新建高速公路服務(wù)區(qū)新能源汽車充電樁建設(shè)探討

鄭義恒，劉良旭，劉 燕

(廣西交通投資集團(tuán)崇左高速公路運(yùn)營(yíng)有限公司，廣西 崇左 532200)

0 引言

隨著科技的進(jìn)步，新能源汽車越來(lái)越普及，對(duì)充電設(shè)施需求日益迫切，充電樁配套不足問(wèn)題日趨突出。廣西高速公路服務(wù)區(qū)充電設(shè)施建設(shè)仍處于起步階段，發(fā)展較為滯后，存在充電樁數(shù)量少、位置設(shè)置不合理、只配置有7 kW交流慢充等問(wèn)題，難以滿足新能源汽車充電需求。為加快新能源汽車充電設(shè)施建設(shè)，2020年11月，廣西交通運(yùn)輸廳制定印發(fā)了《廣西高速公路和普通國(guó)省道服務(wù)設(shè)施新能源汽車專用停車位及充電基礎(chǔ)設(shè)施布局規(guī)劃指導(dǎo)意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》)。根據(jù)《意見(jiàn)》，2020—2021年，廣西高速公路將規(guī)劃建設(shè)89對(duì)服務(wù)區(qū)充電站，共計(jì)劃建成848個(gè)專用停車位、424個(gè)充電樁，2022—2025年，廣西將以高速公路服務(wù)區(qū)為重點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化專用停車位和快速充電設(shè)施布局規(guī)劃。廣西將掀起高速公路服務(wù)區(qū)充電設(shè)施建設(shè)高潮，如何使建設(shè)的充電設(shè)施更符合市場(chǎng)需要是本文研究的重點(diǎn)。

1 高速公路服務(wù)區(qū)新能源汽車充電用戶需求及用電特性分析

新能源汽車快速行駛電量消耗快：(1)新能源汽車在高速情況下(如時(shí)速120 km/h)，電動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷狀態(tài)，輸出效率低于其在經(jīng)濟(jì)時(shí)速下(如40～60 km/h)的輸出效率，此時(shí)就會(huì)消耗更多的電能；(2)汽車速度越快，空氣阻力就越大，高速行駛風(fēng)阻大幅增加，高速行駛時(shí)增加的阻力直接反映到能耗上，新能源汽車的能耗隨著車速增加而增加，從而直接導(dǎo)致在高速行駛情況下，續(xù)航里程的衰減增快。

充電時(shí)間需求短：大功率快速充電、短時(shí)間內(nèi)獲得大量續(xù)航是高速公路上新能源汽車用戶剛性需求。常規(guī)的服務(wù)區(qū)充電樁應(yīng)以大功率快速充電樁為主，對(duì)于設(shè)置有汽車露營(yíng)地或汽車旅館的服務(wù)區(qū)，可根據(jù)需要配套設(shè)置部分慢充充電樁。

充電樁電網(wǎng)負(fù)荷大：(1)新能源汽車充電樁設(shè)施屬于大功率、非線性負(fù)荷的設(shè)備，單點(diǎn)負(fù)荷較大，會(huì)產(chǎn)生較高的諧波電流和沖擊電壓，給用電安全管理帶來(lái)較大挑戰(zhàn)[1]；(2)公共配電網(wǎng)在建設(shè)時(shí)沒(méi)有考慮新建高速公路服務(wù)區(qū)運(yùn)營(yíng)用電需求，隨著新能源汽車的發(fā)展，在服務(wù)區(qū)設(shè)置充電樁將成為服務(wù)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)配置，從而增大服務(wù)區(qū)整體用電功率。

