電動汽車充電設施建設與電氣設計

 伴隨著新能源車輛規(guī)模的增長，充電設施配套難、充電樁建設缺口大，已成為制約新能源汽車發(fā)展的突出問題。本文從上海市對電動汽車的充電設施要求出發(fā)，思考電氣設計中應同步關注的問題。

0引言

隨著環(huán)境污染和能源形勢的日益嚴峻，發(fā)展新能源汽車已作為--戰(zhàn)略。據(jù)悉，目前國內(nèi)已建成的充電樁與充電站的數(shù)量，遠遠低于新能源汽車的銷量增長。以上海為例：截止2014年底，本市共銷售新能源車輛約1.1萬輛，而建成的充電樁為4500多個;2015年將新增1.6萬輛新能源車，其中新增新能源社會車輛約1萬輛。伴隨著新能源車輛規(guī)模的增長，充電設施配套難、充電樁建設缺口大，已成為制約新能源汽車發(fā)展的突出問題。本文針對上海市對電動汽車的充電設施要求，思考電氣設計中應同步關注的問題。

1充電設施建設背景

自國務院關于印發(fā)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012―2020年)的通知(國發(fā)〔2012〕22后，各地政府積極推出相關政策，上海市政府各部委發(fā)布了不少推廣方案及政策，大力發(fā)展新能源汽車。

1.1上海市出臺的技術規(guī)范與相關規(guī)定

(1)《電動汽車充電基礎設施建設技術規(guī)范》DGTJ08-2093-2012，2012年7月1日起執(zhí)行。

(2)《上海市電動汽車充電設施建設管理暫行規(guī)定》(滬交科〔2015〕553號)，2015年7月1日起執(zhí)行。

(3)充電設施設置原則：遵循“自(專)用為主、公用為輔、快慢結合、分類落實”原則，在設施建設方式上做到“合建為主，單建為輔”。

(4)指標要求

a)新建住宅小區(qū)、交通樞紐、超市賣場、商務樓宇，黨政機關、事業(yè)單位辦公場所，園區(qū)、學校以及獨立用地的公共停車場、停車換乘(P+R)停車場應按照不低于總停車位10%的比例預留充電設施安裝條件(包括電力管線預埋和電力容量預留)。

b)鼓勵根據(jù)實際條件在以上規(guī)定基礎上增建。

c)已建項目鼓勵建設，結合舊區(qū)改造、停車位改造、道路改造等實施。

2充電設施分類

(1)按照權屬劃分為三類

a)自用充電設施：即專為某個私人用戶提供充電的充電設施，主要分布在居住小區(qū)內(nèi);

b)專用充電設施：即專為某個法人單位及其職工提供充電服務的充電設施，以及在住宅校區(qū)內(nèi)為全體業(yè)主提供服務的充電設施;

c)公用充電設施：即服務于社會電動車輛的充電設施，包括經(jīng)營性集中式充換電設施。

(2)充電設施充電模式

(3)充電設施種類

a)傳統(tǒng)刷卡式充電樁。

b)智慧型交流智能充電終端：集合了電動汽車分時租賃、電動汽車公共充電樁、手機APP、LBS地理位置服務、后臺動態(tài)監(jiān)控、實時信息推送、互聯(lián)網(wǎng)移動支付七大功能模塊于一體?？蓪崿F(xiàn)O2O商業(yè)模式的綜合運營平臺。分為壁掛式(室內(nèi)/地下)和樁體式(室外/地面)：

壁掛式包括智能充電終端、集成配電中心、多功能操作中心三部分組成，實現(xiàn)1個集成配電中心可供給10個智能充電終端，多功能操作中心可分別獨立控制每個智能充電終端，也可通過手機APP完成定位、二維碼掃描、校驗、充電、支付一些列操作，實現(xiàn)高度集成化、操作簡易化、視覺美觀化。

樁體式集合了智能控制面板、交流槍充電口、便攜式充電口組成，通過手機APP進行充電樁定位、二維碼掃描、校驗、實現(xiàn)“三定一自”，即定電量、定時間、定金額和自動四種模式進行充電及支付。

設備基本參數(shù)如表2、表3、表4，供參考：

(4)智慧型與傳統(tǒng)刷卡式充電樁主要區(qū)別在于，前者采用了互聯(lián)網(wǎng)+的新型模式，可以通過手機APP自動定位-近的充電樁位置。通過二維碼進行掃碼認證、校驗、計量、充電、監(jiān)控，-終通過互聯(lián)網(wǎng)移動支付，完成全部充電環(huán)節(jié)，避免了各個物業(yè)分散式管理、減少了用戶使用上的不便。

3建筑電氣相關設計

目前多數(shù)項目電氣設計僅根據(jù)預測的充電樁數(shù)量，將用電量預留在配電房內(nèi)。但對于大型項目而言，地下空間層高有限，管線較為復雜密集，竣工時室外地面鋪裝已完成，如未在土建施工階段進行容量預留及管線預埋，建成后增加充電樁設施，免不了進行改造，給業(yè)主造成二次浪費。

3.1供配電

(1)應按照項目所在地政府要求的充電設施占總停車位的比例估算用電容量，擬定供電方案需報所在地供電部門申請，并得到批復。

(2)充電設施不占用住宅小區(qū)自用的公共電力容量(包括用于向住宅小區(qū)路燈、電梯、水泵等公用設施以及物業(yè)服務企業(yè)供電的電力容量)。對小區(qū)常規(guī)的用電容量不造成影響。

