新能源充電樁配置要點(diǎn)

劉鳳龍 中鐵十二局集團(tuán)有限公司勘測(cè)設(shè)計(jì)分公司

1 前言

在新基建理念影響下，充電樁建設(shè)越來(lái)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(shí)到實(shí)際作業(yè)中，希望可以更好的改善充電樁建設(shè)水平，最大程度的為新能源電動(dòng)汽車的應(yīng)用和推廣提供助力。但就目前情況分析，充電樁設(shè)置布局還存在一些問(wèn)題，技術(shù)水平還不是十分完善。鑒于此，本文從設(shè)計(jì)角度結(jié)合規(guī)范與圖集就電動(dòng)汽車充電設(shè)施設(shè)計(jì)與安裝的配置要點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)。

2 我國(guó)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(dòng)汽車的設(shè)計(jì)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(jī)問(wèn)題，在方便人們出行的同時(shí)，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(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染和破壞。

我國(guó)在新能源電動(dòng)汽車發(fā)展上存在起步晚、技術(shù)不完善等問(wèn)題，但這不影響我國(guó)對(duì)新能源電動(dòng)汽車的研究，在現(xiàn)有的規(guī)劃目標(biāo)中提出，在2025 年新能源電動(dòng)汽車的市場(chǎng)占比要達(dá)到總占比的1/6。而作為新能源電動(dòng)汽車的配套設(shè)施，充電樁也逐漸受到人們的廣泛關(guān)注。充電樁配置情況，將直接決定新能源電動(dòng)汽車的實(shí)用率，關(guān)系到新能源電動(dòng)汽車的前進(jìn)步伐。

目前電動(dòng)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(guò)程中，應(yīng)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(huì)隨著時(shí)間推移而發(fā)生改變。不過(guò)同類型充電樁的充電功率是不變的，只不過(guò)安裝和應(yīng)用場(chǎng)景有所不同。

3 充電樁設(shè)施布置及樁位比

充電樁設(shè)施在布置中需嚴(yán)格按照現(xiàn)有規(guī)范要求逐步落實(shí)作業(yè)內(nèi)容。對(duì)于新建車庫(kù)中的分散充電設(shè)施，一般會(huì)將其劃分在防火性能較好的區(qū)域內(nèi)，且設(shè)置單獨(dú)的消防設(shè)施，以維護(hù)充電樁使用安全。按照現(xiàn)有規(guī)范要求，車庫(kù)及防火單元的建設(shè)需要滿足以下要求：

單層車庫(kù)面積在1500m2，多層車庫(kù)則控制在1250m2，地下室或高層建筑的車庫(kù)面積一般在1000m2。防火單元的耐火等級(jí)要滿足2h 以上火災(zāi)隔離的需求，在防火單元內(nèi)科學(xué)設(shè)置防火卷簾、隔離墻和分隔水幕等設(shè)施結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)隔離保護(hù)，降低火災(zāi)影響。對(duì)于地下室、半地下或高層建筑來(lái)說(shuō)，車庫(kù)內(nèi)的防火單元需設(shè)置自動(dòng)報(bào)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(biāo)志，以減少火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員的傷亡[2]。

充電樁設(shè)施在各類建筑物停車場(chǎng)的配置數(shù)量應(yīng)符合當(dāng)?shù)氐囊?guī)定，若當(dāng)?shù)貨](méi)有具體規(guī)定，可參照下表執(zhí)行。下表中提到了預(yù)留建設(shè)安裝條件要求結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，預(yù)留出安裝充電設(shè)施及其配電設(shè)施的區(qū)域空間，而表中的車位配比則是充電場(chǎng)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(dòng)汽車充電設(shè)施的樁位比

通過(guò)對(duì)交直流充電設(shè)施交直比的分析可知，一般建筑會(huì)將比例參數(shù)控制在10∶1～4∶1之間；特殊建筑則會(huì)控制在4∶1，同時(shí)結(jié)合建設(shè)方運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行深化確定。

4 充電樁配置需要系數(shù)

表2 充電設(shè)施需要系數(shù)的參考值

結(jié)論如下：

a.一臺(tái)非車載充電設(shè)備的需要系數(shù)應(yīng)在0.95左右，一般設(shè)計(jì)中會(huì)直接確定為1。

b.7臺(tái)以上的非車載充電設(shè)備需要系數(shù)要在0.3以上。

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

d.運(yùn)行的非車載充電設(shè)施越多，需要系數(shù)越小。

e.運(yùn)營(yíng)單位專用充電設(shè)施，結(jié)合運(yùn)營(yíng)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(fù)荷等級(jí)和配電系統(tǒng)

