电动汽车充电站及充电桩的发展前景与典型设计的探讨

杨 贝浙江天地环保科技有限公司

电动汽车充电站及充电桩的发展前景与典型设计的探讨

杨 贝
浙江天地环保科技有限公司

新能源汽车的发展离不开充电桩的配套建设，充电站的设计可谓“麻雀虽小，五脏俱全”，本文论述了充电桩建设的国家政策、典型充电站的设计范围、充电桩未来的发展构想，供充电站（桩）规划部门、设计单位及设备制造企业等借鉴参考。

充电桩；充电站；典型设计；WTW

在雾霾的环境压力和特斯拉的示范效应下，国人对“新能源汽车”的关注上升到前所未有的高度，中央及地方纷纷出台利好新能源汽车的政策，加快新能源汽车的推广，但制约因素依然存在，尤其是充电站(桩)规划和建设不配套，成为新能源汽车行业发展的阻碍。

1 国家政策和行业动态

1.1 充电桩发展现状

截至2014年底的统计，全国共建成充换电站780座，交直流充电桩3.1万个，为超过12万辆电动汽车提供充换电服务，电动汽车与充电设施的配置比例近4:1，与1:1的标配比例相距甚远。据工信部统计，2015年1～10月，我国新能源汽车累计生产20.7万辆，同比增长3倍，在新能源汽车产销量爆发式增长的背景下，充电桩建设显得尤为急迫。

1.2 政府政策

国务院办公厅2015年发布的75号文件《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》指出，要力争到2020年基本建成适度超前、车桩相随、智能高效的充电基础体系，满足超过500万辆电动汽车的充电需求。作为国务院办公厅《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》的配套文件《电动汽车充电设施发展指南（2015-2020）》（以下简称《发展指南》）指出，将充电基础设施建设管理作为政府专项管理内容，在2016年3月底前发布充电基础设施专项规划，制定出台充电基础设施建设运营管理办法。与往次不同的是，该文件明确指出了分场所、地域的发展规划。

分场所细化充电桩建设比例。根据《发展指南》，居民区将建成超过280万个专用充电桩，

配比超过一半，为充电桩主要建设场所；公共机构、写字楼等单位内部停车场，建设数量超150万个，比例为31%；交通枢纽等公共停车场建设数量50万个，比例为11%。

分场所细化充换电站建设数量。场所方面，规划公交、出租、环卫物流、交通枢纽、城际分别新增3 850、2 500、2 450、2 400和800个集中式充换电站，2020年前将形成“四纵四横”城际快充网络，总计建成超1 000座城际快充站。

分区域细化充电桩建设比例。加快发展区，包括京津冀、长三角、珠三角等规划建设分散充电桩超250万个，占比52%；示范推广区，包括山西、内蒙古等省市和地区，规划建设超220万个，占比46%；其他积极促进区，包括新疆、广西等规划建设超10万个，占比2%。

1.3 行业标准

中国于2011年12月22日颁布了自己的电动汽车充电接口和通信协议4项国家标准。出台了《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》、《75项电动汽车标准》、《电动汽车充电站设计规范》等，涵盖了电动汽车基础通用、整车、电池电机电控等关键总成、基础设施、充电接口和通讯协议等各个领域；明确了电动汽车的分类和定义、动力性经济性安全性的测试方法和技术要求；规范了充电基础设施建设，统一了车与设施之间的充电接口和通讯协议。但是，对充电时的电流、电压、功率等细节并未进一步地做出详尽要求。直流充电标准同样涉及到允许的最大充电电流电压、防热插拔保护等，直接与动力电池的安全性、可靠性息息相关。在充电过程中热拔插可能迸出火花甚至损坏充电连接器，如果充电装置设在加油站之内，可能引发灾难性的后果。

有关专家表示，正在制修订的电动汽车标准还有77项，其中现有标准修订16项，基础设施规划设计、建设运营、电池回收利用等新标准制定61项。这些标准中，已完成报批稿23项并将随后批准发布。

以上这些信息是值得期待的，要纯实现电驱动为新能源汽车发展的主要战略，必须统一标准，形成合力、打造各家通用的新能源汽车配套基础设施，为新能源汽车的加速前进扫清障碍。

2 电动汽车充电站典型设计

2.1 规模及选址

充电站布局宜结合电动汽车类型，保有量等综合因素确定，并充分利用供电、交通、消防、排水等公用设施。充电站站址宜靠近城市道路，不宜在城市干道的交叉路口和交通繁忙路段附近；充电站站址应与城市中低压配电网规划和建设密切结合，满足供电可靠性、电能质量、自动化等方面的要求；充电站不宜选在多尘或有腐蚀性气体场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧；充电站不应设在有剧烈震动的场所。

2.2 典型设计范围

2.2.1 配电系统设计

通过负荷计算确定系统总容量，系统主接线通常采用单母线接线方案，可经10 kV/0.4 kV变压器从变电站获取电源,容量小的情况下也可直接从低压配电盘引接电源，为充电机供电。从变电站引接电源经变压器接入的主接线方案（详见图1）。

2.2.2 充电系统设计

充电系统由充电站内所有充电设备、电缆及相关辅助设备组成，具备符合自动分配功能、输出侧计功能、状态及故障现实功能、异常时自动切断电源功能。充电桩主回路包括输入断路器、输出控制接触器和充电接口连接器。二次回路包括“启停”控制继电器、“急停”按钮、运行状态指示灯、交流智能电能表、充电桩智能控制器、读卡器和人机交互界面。