(3)原則上利用已有配電設施，已有設施無法滿足容量要求時，進行增容改造。

(4)交流充電樁由樁體、電器主回路、控制模塊、人機交互模塊組成，采用單相供電，一般每樁功率不大于7KW。

(5)低壓配電設備及線路的保護應滿足《低壓配電設計規(guī)范》(GB/50053)中的相關規(guī)定，漏電保護裝置應安裝在供電電纜進線側;在充電樁進線端加裝防雷器，帶有信號輸出;采用微斷配置操作機構，具有帶負荷分斷能力和過流保護能力。

(6)諧波治理：充電樁為非線性負載，工作時產(chǎn)生諧波。依據(jù)GB/T14549-1993《電網(wǎng)質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》要求，需符合0.38kV電壓總諧波畸變率低于5%的規(guī)定，避免污染電網(wǎng)、對用戶計量造成偏差、影響樓內(nèi)的設備正常運行或造成干擾等。

3.2線路敷設建議

(1)室外停車場地，應選擇合適的部位預留戶外配電箱，再分配電到各充電樁。如使用地面充電樁方式，充電樁應靠近充電位布置，以便于充電，同時設備外廓距充電位邊緣的凈距宜保持不小于0.4m的安全距離，以滿足充電設施的安裝空間同時，注意使用安全。

(2)地下車庫電動汽車停車區(qū)域規(guī)劃明確的項目，采用放射式或樹干式配電方式，明確線路路由，或預留專用電纜橋架，用電點管線到位，方便將來物業(yè)和電力公司施工安裝工作。

(3)地下車庫電動汽車停車不指定區(qū)域，要求全覆蓋的項目，可采用插接式母線槽系統(tǒng)，母線槽直身段標準化設計密集插接口，插口設置靈活，雙面都可以，結合車位群組，更方便用戶變更充電樁位置或增加時，就近解決電源問題。

3.3了解安裝與運維各方關系，設計相應配合

3.4智能化要求

(1)通信

小區(qū)、辦公場所建設的充電設施，可視情況考慮接入充電服務信息公共平臺，有效促進充電設施資源共享。作為電網(wǎng)配用電側的電動汽車充電樁，其結構的特殊性決定了自動化通信系統(tǒng)的特點是被測點多且分散、覆蓋面廣、通信距離短。因此，電動汽車充電樁通信方式的選擇應考慮如下問題：

a)可靠性：通信系統(tǒng)要長期經(jīng)受惡劣環(huán)境和較強的電磁干擾或噪音干擾的考驗，并保持通信的暢通。

b)雙向通信：不僅能實現(xiàn)信息量的上傳，還要實現(xiàn)控制量的下達。

c)多業(yè)務的數(shù)據(jù)傳輸速率：隨著以后終端業(yè)務量的不斷增長，主站到子站、子站到終端之間通信對實現(xiàn)多業(yè)務的數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高。

d)靈活性和可擴展性：由于充電樁具有控制點面多、面廣和分散的特點，要求采用標準的通信協(xié)議，隨著“ALLIP”網(wǎng)絡技術趨勢的發(fā)展以及電力運營業(yè)務的不斷增長，需要考慮基于IP的業(yè)務承載，同時要求便于安裝施工、調(diào)試、運行、維護。在滿足可靠性的前提下，綜合考慮建設費用及長期使用和維護的費用。

(2)安防

必要和專業(yè)的安防設施對于預警、控制、取證、服務有著非常重要的作用。充電站及充電樁安防監(jiān)測是電動汽車充電站監(jiān)控系統(tǒng)的一部分。實施目的：

a)對進入充電區(qū)的車輛，人員進行監(jiān)控并提供服務;

b)對配電室、監(jiān)控室、更換電池操作間、休息室等的溫濕度進行監(jiān)測記錄;

c)對分布式充電樁的運行情況進行實時監(jiān)測，對異常情況進行拍照并上傳;

d)對火災等異常情況進行報警、錄像、上傳;

e)對非法闖入進行判斷并報警。

(3)消防方面注意為充電設施配套的電纜橋架、配電箱(柜)的安裝位置、高度，不影響建筑的疏散體系、消防設施等公共區(qū)域消防安全為前提。

(4)專用、公用充電設施應建設充電數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測系統(tǒng)，并接入市級監(jiān)測平臺。

4結語

上海自(專)車樁比現(xiàn)狀為1：0.4，而國外車樁比指標為1：1.2，深圳為1：1.5，以一樁一充為主，作為國際大都市，不會低于1：1.2。相關的發(fā)展指標有待大幅提高的趨勢。

結合《上海市充電設施建設管理暫行規(guī)定》推進住宅小區(qū)、辦公場所建設充電樁的同時，按照公私比1：5積極推進商業(yè)地塊、公建配套、路邊停車、高速服務區(qū)等公用充電設施的建設。上海市新能源2個大型示范區(qū)和6個中小型示范區(qū)(2個大型示范區(qū)為嘉定國際汽車城、崇明島，6個中小型示范區(qū)為上海國際旅游度假區(qū)、臨港新城、虹橋商務區(qū)、楊浦新江灣城、閔行交大校區(qū)以及奉賢南橋新城)。這些區(qū)域的項目設計時，設計人員應做好充分的配合預留準備。

據(jù)已接觸的各地項目觀察，各地政府對新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃推出相關要求，新建小區(qū)(公建)充電設施規(guī)劃占總停車位的要求指標北京為18%，江蘇10~20%，珠海20%等。同時，--可能將充電設施標準作為示范城市考核標準，相關的設計和建設標準有待統(tǒng)一，建筑電氣設計時應有適當超前的意識。

[參考文獻]

[1]《電動汽車充電基礎設施建設技術規(guī)范》DGTJ08-2093-2012

[2]《上海市電動汽車充電設施建設管理暫行規(guī)定》(滬交科〔2015〕553號)