2 全國(guó)高速公路服務(wù)區(qū)新能源汽車充電樁建設(shè)情況

2.1 充電樁建設(shè)情況

根據(jù)公眾號(hào)“中國(guó)服務(wù)區(qū)”2020最新版全國(guó)高速公路服務(wù)區(qū)充電站布局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，截至2020年1月份，全國(guó)有26個(gè)省市區(qū)(不含港澳臺(tái))的1 128對(duì)高速服務(wù)區(qū)(停車區(qū))建有充電設(shè)施，充電站總數(shù)約2 039座，其中25個(gè)省市區(qū)的922對(duì)高速服務(wù)區(qū)(停車區(qū))投入運(yùn)營(yíng)的充電站約1 783座，投入運(yùn)營(yíng)的高速公路服務(wù)區(qū)(停車區(qū))充電樁配置數(shù)量統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 投入運(yùn)營(yíng)的高速公路服務(wù)區(qū)(停車區(qū))充電樁配置數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

2.2 充電樁經(jīng)營(yíng)情況

對(duì)25個(gè)省市區(qū)的922對(duì)高速服務(wù)區(qū)(停車區(qū))投入運(yùn)營(yíng)的充電站建設(shè)單位和運(yùn)營(yíng)單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，建設(shè)單位為電網(wǎng)公司的數(shù)量為805家，占比87.31%，其他類公司數(shù)量為117家，占比12.69%；運(yùn)營(yíng)單位為電網(wǎng)公司的數(shù)量為736家，占比79.83%，其他類公司數(shù)量為186家，占比20.17%。高速公路服務(wù)區(qū)充電樁建設(shè)及運(yùn)營(yíng)主體為電網(wǎng)公司，四川、云南、廣西、廣東、甘肅部分高速公路建設(shè)單位負(fù)責(zé)服務(wù)區(qū)充電樁建設(shè)及運(yùn)營(yíng)管理。

3 高速公路新能源汽車充電樁建設(shè)建議

3.1 新能源汽車充電樁設(shè)計(jì)

高速公路機(jī)電工程設(shè)計(jì)單位通常不具備新能源汽車充電樁設(shè)計(jì)資質(zhì)，建議明確由機(jī)電設(shè)計(jì)中標(biāo)人委托具有充電樁設(shè)計(jì)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行專業(yè)分包，充電樁設(shè)計(jì)單位提供完整的設(shè)計(jì)文件，并編制相應(yīng)的概預(yù)算及提供后續(xù)相關(guān)的服務(wù)。在設(shè)計(jì)的時(shí)候根據(jù)服務(wù)區(qū)類別、交通流量預(yù)測(cè)等要素，充分考慮到變壓器容量、充電樁數(shù)量、功率等，并做好變壓器一定容量的預(yù)留。

3.1.1 充電樁類型

服務(wù)區(qū)新能源汽車充電設(shè)施以建設(shè)快速充電樁為主。充電樁功能類似于加油站里面的加油機(jī)，可以固定在地面或墻壁，可以根據(jù)不同的電壓等級(jí)為各種型號(hào)的新能源汽車充電，充電樁一般提供常規(guī)充電和快速充電兩種方式，具體如表2所示。

表2 新能源汽車充電樁種類及區(qū)別表

3.1.2 充電樁場(chǎng)地選址

不宜設(shè)置在靠近主要出入口和主要交通流線附近；不宜設(shè)置在公共活動(dòng)場(chǎng)所附近，如服務(wù)區(qū)服務(wù)樓前面；不宜設(shè)置在服務(wù)區(qū)平面中心區(qū)域。應(yīng)便于供電電源的取得，宜接近供電電源端，并便于供電電源線路的進(jìn)出，以減少線路損耗。通常服務(wù)區(qū)都設(shè)置有加油站，但目前相關(guān)規(guī)程規(guī)范未明確充電樁與加油站具體安全距離，根據(jù)《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(GB50156-2012)有兩種安全距離分析方式：(1)根據(jù)5.0.7條，新能源汽車充電設(shè)施應(yīng)布置在加油站輔助服務(wù)區(qū)內(nèi)，但未明確具體安全距離，輔助服務(wù)區(qū)是指加油作業(yè)區(qū)以外的區(qū)域，通常加油站作業(yè)的范圍按相關(guān)設(shè)備爆炸危險(xiǎn)區(qū)域邊界線加3 m；(2)若將充電樁作為配電設(shè)備，參考4.0.4條可獲得最大安全距離要求[2]。在加油站附近建設(shè)充電樁，為安全起見(jiàn)可綜合上述兩種方式確定安全距離。

