民用建筑地下車庫充電樁配電策略初探

李秀清 孫濱

山東正晨科技股份有限公司

目前我國常用新能源汽車有純電動汽車和油電混合型汽車兩種類型，為了推動新能源汽車，使其能夠取代傳統(tǒng)能源汽車，需要保障動力源供應?？梢?，在民用建筑中設置相應的充電設施，對于汽車入庫后能夠及時充電意義重大。

一、充電樁類型與技術要求

（一）充電樁的類型

隨著電動汽車的增多與發(fā)展，充電樁的類型也不斷增多，但是，從實際情況來看，主要有交流充電樁和直流充電樁兩種。前者其占地面積小，而且整個系統(tǒng)相對簡單，操作容易，但是，充電速度相對較慢，適合應用在民用建筑地下車庫。后者主要由充電柜和直流充電裝置構成，其具有電流和電壓調整幅度大，在充電時能夠將電能直接沖入電動汽車中，充電速度快，能夠滿足不同類型的電動汽車充電需求[1]。但是，直流充電方式，容易損壞電池，縮短其壽命，而且占地面積大，主要被應用在企業(yè)專用停車場、城市交通停車場，在民用建筑停車場中很少應用。

（二）技術要求

民用建筑地下車建設的充電樁以交流充電樁為主，其具有達到充電時間后能夠自動切斷電源，一旦發(fā)生過載、短路、漏電等各種異常現(xiàn)象時，能夠自動發(fā)出警報?？偟膩碚f，在技術方面，需要在滿足相應的規(guī)范和法律法規(guī)基礎上，從阻電、阻燃、預警等功能方面入手進行分析，提高充電樁性能。采用的電源線應當以阻燃電纜和護管等材料為主，同時，安裝空氣開關，通過對其進行應用，實現(xiàn)自我保護[2]。

二、充電樁配電設計需要注意的要點

（一）合理設置充電樁位置

位置的選擇與設置是充電樁建設的一項重要內容，為了確保設置的充電樁符合要求，而且能夠滿足民用建筑主的應用需求。在具體設計時，要全面考慮住戶進出車輛情況、采用的電動器類別、電動汽車車位數(shù)等各項內容，綜合分析各項影響因素，科學設計，只有這樣才能確保最終充電樁配電設計的合理性。如果電動汽車數(shù)量少，在地下車庫設置少量充電樁就能夠滿足住戶的應用需求[3]。在充電樁數(shù)量較少狀況下，對于充電樁在配置設計上可以采取集中方式，將充電樁設置在同一個防火區(qū)內，將相應的配電設備設置在不遠處，通過集中方式對充電樁進行科學管理。如通電動車數(shù)量較多，可以適當增加充電樁書數(shù)量。若配置了較多的充電樁，要對不同類型的充電樁的特點進行確定，依據(jù)不同類型的充電樁，將充電樁安裝哎固定區(qū)域。例如，可以將充電速度較快的直流充電樁配置在地下車庫出口處，而對于充電速度相對較慢的交流充電樁，可以將其安裝在不同防火區(qū)域中。

（二）安裝充電樁采用的方式

對于充電樁來說，其安裝主要有的落地安裝和壁掛安裝兩種方式。通常來說，采取落地方式安裝充電樁，安裝過程相對簡單。采取落地方式進行充電樁安裝時，為了保證符合要求，相關工作人員需要提前對居建住戶擁有電動車的高度、類型等各項內容進行全面調查，從而確保最終安裝的充電樁能夠滿足應用需求。而如果采取掛壁式方式安裝充電樁，主要是將充電樁安裝在建筑的柱子或者墻壁上，需要注意的是，采取該方式安裝充電樁，要盡量減小安裝對于消防等基礎設施造成等不良影響，同時，壁掛式安裝充電樁，安裝高度需要超過30cm。

