国内电动汽车充换电设施标准体系

乐文海， 何春林，， 郑正仙，， 李 燕，， 陈潘霞

（1.国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州 310009；2.杭州大有科技发展有限公司，杭州 310012）

国内电动汽车充换电设施标准体系

乐文海1， 何春林1，2， 郑正仙1，2， 李 燕1，2， 陈潘霞2

（1.国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州 310009；2.杭州大有科技发展有限公司，杭州 310012）

电动汽车充换电设施标准化是其实现普及的必要前提，首先对国内电动汽车充换电设施标准进行分类，再对标准体系中基础综合、充换电设备、接口及协议等9类标准进行了分类介绍，并强调了其在电动汽车充换电设施建设和运营过程中的重要作用，最后对今后的标准化工作提出了建议。

电动汽车；充换电设施；标准体系

0 引言

随着电动汽车推广力度的逐步加大，电动汽车保有量快速增长，需要同步加快电动汽车充换电基础设施建设[1]。电动汽车充换电设施的规划、设计、建设、运营，是确保电动汽车用户出行的可靠保障，也是满足电动汽车能源补给需求的基础条件。电动汽车充换电设施标准化、规范化，是其实现普及的必要前提[2]。

2015年10月，国务院办公厅下发了《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》（国办发[2015]73号），将充电基础设施定义为新型的城市基础设施，这意味着充电桩的建设被提升至全社会福利的高度。建立具有我国独立知识产权的电动汽车充电设施标准体系，制订适合我国电动汽车发展和电网建设的系列标准，可以为我国电动汽车充换电设施生产运营企业建设电动汽车充换电基础设施提供规范性技术文件，使电动汽车充电设施的使用有章可依，有利于电动汽车的规模化推广，从而推动电动汽车发展、实现电动汽车产业化。2015年12月28日，质检总局、国家标准委联合国家能源局、工信部、科技部等部门联合发布了GB/T 27930-2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》等5项电动汽车充电接口及通信协议国家标准，并于2016年1月1日起实施。新标准的实施进一步提高了设施通用性和开放性，促进电动汽车及充电基础设施产业规范、健康、可持续发展[3]。

以下将国内电动汽车充换电设施标准体系分类，并针对不同类别标准的作用进行分析，最后对今后的标准工作进行展望。

1 国内充换电设施标准体系

国内电动汽车充换电设施标准体系划分为9类，分别是基础综合、充换电设备、接口及协议、检验检测、规划设计、工程建设、计量、运营管理，以及无线充电类，如图1所示。

图1 电动汽车充换电设施标准体系

1.1 基础综合

2004年发布的GB/T 19596-2004《电动汽车术语》没有覆盖充换电设施相关的名词术语。由于缺乏统一的术语标准，给标准的理解与执行、标准之间的衔接以及在工程建设中的应用造成了很大障碍。因此，GB/T 29317-2012《电动汽车充换电设施术语》起到了重要的补充作用，其应用面覆盖全国所有充换电设施，并被电动汽车上下游产业采用。

电动汽车充换电设施术语定义的统一，避免了充换电设施标识标语的重复投资建设和设施识别混乱的问题，为电动汽车用户提供更高效的服务，同时可以为提高电动汽车充换电设施服务能力和运营质量提供依据。并且降低了用户寻找充换电设施的时间成本，整体提高了资源利用率。

1.2 充换电设备

充换电设备类标准包括非车载交流/直流充电设备、充放电设备、电池箱、换电设备、车载终端、充换电监控系统的技术规范和通用要求等。

充换电设备类标准为充换电设备制造企业提供了生产技术依据，在设备制造方面，标准统一交流充电桩和非车载充电机的术语定义及功能项目，规范设备类型及功能配置；统一设备的外形尺寸、显示方式、材料及工艺等型式要求；制定各类设备的招标技术规范，明确其技术要求、通信方式、试验方法、验收标准。这使得设备的规范化、标准化生产成为可能，使生产厂家能够集中精力进行技术攻关，并为提高产品质量奠定技术基础。