图1 变电器引接电源经变压器接入主线方案

2.2.3 安防系统设计

由摄像头、硬盘录像机等装置组成，用以实现对站内各区域和关键设备的监视。安防监控系统主要考虑对全站主要电气设备、关键设备安装地点以及周围环境进行全天候的监视，以满足电力系统安全生产所需的监视设备关键部位的要求，同时该系统可实现充电站安全警卫的要求。

2.2.4 通信系统设计

结合充电站接入系统方案，充电站应随电源线路路径新建1条充电站至变电站的光缆路由。若无法实现充电站至变电站的直达光缆路由，可结合现有配电光缆网络情况，利用其他至变电站的光缆，实现充电站至变电站的迂回光缆路由。接入工程中涉及的光缆路径、通道及敷设方式根据具体工程情况实施。

2.2.5 土建及消防系统设计

充电站按照功能分可划分为3个区域：充电车位区、充电设备区和配电设备区。用地紧张的区域，充电站内的停车位可采用立体布置。充电机整流柜临近充电车位布置。配电设备按照服务区实际情况合理选择布置位置，根据功能可分为配电室和监控室。

建筑火灾危险性为戊类，耐火等级为二级，建筑与车位间距应符合防火要求，场地出入口设置应符合停车场疏散要求。消防控制器设置在监控室内，监控室设置感烟探头、火灾报警按钮及警铃，户外充电设施旁设置移动式消防器具。

2.2.6 照明及防雷接地系统

充电区域试用高压钠灯照明，室外照明选用庭院照明灯。应急照明及应急疏散指示灯自带蓄电池，供电时间不小于90 min。事故照明、应急照明灯及应急疏散指示灯应采用玻璃或其它不燃烧材料制作的保护罩。

在建筑楼顶设置避雷带，用以防止直击雷。低压配电采用TN-S系统，主接地网以水平接地体为主，辅以垂直接地体。电气设备和所有不带电的金属外壳和车棚立柱均应可靠接地，全站接地电阻应不大于4Ω。

2.3 工程造价

以图1中1路10 kV供电，1台630 kVA箱变，4套分体式直流充电机，8个充电车的方案为例，当充电车位采用双列式方案布置时，总造价为196.8万元，采用单列式方案布置时，总估算费用为204.2万元。主要设备报价如下详见表1。

表1 主要充电设备报价

3 关于充电桩未来发展的设想

电动汽车业的发展已经不是技术的问题，而是观念转变的问题。从车辆的排放来看，无论发电方式如何，采用电动汽车确实降低了环境污染。另外，对最开始的能源到车轮的效率WTW（wel l to wheel）来说，电动汽车的确是要比汽油机汽车效率要高约2倍，未来市场肯定是属于电动汽车业，这也意味着大量充电桩（站）将投入建设。

充电桩的建设，主要涉及工程建设，电网供电和充电设备配置三个方面，特别是大型的充电站建设中，将会涉及更多需要与国家电网公司的配合的环节，如何从电网获得更加稳定的电能质量，将是是电气专业需要深入探究的议题。

智能化充电桩是充电桩的发展方向。充电桩获取电力部门实时电价的信息，并根据这一信息帮助电动汽车用户决定在何时以最经济的价格对车辆进行充电。当电力部门出现电力供应紧张时，智能充电桩可以把电动汽车电池内的电反向传输给电网，从而缓解供电压力。

充电桩的标准中还有有很多详细参数尚待统一，导致不同品牌充电桩无法通用。统一的过程中，牵扯到企业和政府的博弈，并非仅仅以技术为主导。

4 结论

充电桩（站）建设的背后也牵扯着电网公司、车企、电桩企业、物业各个环节，目前全国各地正掀起充电桩建设热潮，如何提高利用率，让充电桩为车所用，进而盈利，还需在顶层设计下各方协调配合，未来，我们可继续关注政府政策和行业发展动态，寻求适合企业的发展机遇。

节能信息与动态

青浦区召开建筑节能专项培训会

青浦区近日组织召开“2017年建筑节能专项培训会（第一期）”。区内在建项目（住宅及公建）的建设单位及设计单位、区管理部门相关工作人员、区属建设、施工企业成员等参加了培训。培训期间，大家先后听取了“BIM技术在迪士尼项目管理中的应用与探索”、 “绿色建筑设计与施工”、“太阳能热水系统应用基础规程”、 “装配式建筑设计建造及成本控制”等专题讲座。通过培训，大家加深了对绿色建筑、BIM技术、装配式建筑及可再生能源的认识，明确了当前政策要求及各措施具体设计、规划要求，从源头落实相应的建筑节能要求，达到节能减排的目的。

（徐君）

上海市节能监察中心加强督查 确保2017年夏季用电安全

为确保2017年上海夏季用电高峰安全度夏，上海市节能监察中心从6月15日开始到9月23日，对全市现有空调系统的维护、清洗和节能改造进行督查，对全市公共建筑物空调设置温度实施检查，要求全市所有公共建筑物内单位，夏季室内空调温度设置不得低于26℃。目前，专项督查、检查已取得初步成效。

（周长丰）

Study on Developm ent Prospect and Typical Design of Electrical Vehicle Charging Station and Charging Pile

Yang Bei
Zhej iang Province Tiandi Environment Protection Scienti f ic Technology Limited

New energy vehicle can’t develop without charging pile’s complete set service.Charging pile design is so called ