動(dòng)車充滿電后，電動(dòng)車最大續(xù)航里程可達(dá)到200km。對(duì)該市的電動(dòng)車使用情況進(jìn)行調(diào)研分析后，認(rèn)為該市人均電動(dòng)車每天的行駛里程可達(dá)到20km。在20%停車位數(shù)的先期設(shè)計(jì)中，可將這些數(shù)據(jù)信息考慮進(jìn)來(lái)，這樣才能保證配置完畢的充電樁能夠滿足住宅用戶的使用需求。另外，一般情況下電動(dòng)汽車充電機(jī)輸入功率小于充電樁的最大輸出功率，僅僅根據(jù)這一點(diǎn)計(jì)算與確定充電樁的輸出功率是無(wú)法滿足要求的，因此在實(shí)際的配電設(shè)計(jì)中，有必要適當(dāng)增加充電樁的輸出功率。

4.3 20%車位數(shù)的先期充電樁配電設(shè)計(jì)

在20%車位數(shù)的先期充電樁配電設(shè)計(jì)階段，對(duì)于該民用建筑小區(qū)而言，每一個(gè)配電所平均需要為80-100個(gè)充電樁提供充電服務(wù)，因此經(jīng)過(guò)計(jì)算可認(rèn)為該小區(qū)配電所總負(fù)荷高于450kVA。根據(jù)該民用建筑小區(qū)地下車庫(kù)建設(shè)情況以及充電樁使用需求，可為每一個(gè)防火分區(qū)設(shè)置25個(gè)左右的充電樁。與此同時(shí)，不同防火分區(qū)的面積大小不一樣，因此能夠設(shè)置的停車位數(shù)量不盡相同。為保證充電樁配電設(shè)計(jì)的科學(xué)性，可根據(jù)不同防火分區(qū)設(shè)計(jì)停車位數(shù)，對(duì)充電樁的配電安裝數(shù)量進(jìn)行合理調(diào)整與確定。此外，為保證充電樁的正確和長(zhǎng)期使用，應(yīng)當(dāng)為充電樁配置相應(yīng)的監(jiān)控與計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，這樣既能方便住戶的使用，還能保證建設(shè)者的利益。當(dāng)充電樁的設(shè)置初具規(guī)模時(shí)，即可對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，同時(shí)預(yù)留有線以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口，保證后期能對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴(kuò)展和完善。對(duì)于監(jiān)控與計(jì)費(fèi)系統(tǒng)主機(jī)，可設(shè)置與安裝于相應(yīng)管理室或者值班室，方便管理人員對(duì)充電樁的使用情況實(shí)時(shí)監(jiān)督，同時(shí)當(dāng)充電樁發(fā)生故障時(shí)，還能方便維護(hù)人員第一時(shí)間達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)充電樁進(jìn)行維修管理[5]。

4.4 100%車位數(shù)的遠(yuǎn)期充電樁配電設(shè)計(jì)

100%車位數(shù)遠(yuǎn)期充電樁配電設(shè)計(jì)建立在20%車位數(shù)遠(yuǎn)期充電樁配電設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上。理想狀態(tài)下，根據(jù)該民用建筑地下停車位數(shù)量情況，應(yīng)當(dāng)為所有充電樁配置8臺(tái)左右800kVA容量的變壓器。同時(shí)，在配置與設(shè)計(jì)100%車位數(shù)充電樁的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮到當(dāng)下電動(dòng)汽車車載充電機(jī)具體情況、充電樁安全技術(shù)情況以及電池研發(fā)技術(shù)情況等，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研的方式為100%車位數(shù)的遠(yuǎn)期充電樁配電設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行與完成建立良好的數(shù)據(jù)與技術(shù)理論基礎(chǔ)。與此同時(shí)，為滿足用戶日益上漲的電動(dòng)車充電需求，應(yīng)當(dāng)定期增加充電樁、電源變壓器的數(shù)量與容量，同時(shí)對(duì)于故障充電樁，要及時(shí)進(jìn)行維修與更換。另外，在進(jìn)行充電樁配電設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為保證配電設(shè)計(jì)完畢的充電樁能夠順利投入使用，滿足廣大用戶的電動(dòng)車充電使用要求，不僅需要嚴(yán)格按照國(guó)家出臺(tái)的相關(guān)條例進(jìn)行配電設(shè)計(jì)，還需要與住宅業(yè)主溝通，在充分了解業(yè)主各方面使用需求的前提下進(jìn)行充電樁配電設(shè)計(jì)，這樣才能最大化充電樁配電設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在電動(dòng)汽車使用數(shù)量呈直線上升趨勢(shì)的情況下，為方便建筑住宅業(yè)主進(jìn)行電動(dòng)車充電，有必要在建筑住宅地下車庫(kù)增加對(duì)充電樁的配電設(shè)計(jì)，同時(shí)這也是國(guó)家規(guī)劃部門等近幾年出臺(tái)的條例規(guī)定。在實(shí)際的充電樁配電設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)單位要注重對(duì)建筑住宅小區(qū)具體情況的調(diào)查以及電池開(kāi)發(fā)技術(shù)等各方面技術(shù)發(fā)展情況的調(diào)研，在充分了解充電樁使用需求的情況下進(jìn)行充電樁配電設(shè)計(jì)，才能最大化享受充電樁配電設(shè)計(jì)帶來(lái)的效益，同時(shí)還能提高對(duì)民用建筑住宅用戶的電動(dòng)車充電服務(wù)水平。