1.3 接口与通信协议

接口与通信协议类标准包括车与充电设备之间的接口及通信协议、充放电装置电气接口规范、可更换电池箱与车之间的接口和通信协议、充换电设备与监控系统之间的通信协议、运营监控系统与充换电设施之间的通信协议等。运营监控系统的通信协议方面，规定了运营监控系统和离散充电桩、站控系统和车载终端的通讯协议，阐述了数据采集的数据项、数据通信频率和数据交换安全防护。

目前，我国电动汽车直流接口、控制导引电路、通信协议等国家标准与美国、欧洲、日本并列为世界4大直流充电接口标准，显著提升了中国在国际充换电领域的影响力。

1.4 检验检测

在试验检测方面，包含电动汽车交流充电桩、车载充电机、非车载充电机、传导式充电接口、电池箱、站级监控系统检验技术规范，明确了测试环境、试验项目、检验规则和试验方法。

电动汽车充电设施检验标准，提出关键设备和系统试验方法、检验规则，以及对产品在型式试验、出厂检验、到货验收等阶段的试验项目，满足产品生命周期内的技术服务要求，指导充电设施的设计、生产、验收、维护等工作。目前该成套检测标准已发展成为稳定成熟的技术标准体系，非车载充电机检验试验规范和交流充电桩检验试验规范已提升至行业标准，规范了整个行业内充电设备检测试验流程。

1.5 计量

计量类标准包括非车载充电机计量、交流充电桩计量，以及充放电装置计费标准。充换电设施计量标准，促进了电动汽车充电设施计量装置制造企业在研发、设计、制造、服务等方面的创新和进步，规范计量装置产品安装位置，维护电动汽车用户利益，提高用户体验和购买意愿，支持电动汽车运营数据上送，支撑充换电网络规划布局，引导电动汽车规模化推广方向，推动电动汽车车型升级，带动关联产业技术创新，促使电动汽车产业相关产品功能不断优化和完善，持续提升产品质量。精准电能计量为充分发挥电动汽车可同时作为可控负荷和储能单元的双重属性，实现电动汽车与电网双向互动和互利共赢，提升智能用电技术水平奠定了技术基础。

1.6 运营管理

运营管理类标准包括智能充换电服务网络运行管理规范、充换电设施运行管理规范和电池箱维护规程。其核心为电动汽车充换电运营监控系统，运营监控系统等标准的出台，促进了电动汽车智能充换电设备制造企业在研发、制造、服务等方面的创新和进步，并带动了充换电设施、充换电站及车载终端等关联产业的发展，对整个充换电设施、运营监控系统建设产生巨大的推动作用，促使设施和系统功能不断优化和完善，产品质量得到持续提升[4]。

1.7 规划设计

电动汽车充电设施规划设计类标准包括电动汽车充电站通用技术要求、电动汽车充电站布置设计导则和电动汽车充电站供电系统规范等，对电动汽车充电站的功能、技术、安全、选址、布局、供电系统等方面进行了规范。自2009年该套标准实施以来，避免了在电动汽车发展初期出现的建设选址经济性差、交通安全和生命安全考虑欠缺、需求适应性低、与城市规划和路网规划不协调、与城市电网发展相矛盾等问题[5]。

在电动汽车充电站建设经济性方面，电动汽车充换电站、配送站、充电桩虽然在功能和形式上存在差异，但由于其服务对象具有统一性，因此会受制于相同的因素，在成套标准的制定过程中考虑了相关设施建设的经济性，并指导建设了国家电网公司分布全国的充换电站和相关充电设施。标准指导建设的充电站均充分考虑当地经济发展和地区消费能力、居民出行方式等，使所建设的电动汽车充电站适应未来城市发展，保障投资者收回投资成本的可能性与存在盈利的空间。