3.1.3 充電樁布局形式

充電樁布局形式根據(jù)服務(wù)區(qū)地形條件、平面布局確定，布局形式主要有兩種[3]，一種是單側(cè)充電，新能源汽車集中在充電樁一側(cè)(見(jiàn)圖1)，另一種是雙側(cè)充電，充電樁設(shè)置在場(chǎng)站中間(見(jiàn)圖2)[3]。

圖1 服務(wù)區(qū)室外單側(cè)充電樁布置示意圖

3.1.4 其他要求

不應(yīng)將充電樁設(shè)置在地勢(shì)低洼、易積水和易發(fā)生次生災(zāi)害的地點(diǎn)，宜采用必要的防雨和防塵措施，最好設(shè)置有雨棚，同時(shí)宜預(yù)留一定的備用場(chǎng)地。

3.2 充電樁施工

可借鑒服務(wù)區(qū)加油站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，服務(wù)區(qū)新能源汽車充電樁施工由房建施工單位來(lái)完成，規(guī)劃好充電樁線纜管道網(wǎng)，根據(jù)充電樁功率、數(shù)量及預(yù)留的充電樁車位，做好管道的預(yù)留預(yù)埋。

3.3 經(jīng)營(yíng)建議

(1)加強(qiáng)與充電樁運(yùn)營(yíng)商合作，實(shí)現(xiàn)共贏。根據(jù)電車匯相關(guān)數(shù)據(jù)，截止到2020年12月，全國(guó)充電運(yùn)營(yíng)企業(yè)所運(yùn)營(yíng)充電樁數(shù)量前三名依次為：特來(lái)電運(yùn)營(yíng)20.7萬(wàn)臺(tái)、星星充電運(yùn)營(yíng)20.5萬(wàn)臺(tái)、國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)18.1萬(wàn)臺(tái)。這3家運(yùn)營(yíng)商占總量的73.5%，其余的運(yùn)營(yíng)商占總量的26.5%，行業(yè)集中度較高。高速公路建設(shè)單位可以充分利用服務(wù)區(qū)土地資源優(yōu)勢(shì)，參考服務(wù)區(qū)加油站運(yùn)營(yíng)模式，與充電樁運(yùn)營(yíng)商合作。

(2)高速公路建設(shè)單位提前謀劃服務(wù)區(qū)充電樁運(yùn)營(yíng)，從高速路網(wǎng)服務(wù)區(qū)充電樁設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理搭建做好頂層設(shè)計(jì)，搶占未來(lái)行業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)，力爭(zhēng)在未來(lái)的充電樁運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)中占有一席之地。

4 結(jié)語(yǔ)

高速公路服務(wù)區(qū)充電樁建設(shè)對(duì)吸引新能源汽車上高速公路，解決新能源車主高速公路充電的后顧之憂，促進(jìn)新能源汽車推廣使用起到積極作用。建設(shè)高質(zhì)量的高速公路服務(wù)區(qū)充電樁網(wǎng)絡(luò)，需要政府、高速公路建設(shè)管養(yǎng)單位、電網(wǎng)公司等單位參與其中，強(qiáng)化高速公路服務(wù)區(qū)充電樁設(shè)計(jì)、施工、經(jīng)營(yíng)管理，構(gòu)建布局合理、智能高效、使用方便的高速公路服務(wù)區(qū)充電設(shè)施體系，滿足新能源汽車的出行需要。