（三）合理設置充電樁配電箱

設置配電箱是充電樁配電設計的一項重要內容，對于配電箱來說，其設置的合理性對充電樁的應用會造成直接影響。由此可見，在進行充電樁配電設計期間，需要提高對配電箱具體設置內容的重視。針對配電箱的具體數(shù)量，需要在對實際情況進行分析基礎上，進行適當設置，如果充電樁數(shù)量較少，設置一個配電箱就能夠滿足應用需求[4]。如果充電樁數(shù)量較多，需要配置多個配電箱，確保能夠滿足所有用戶充電需求，避免由于的無法充電，而對人們對電動汽車的應用造成不良影響。此外，在設置配電箱時，要注意安全性，為了確保配電箱在應用時的安全系數(shù)，以及設置的合理性，要適當隔離配電箱，在電箱外側應當設置保護欄，樹立警示牌，避免用戶與配電箱直接接觸，發(fā)生事故。

（四）設置配電箱回路

在設置配電箱回路期間，需要注意對剩余電路及短路電流的保護。針對剩余電流保護，可以利用額定動作電流方式，最大程度降低過載電流帶來的不良影響。而對于短路波阿虎，可以采用低壓斷路器，一旦出現(xiàn)短路，低壓斷路器能夠發(fā)揮作用，實現(xiàn)對短路的保護，避免發(fā)生事故。對于配電箱來說，合理設置回路，能夠使配電箱在應用期間的安全系數(shù)能夠得到進一步提高，確保用戶在應用充電樁時的安全性，以免發(fā)生安全事故。

三、地下車庫充電樁配電策略

（一）設置充電樁配電接入點

通過對地下車庫充電樁的就應用情況進行分析可以發(fā)現(xiàn)，其主要在夜間被應用，而夜間也是住宅中人們用電的高峰期，因此，如果將充電樁直接連接到的住宅的供電網(wǎng)絡中，會加大住宅用電符合，這會對供電可靠性、安全性帶來一定風險，因此，需要與住宅之外的供電網(wǎng)絡相連接。

（二）設置智能程序

通過設置的智能程序可以對充電樁進行調整。對于電動汽車來說，其在運行期間，電池能量密度，續(xù)航里程是兩項重要參數(shù)，其與電動汽車的壽命長度有著緊密聯(lián)系。一般來說，汽車中的鋰電池的壽命長度在5-8年之間，充電循環(huán)壽命在1000次左右，因此，為了提高鋰電池質量，延長其壽命，需要在鋰電池電量不足20%時，對其進行充電，避免電池出現(xiàn)放電、過電等不良現(xiàn)象，而當電量沖到80%-90%后，停止充電，通過這種充電方式，能夠實現(xiàn)對電池能量的彌補，避免電池遭受到破壞，影響人們對電動汽車的應用。但是，從實際情況來看，用戶對電動汽車的認識有限，以及不夠重視，在對電動汽車充電時，通常都是在夜間進行，直到第二天早上才會結束充電，這種“野蠻”的充電方式，對電池會造成破壞，縮短電池壽命?？紤]到人們的實際需求，在配置充電樁時，應當針對充電樁設置智能程序，通過對智能程序進行應用，在充電時，充電樁能夠自主感應電動汽車充量，在充電達到80-90%時，能夠自動停止供電，延長電動汽車壽命，進而用戶提供更高質量的服務[5]。

（三）設置充電樁數(shù)量

過去一段時間電動汽車行駛里程在150km左右，而隨著人們對電動汽車研究的不斷深入，以及科技發(fā)展，國家提高了對電動汽車續(xù)航里程的重視，從而滿足用戶需求，提高用戶體驗度，推動電動汽車普及。近幾年，電動汽車鋰電池能量密度屢創(chuàng)新高，這使電動汽車續(xù)航里程達到了的300km，這一續(xù)航里程能夠滿足許多數(shù)人短途出行、通勤需求。電動汽車續(xù)航里程的增加，充電時間不斷的縮短，這使電動汽車普及程度進一步提高，針對這一現(xiàn)象，只需要在地下車庫中設置充電樁，就能夠滿足需求。但是，在實際設計時，在進行充電樁設置時，需在滿足用戶需求基礎上，最大程度降低成本。下面以續(xù)航里程300km/d為例進行分析，電動汽車行駛里程約120km，以每天平均通勤為20km計算，在每臺電動車需要每間隔6天進行一次充電，即按照電動汽車數(shù)量與充電樁6：1比例設置即可，在滿足用戶應用需求基礎上，提高充電樁利用率，提高經(jīng)濟效益。

四、地下車庫充電樁配電策略實例分析

（一）項目設計方案

某市一民用建筑住宅小區(qū)的總的建筑面積約為321800m2，小區(qū)在2020年年末建設完畢，在2021年年初投入使用。依據(jù)相關部門制定的具體標準，將該小區(qū)歸類為大型住宅小區(qū)。對該小區(qū)地下車庫的停車車位數(shù)據(jù)進行調查分析可以確定，該小區(qū)的一共有停車車位數(shù)2250個。根據(jù)我國規(guī)劃部門出臺的條例，新建建筑住宅，在進行地下車庫充電樁配電設計時，依據(jù)車位數(shù)據(jù)的20%配置即可。而隨著小區(qū)住宅內用戶數(shù)的增多，電力汽車的增多，應當逐漸增加充電樁數(shù)量。由此可見，在起初階段進行充電樁配電設計時，依據(jù)20%車位數(shù)開展，將充電樁單元與小區(qū)配電所相連接，同時，需要依據(jù)小區(qū)內住戶數(shù)量，擴大配電所容量。除此之外，為了避免浪費資源，提高充電樁配電設計成本，應當將充電樁建設在配電所附近。此外，為了最大程度降低配短縮故障帶來的不良影響，需要在建筑住宅小區(qū)中配置一個獨立配電室，使其發(fā)揮出供電作用。總而言之，針對被小區(qū)的情況來看，在小區(qū)地下車庫充電樁配電設計初始階段，需要在小區(qū)內的充電樁配置一個獨立配電室，而且，要全面考慮容量等各項影響因素，逐步完成充電樁配電設計。

（二）核算充電樁輸入總容量

該小區(qū)在先期設計期間，小區(qū)地下車庫車位數(shù)為2250個，依據(jù)20%車位數(shù)計算，需要考慮到的停車數(shù)量約為450個，通過對小區(qū)地下車庫的實際情況，能夠計算先期設計20%停車車位數(shù)進行分析，充電在最大容量約為2360kVA，而從長遠角度來看，設計依據(jù)100%停車位數(shù)的充電樁進行分析，總容量約為6980kVA。同時，通過對小區(qū)的所在城市，及周邊城市的電動車市場的具體應用情況進行調查分析可以發(fā)現(xiàn)，市場中比較受人們歡迎電動車充滿電后，最大續(xù)航里程能夠達到220km，對該城市中多數(shù)電動車的應用情況進行調查能夠發(fā)現(xiàn)，該人員電動車每天行駛里程約為22km，這一數(shù)據(jù)也與該小區(qū)的用戶的情況基本一致。對于該小區(qū)地下室車庫的前期設計依據(jù)20%標準開展，在問題分析時，需要將這些因素全部都考慮在內，確保完成地下車庫充電樁的配置情況能夠滿足住宅內用戶的需求。此外，需要注意的是，在一般狀況下，電動汽車充電機輸入功率會小于充電樁的最大輸出功率，因此，僅依據(jù)這一點對充電樁的輸出功率進行計算與確定無法滿足應用需求?？梢?，在具體配電設計期間，要適當加大充電樁輸出功率，確保其能夠滿足應用需求。