在电动汽车充电站建设安全性方面，实行该套标准以来，全国建设的电动汽车充电站排除了大量安全隐患，主要体现在两方面：一是确保交通安全，考虑未来集中充电站等地交通流量较大，易形成交通隐患，充电设施选址距离交通流量较大的地区保持一定距离；二是确保生命安全，标准中对电动汽车充电站供电系统电磁辐射等做出规定，保障了周围居民及工作人员的生命健康。

1.8 工程建设

工程建设类标准包括电动汽车充换电站的布置规划、功能要求、技术要求、安全要求、竣工验收等方面，形成了一整套充换电建设规范，对指导电动汽车充换电设施的建设起到了巨大的促进作用[6]。在电动汽车充电设施典型设计方面，对交流充电桩、立体充电站、平面充电站的典型设计进行规定，对配电系统、充电系统、监控系统、标识系统等提出技术要求，在国内首次归纳出充电站建设的规范标准。在充电设施建设导则方面，通过规定充电站选址时的总体规划原则以及安全要求，并对充电站布置、装置技术参数要求做出规定，实现充电站建设经济性、实用性、合理性的统一。在电动汽车充换电设施工程施工和竣工验收方面，规定了新建、扩建和改建充换电设施的工程施工和竣工验收规范，包括供电系统、充电系统、电池更换系统、监控系统等施工验收标准、方法及资料要求，为充换电设施安全稳定运行打下良好的基础。

1.9 无线充电

电动汽车无线充电技术以其占地面积小、充电便捷等优势，在未来电动汽车发展的过程中将扮演重要角色[7]。建设无线充电设施之前，首先是要对设施基本构成、功能要求、建设要求、安全要求等进行规范。国家标准委已经立项开始编制电动汽车无线充电通用技术要求，为未来电动汽车无线充电设施建设提供参考依据。

2 标准化工作建议

针对实际运行中电动汽车的充换电需求，也结合电网自身发展需要，对我国未来充换电基础设施标准的制修订提出以下几点建议。

（1）建立健全电动汽车充换电设施试验与检测标准体系。

随着充换电设施的大规模建设和运行，建立电动汽车充换电设施试验与检测体系提升日程，这将对充换电设施建设和技术发展具有十分重要的实践意义和工程价值。第一，建立电动汽车充换电设施试验与检测体系，更好地规范电动汽车充换电设施建设，保障运行和安全；第二，建立充换电设备、充换电接口、互操作性、协议一致性的基础理论、特性和试验方法，解决建设和应用中面临的实际问题；第三，建立充换电设施现场质量控制和运行评价方法，通过试验预判，诊断充换电设施工作状态和健康度，确定维护、干预的最佳时机。

（2）制定满足多样化需求的新型充放电设备相关标准。

目前电动汽车充电主要包含慢速充电、快速充电和电池更换3种模式，随着未来电动乘用车的不断推广，常规慢速充电和快速充电是未来电能供给模式发展的主要方向，同时满足用户常规充电和应急充电的充电设备也成为了适用于不同场景的电动汽车充电设施发展方向[8]。同时，电动汽车作为用电侧重要的用能群体，在未来智能电网中意义非凡，同时具备储能和用能双重特性的电动汽车在执行电网能量调度方面具有重要意义。电动汽车在充放电过程中的能量调度和功率控制，对于电网实现功率和能量动态调节，提高电网运行的稳定性和经济性有着不可估量的作用，实现电动汽车充电设施的能量调度是未来智能电网对电动汽车充电设施的重要需求。因此为了实现充电设施建设的高效集约化，针对电动汽车作为移动负荷的特性，亟需制定满足多样化需求的新型充放电设备相关标准。

