艾優花

安科瑞電氣股份有限公司上海 嘉定   201801

0 引言

  電動汽車作為一種新能源交通工具，具有幾乎無污染、*、低噪聲、使用維護簡單、運行維護費用低等優點，是在能源危機和環境危機嚴重的大背景下發展前景廣闊的綠色交通工具。國家對新能源電動汽車推廣的同時也配套推出了購置補貼政策，使得新能源電動汽車的推廣普及非常迅速，越來越多的家庭愿意選擇新能源電動汽車。充電樁作為電動汽車所的重要配套基礎充電設施，普及速度也異常迅猛。

1 充電樁配建標準

  國辦發[2014]35號及國辦發[2015]73號文件明確要求按照適度超前的原則規劃設置新能源汽車充電樁，新建住宅配建停車位應*建設充電設施或預留建設安裝條件。根據國辦發的文件，北京市規定居住類建筑應將18%的配建機動車停車位作為電動車停車位，浙江省地標DB 331121-2016《民用建筑電動汽車充電設施配置與設計規范》也規定根據不同規模城市的指標級別，新能源慢充樁的配建比例應為10%~14%，其他部分省份也有相應的配套措施陸續出臺，都對新建住宅小區的新能源汽車充電樁的建設標準提出了要求。

2 充電樁負荷計算

2.1 充電樁變壓器容量計算公式一

S_Σ=Kt*Kx*Cn*（Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ)

S_Σ--變壓器總安裝容量（kVA)；

η--變壓器負載率，取0.70～0.8；

cosФ--補償后功率因數，取0.95；

Pn--交流充電樁（慢充）安裝功率，取7kW；

Pm--直流充電樁（快充）安裝功率，取60kW作為基數（一般有30kW、45kW、60KW、75kW、90kW、105kW、120kW)；

Kn--慢充停車位配置數量比例系數（即，實際慢充停車位數量/小區規劃停車位數量），近期系數取0.20，遠期系數取0.45；

Km--快充停車位配置數量比例系數（即，實際快充停車位數量/小區規劃停車位數量），近期系數取0.02，遠期系數取0.045；

Kx--充電樁需要系數，充電樁數量（慢充+快充）5～10個，取0.75～0.85；10～50個，取0.55～0.65；50個以上，取0.4～0.45；

Kt--充電樁同時使用系數，充電樁數量（慢充+快充）5～50個，取0.85～0.90； 50個以上，取0.6～0.7。

Cn--小區規劃停車位數量。

  注：該公式取自國家標準圖集《充電汽車充電基礎設施設計與安裝編制技術資料》，當僅有一種類型的充電樁時，此公式計算結果偏小。

2.2 充電樁變壓器容量計算公式二

a）單臺充電機輸出容量為：P=Un*I

單臺充電機輸入容量為：S=P/ηcosФ

式中：

P--單臺充電機的輸出功率；

Un--充電電壓；

I--充電電流；

S--單臺充電機的輸入容量；

η--充電機效率，取0.9；

cosФ --充電機功率因數，取0.9；

b）充電站內充電機輸入總容量為：

S_Σ= K(S1+S2+S3……Sn )

S_Σ--充電機的輸入總容量；

S1～Sn--各臺充電機的輸出功率；

K--充電機同時工作系數，取0.8。

  該公式取自*企業標準-Q/CSG 11516.2--2010，當充電樁數量較多時結果偏大，K值應適當調整。

2.3 充電樁變壓器容量計算示例

  某住宅小區地下車庫共分四個防火分區，每個防火分區設置停車位70～90個，共設置停車位348個，按照*新建住宅配建停車位應*預留充電設施建設安裝條件要求，統一設計預留充電樁變壓器、配電設施及管線通道。建設單位可根據實際需求分期實施。

  參照交直流充電設施的配建比例大于10%的要求，設置35個車位為物業管理用公共停車位（采用大功率直流充電樁），其他313個車位均為住戶產權停車位。物業管理用公共停車位采用4個一拖四群充落地式120kW直流充電樁，10個雙槍落地式60kW直流充電樁，輸入電壓AC380V（三相五線）。住戶用充電樁采用壁掛（吊掛）式交流充電樁，額定功率7kW，輸入電壓AC220V（單相三線）。

