充电桩建设迈入标准化时代

● 湖南省建筑设计院有限公司 孟焕平 龙海珊 吴 斌 孟 力

近年来，电动汽车产业蓬勃发展，根据中汽协数据，我国以电动汽车为主的新能源汽车2016年达109万辆，世界占比超过53%。与此同时，为电动汽车保驾护航的充电桩建设也已成为国家和地方基础建设的重要环节。

1 充电桩建设现状

为鼓励电动汽车充换电设施的发展，国务院办公厅在2014年7月出台《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》（国办发〔2014〕35号）中指出：要“完善充电设施标准体系建设，明确各类建筑物配建停车场及社会公共停车场中充电设施的建设比例或预留建设安装条件要求”。各省市也纷纷出台了各项旨在鼓励电动汽车充换电设施发展的地方政策，一时间数百家电动汽车充电设施企业涌入市场，各厂商可谓八仙过海各显神通。历经3年多的激烈竞争，许多实力不占优势的企业已震荡出局。从最新统计数据来看，目前市场上各充电设施企业拥有的充电桩数量差别较大，其中规模化程度较高、充电桩总量在1000个以上的充电桩运营商有国网公司、特来电、星星充电、中国普天等13家。

尽管电动汽车充电设施市场前景巨大，但充电设施建设相关规范、标准滞后，设计、施工、监理等技术人员普遍感到困惑多，这种局面不利于工程建设和行业健康发展。为此，长沙市住建委于2017年3月委托湖南省建筑设计院有限公司作为《长沙市住宅区电动汽车充电设施设计导则》（以下简称《导则》）主编单位，正式启动《导则》编制工作。编制组经调研分析市场数据、研究整理调研成果，已于2017年10月完成《导则》编制工作。笔者作为《导则》主编人，就《导则》相关内容作重点解读，以供读者参考。

总体而言，作为国内首个住宅区电动汽车充电设施设计标准，《导则》主要解决了新建、改建和扩建住宅小区内充电桩配建标准、负荷计算、配电电源、设计原则和设备安装等问题。

2 配建标准

2.1 对新建住宅小区，应按15%的车位同步建设

新建、改建、扩建住宅区配建电动汽车充电设施为住户自用时，应按建筑配建机动车停车位数量15%的指标建设实施。其中“15%”的配建标准，是指在小区建设时15%的车位应同步建设充电桩，并按地下车库分区域相对集中的原则分布。比方说某住宅小区地下停车库有1000个车位，那么就要配建150个充电桩，对于这150个充电桩而言，要求变压器、电缆桥架、充电桩配供电箱（柜）均实施到位。今后市民购买了电动汽车，只需安装电线和末端交流充电桩即可使用。其余85%预留，是指在变配电所内应预留变压器增容所需土建条件，且应将变配电所至充电桩配电箱（柜）的电缆桥架以及充电桩配电箱（柜）至各车位的电缆桥架安装到位，电缆及充电桩配电箱（柜）可后期根据需要逐步安装到位。

2.2 对既有住宅小区，应根据需求分步实施

针对普通市民关注的既有住宅充电设施安装问题，对于既有住宅小区，停车位配建充电设施宜结合电动汽车的充电需求和配电网现状合理规划、分步实施。同时，鼓励开发商在地面设置一定直流桩，为车主快充提供便利。

3 负荷计算

对居住建筑停车场而言，电动汽车充电设备以住户自用为主，其充电时间具有一定的规律性。因此，笔者在研究住宅区电动汽车充电设备的Kx取值时，更多地考虑了电动汽车自带车载充电机功率、车载充电机充电曲线、居民的充电习惯、居民乘用车续航里程等因素。由于交流充电桩的标准产品额定功率为单相7kW,因此在计算公式中交流充电桩均按7kW计算。

目前市场上主流电动乘用车车载充电机的功率一般在3kW左右，也就是说电动汽车在充电时实际消耗的功率值没有达到7kW，所以在作负荷计算时，对于7kW的交流桩单桩安装容量要作一定的修正。综合考虑以上情况以及电缆更换的难度，笔者提出了用于供电干线和变压器侧的负荷计算建议选取不同Kx系数取值。

居民自用7kW交流充电桩需要系数取值见表1，非车载充电机需要系数取值见表2。

负荷计算公式如下：

式中：Sjs——计算容量（kVA）；

cosΦn——各类充电设备的功率因数，一般＞0.95；

ηn——各类充电设备的工作效率，一般取0.92；

∑Pn——各类充电设备的总额定功率，按7kW交流充电桩、非车载充电机进行负荷分组、分类；

Kxn——各类充电设备需要系数，详见表1、2；

Kt——同时使用系数，充电设备数量（慢充+快充）在5～50 之间，取 0.9～0.95；50 个以上，取 0.8～0.9。 当仅有一类充电设备时，Kt值为1。

表1 居民自用7kW交流充电桩需要系数(Kx1)

表2 非车载充电机需要系数(Kx2)

《长沙市城市居住区供电设施建设技术导则》DBCJ013-2017规定居住区供电采用“全公变”模式，考虑到住宅充电桩以自用为主，《导则》规定自用充电设施由公变低压母线供电，公用充电设施由专用低压配电室低压母线供电。

4 设计原则

（1）总体原则。负荷等级均为三级负荷，以交流慢充为主，且宜相对集中布置，直流快充设备不能布置在地下车库内；鼓励在地面车位设置三相交流充电桩、非车载充电机、直流充电桩及其整流装置等直流充电设备以满足访客快充需求。

（2）配电系统。电动汽车充电设施的配电系统应自成系统。非车载充电机、三相交流充电桩、单相交流充电桩宜设置单独回路供电。充电设备配电系统三相负荷不平衡度应符合相关规范的规定。采用TN系统向充电设备供电的电源侧低压断路器应具有短路、过载保护。居民自用交流充电桩配电箱内电表一般不超过18块。

（3）供电电缆。充电设施线路供电半径需满足末端电压质量的要求且不宜超过250m。充电设施的线路应采用铜芯线缆，中性线截面应与相线截面相同。

（4）防雷与接地。充电设施的防雷与接地装置应满足现行国家规范《建筑物防雷设计规范》GB50057、《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065的相关规定。

（5）设有电气火灾监控系统的建筑，充电设施配电系统应设电气火灾监控装置；未设电气火灾监控系统的建筑，应设置防止电气火灾的剩余电流保护，电流动作报警值应为300mA。

5 充电设施安装

充电设施的布置不应妨碍其他车辆的充电和通行，同时应采取保护充电设备及操作人员安全的措施。充电设施应靠近停车位布置以便于充电，设备外廓距停车位的净距不宜小于0.4m；当安装有困难时，可采用车挡式充电桩，如图1所示。

图1 车挡式交流充电桩安装示例

在实际工程中，充电设施以壁挂式安装较为常见。充电设施采用壁挂安装方式时应满足下列要求：

（1）充电设施应垂直于地面安装，偏离垂直位置任一方向的误差不宜大于5°，充电设施应可靠固定；

（2）充电设施安装高度应便于操作，设备人机界面操作区域水平中心线距地面宜为1.4m。

典型壁挂式交流充电桩安装如图2所示。

图2 壁挂式交流充电桩安装示例

6 结束语

众所周知，发展新能源汽车已成为我国的重要国家战略。大力推进充电基础设施建设、解决电动汽车充电难题，是发展新能源汽车产业的重要保障。《导则》的正式实施，宣告长沙市充电桩建设正式迈入标准化时代。《导则》可给从事设计、施工、监理、审图等工作的技术人员提供参考，为电动汽车充电设施的设计与建设提供了技术支撑，从而推动整个电动汽车行业的持续健康发展。