目前各電氣規(guī)范并未對(duì)充電樁設(shè)備的供電負(fù)荷等級(jí)明確劃分。對(duì)于公共電動(dòng)車等存在公共利益的車型，在非車載充電設(shè)施的配備中，其供電負(fù)荷等級(jí)應(yīng)在2及以上，而對(duì)于商場(chǎng)、住宅小區(qū)、辦公場(chǎng)所等區(qū)域內(nèi)的非車載充電設(shè)施，其供電負(fù)荷等級(jí)控制在3及以上。

充電樁配電系統(tǒng)按場(chǎng)站規(guī)模、布置場(chǎng)所分為專用電壓器和共用變壓器設(shè)置。專用變壓器適用充電設(shè)備容量大、數(shù)量多的場(chǎng)所，符合負(fù)荷分類原則，便于運(yùn)行維護(hù)管理，對(duì)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(shè)備少的場(chǎng)所，可提高變壓器的利用率，降低投資，會(huì)對(duì)其他負(fù)荷會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

滿足下列條件之一時(shí)，宜設(shè)置專用變壓器:

（1）對(duì)于新建建筑，當(dāng)充電設(shè)備總安裝容量較大，且充電設(shè)備布置相對(duì)集中時(shí)；

（2）大容量的充電主機(jī)系統(tǒng)；

（3）在現(xiàn)有的停車位內(nèi)進(jìn)行充電設(shè)施的布置規(guī)劃，要求與其變壓器的最大負(fù)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(shè)施監(jiān)控及計(jì)量管理

充電設(shè)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(guān)鍵。監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置能夠?qū)⒊潆姌?、充電設(shè)施的運(yùn)行情況直觀顯示出來(lái)，并做到數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞，便于工作人員準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，做好設(shè)施設(shè)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(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)組成主要有控制層、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、間隔層這三部分。

（1）控制層設(shè)備：包括服務(wù)層、工作站、打印機(jī)等。

（2）間隔層設(shè)備：由充電機(jī)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(luò)設(shè)備：交換機(jī)、短信網(wǎng)關(guān)、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(shè)施的重要等級(jí)及安全管理要求進(jìn)行沒(méi)置。對(duì)于設(shè)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(jì)量常規(guī)包括兩部分：充電設(shè)施和電力部門之間的電量結(jié)算計(jì)量、充電設(shè)施和電動(dòng)汽車之間的電量和服務(wù)費(fèi)用結(jié)算計(jì)量。充電設(shè)備和客戶之間的計(jì)量應(yīng)具備有多種結(jié)算方式的功能。

7 充電設(shè)施的設(shè)計(jì)安裝

電氣專業(yè)設(shè)計(jì)原則：

一是嚴(yán)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(shè)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(shè)施，則一般單獨(dú)設(shè)施或采用箱式安裝方法，以維護(hù)設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)安全性。

三是電動(dòng)汽車充電設(shè)施在布置中可以后面、側(cè)面、集中布置方式實(shí)現(xiàn)，并設(shè)置保護(hù)措施，規(guī)避撞傷損毀。

四是充電設(shè)施與充電車位間距應(yīng)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(shè)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(shè)施需要設(shè)置防水、除塵設(shè)備，要求其防護(hù)等級(jí)在IP56以上。

對(duì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求：

（1）充電設(shè)備與支撐構(gòu)件之間應(yīng)采取可靠的連接。

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

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

（4）充電設(shè)備安裝時(shí)采用的材料及采取的措施建議如下:

a、混凝土:預(yù)制混凝土構(gòu)件采用C25 細(xì)石混凝土，現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件采用C25混凝士,基礎(chǔ)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(jí)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(gòu)件防腐:鋼構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行除銹、防銹處理，一次涂裝防護(hù)層標(biāo)準(zhǔn)不少于充電設(shè)備的使用年限。

g、鋼構(gòu)件采用焊接，周邊滿焊，所有焊縫高度應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

8 結(jié)束語(yǔ)

希望本文論述可對(duì)相關(guān)人員有所幫助，在日后充電樁配置中，能夠維護(hù)使用的安全性和實(shí)用性，全面掌握負(fù)荷等級(jí)與配電系數(shù)，做好充電設(shè)施的設(shè)計(jì)安裝工作，以期為電能汽車的推廣貢獻(xiàn)力量，更好的推進(jìn)我國(guó)新能源的發(fā)展。