（三）先期充電樁配電設計

在先期充電樁配電設計按照20%規(guī)格開展，每一個配電所在運行期間需要為約90個充電樁提供充電服務，通過分析可知，該小區(qū)的配電所在具體運行期間，其總負荷超過了450kVA。依據(jù)該小區(qū)地下車庫的具體建設情況，以及用戶對的充電樁應用的具體需求，在每個防火分區(qū)應當設置24-26個充電樁。同時，考慮到不同防火分區(qū)的面積大小也存在一定差異，在進行停車數(shù)位設置時，需要依據(jù)具體情況而定?？偟膩碚f，具體設計期間，為了確保最終充電樁設計的合理性，依據(jù)地下車庫的不同防火分區(qū)設計停車位數(shù)，適當調整充電樁數(shù)量進行確定，適當調整，確保最終設計的合理性。此外，該小區(qū)在進行地下車庫充電樁配置時，為了確保充電樁能夠正確、長期應用，為人們提供高質量服務，對于配置的充電樁安裝與之相配套的監(jiān)控系統(tǒng)，以及計算系統(tǒng)，對充電樁的應用情況進行監(jiān)督，這一方面方便用戶對充電樁進行應用，另一方面也能夠保護建設充電樁單位的合法權益。在地下車庫建的充電樁具備了初具規(guī)模后，便可以對設計的監(jiān)控系統(tǒng)進行適當簡化，為了方便應用，在具體設計時需要預留無線網(wǎng)接口與有線網(wǎng)接口，方便后續(xù)隨著需求的改變，對監(jiān)控系統(tǒng)功能進行拓展和完善，確保監(jiān)控系統(tǒng)能夠滿足應用需求。針對設計的監(jiān)控與計費系統(tǒng)主機，要設置相應值班室或管理室，管理人員在管理是或值班室內可以對充電樁具體應用情況的監(jiān)督，一旦充電樁在應用期間出現(xiàn)故障，維護人員能夠快速趕到現(xiàn)場，完成對充電樁的維修與管理，避免問題加重，導致充電樁遭受破壞，無法繼續(xù)應用。

（四）遠期充電樁配電設計

以20%車位數(shù)為基礎進行遠期充電樁配電設計，設計以100%標準開展。對該小區(qū)地下車庫的情況進行分析可以發(fā)現(xiàn)，在理想狀態(tài)下，依據(jù)該小區(qū)地下車庫車位數(shù)的情況，對地下車庫的充電樁配置了10臺850kVA容量變壓器。與此同時，在進行100%車位數(shù)充電樁配置時，需要對現(xiàn)階段電動汽車車載充電機的實際情況，以及配置的充電樁的安全技術，電動汽車電池研發(fā)技術等各項內容，做好市場調研作業(yè)，以此為基礎，為遠期充電樁配電設計作業(yè)的順利開展提供技術理論與數(shù)據(jù)支持。此外，考慮到人們環(huán)保意識的提高，以及電動汽車技術的成熟，其在安全性、經(jīng)濟性優(yōu)勢越發(fā)明顯，這也就使小區(qū)內的電動汽車數(shù)量不斷增多，因此，對于該小區(qū)地下車庫，需要定期增加充電樁數(shù)量，擴大電源變壓器容量，增加電源變壓器數(shù)量，而對于出現(xiàn)故障的充電樁，需要及時維修，而對于通過維修無法恢復的充電樁，要對其進行更換。此外，在充電樁配電設計時，為了保證完成設計，建設的充電樁能夠投入應用，滿足該小區(qū)住戶應用需求。在具體設計時一方面要考慮我國出臺的與配電設計相關的各項條例，另一方面還要加強與小區(qū)內業(yè)主的溝通，掌握業(yè)主的需求，在此基礎上，開展充電樁配電設計，確保最終設計的合理性。

五、結語

隨著電動汽車數(shù)量的不斷增多，建設充電樁成為了一項關鍵內容。但是，從實際情況來看，民用建筑建設地下車庫充電樁建設需要考慮的問題較多，因此，要加強對這一內容探討，確保最終建設的合理性，為人們提供高質量服務。