  現選用公式一計算充電樁變壓器容量，按照近期規劃時變壓器容量計算：

S_Σ=Kt*Kx*Cn*（Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ)

=0.85*0.55*348*（0.2*7+0.02*60)/0.8*0.95

=163*(1.4+1.2)/0.76

=419.3/0.76

=557kVA

近期規劃采用一臺630kVA變壓器。

按照遠期規劃時變壓器容量計算：

S_Σ=Kt*Kx*Cn*（Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ)

=0.85*0.55*348*（0.45*7+0.045*60）/0.8*0.95

=163*(3.15+2.7)/0.76

=1254kVA

遠期規劃采用一臺1250kVA變壓器。

3 充電樁選型

1）應選擇具備高兼容性和擴展性，適用車型多、易升級的充電樁，避免導致充電樁不能適應電池技術的發展，無法對電動汽車充電。

2）直流充電樁的型式：單槍、雙槍輪充、雙槍同充、一拖四普通群充。

3）各種型式優缺點：

單槍充電的優缺點：

優點：結構和使用操作簡單，成本低。

缺點：

a）只能按照大供電功率的電動汽車進行配置，設備投資比較大。

b）車輛數量限制，夜晚充電時需要人工對車輛進行充電調度。

c）充電功率較小的汽車充電，剩余功率浪費，系統運營能效比降低，利用率低。

d）需要給后期更大功率的汽車充電時，需要購買新的充電樁，升級改造費用高。

雙槍輪充的優缺點：

優點：可以利用夜晚谷時電價，無需人工調度，充電2輛車，結構和單槍相同，利用率更高。

缺點：無法同時充電，處于大電流充電狀態，無法同時小電流充電，對電池壽命不利，本質上仍然為單充，設備投資大，利用率稍低，升級改造費用較單槍充電樁低。

雙槍同充的優缺點：

優點：比輪充利用率更高。

缺點：固定功率，投資較高，利用率稍好于輪充，車輛多時仍需要人工干預調度。

一拖四群充優缺點：

優點：在固定模塊上加上動態充電模塊的架構，投資較小，一次可充電車輛多。

缺點：無法全面地分配功率。

4）選型表

4 充電樁安裝

  電動汽車與充電樁之間應保證安全距離：充電樁安裝在車側且不妨礙車門開啟時，充電樁外廓（含防撞設施）距電動汽車凈距不應小于0.4m，充電設備安裝在車尾時，充電設備外廓（含防撞設施）距電動汽車凈距不應小于0.5m。

  充電樁安裝應預留檢修和操作空間，其檢修操作面與建（構）筑物之間距離不應小于0.8m。

  充電樁采用落地式安裝方式時應符合下列要求：

1）充電樁基礎應抬高，高出場地地坪的高度室內不應低于100mm，室外不應低于250mm；

2）底座基礎宜大于充電樁長寬外廓，尺寸不應低于50mm。

  充電樁采用壁掛式安裝方式時應滿足下列要求：

1）應豎直安裝于與地平面垂直的墻體，墻面符合承重要求，充電樁應固定可靠；

2）設備安裝高度應便于操作，設備人機界面操作區域水平中心線距地面宜為1.5m。

  充電樁采用吊掛式安裝方式時應滿足下列要求：

1）吊掛式安裝適用于車庫內交流充電樁在無墻（柱）處的安裝,吊掛支架應垂直與地平面安裝，吊掛支架應滿足承重要求并固定可靠不能產生晃動；

2）安裝高度應便于操作，設備人機界面操作區域水平中心線距地面宜為1.5m。

5 結束語

  新能源汽車是一種很有優勢的交通工具，積極、穩妥地推進與其配套的充電樁設計與安裝，能夠促進新能源汽車的推廣與普及，降低居民的出行成本，減少城市生活環境中污染物的排放。

參考文獻：

[1]安科瑞電氣股份有限公司產品圖集《電動汽車充電基礎設施設計與安裝圖集》