（3）探索电动汽车充分参与电网优化运行控制相关标准。

电动汽车充分参与电网优化运行的方式与电动汽车能源供给的方式息息相关。目前电动汽车能源供给的方式主要有电动汽车换电站电池更换、电动汽车充电站集中充电和电动汽车离散充电几种方式。对于换电站电池集中更换而言，参与电网优化运行控制的容量较大，相关的标准还需进一步完善，一方面是充电控制的调度控制原则规范与相关标准，另一方面是光伏、风电等清洁能源、储能电池的综合利用的原则规范与相关标准，第三是关键设备如大功率双向变流器、并网变流器等的技术要求和检测验收规范。对于充电站而言，由于充电负荷的不可控因素较多，集中充电负荷变化较大，充电调度难度较大，相关的标准也需要进一步完善。对于离散充电，包括面向市场的离散充电设施和个体用户的充电桩，充电负荷一般较小，目前面向市场的离散充电设施相对比较规范，面向个体用户的充电设施则比较散乱，下一步相关的标准主要集中于电网互动方面，如充放电控制方面的规范和小功率并网变流器、双向变流器等设备的技术要求和检验验收规范等。

3 结语

综上所述，我国电动汽车充换电设施现有标准体系已经为确保电动汽车用户拥有良好的充换电体验奠定了基础。未来应围绕充换电设施的检验检测、新型充放电设备、电动汽车充分参与电网优化运行等方面，加快开展我国电动汽车充换电设施标准的制修订工作，从而进一步提升电动汽车用户的充换电安全性和体验质量，促进我国电动汽车顺利实现大规模的推广与应用。

[1]孙晓霞.新能源汽车将迎来爆发期[J].新材料产业，2015（4）∶2-6.

[2]李新强，琚丁力，陈建兵.电动汽车充电设施及其标准现状探讨[J].低压电器，2014（1）∶56-60.

[3]新版电动汽车充电接口及通信协议国家标准发布[J].中国标准导报，2016（1）∶13-14.

[4]贾斯佳，袁竞峰.电动汽车充电设施管理与运营研究[J].合作经济与科技，2016（16）∶120-123.

[5]廖斌杰.电动汽车充电设施规划及配电网接纳电动汽车能力评估[D].杭州：浙江大学，2016.

[6]张红斌，刘应梅，李敬如，等.电动汽车充换电设施工程项目评价指标体系与评价方法[J].能源技术经济，2012（6）∶32-36.

[7]曹玲玲，陈乾宏，任小永，等.电动汽车高效率无线充电技术的研究进展[J].电工技术学报，2012（1）∶1-13.

[8]高赐威，吴茜.电动汽车换电模式研究综述[J].电网技术，2013，37（4）∶891-898.

[9]GB/T 29316-2012电动汽车充换电设施电能质量技术要求[S].北京：中国标准出版社，2012.

[10]NB/T 31018-2015电动汽车充换电设施供电系统技术规范[S].北京：中国电力出版社，2015.

[11]NB/T 33005-2013电动汽车充电站及电池更换站监控系统技术规范[S].北京：中国电力出版社，2013.

[12]Q/GDW 236-2009电动汽车充电站通用技术要求[S].北京：中国电力出版社，2009.

（本文编辑：方明霞）

Domestic Standard System for Electric Vehicle Charging and Battery-swapping Facilities

LE Wenhai1，HE Chunlin1，2，ZHENG Zhengxian1，2，LI Yan1，2，CHEN Panxia2
（1.State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China；2.Hangzhou Dayou Science and Technology Development Co.，Ltd.，Hangzhou 310051，China）

The standardization of charging and battery-swapping facilities is necessary for electric vehicle boom.In this paper，the domestic standards for electric vehicle charging and battery-swapping facilities are classified；then the paper introduces nine categories of standards for fundamentals charging and battery-swapping facilities，interfaces，protocols and etc.The paper also emphasizes the importance of the standards in the construction and operation of electric vehicle charging and battery-swapping facilities.Finally，the paper brings forward some suggestions on the future standardization work.

electric vehicle；charging and battery-swapping facilities；standard system

U469.72

：B

：1007-1881（2017）03-0005-04

2016-09-24

乐文海（1967），男，工程师，从事智能用电管理工作。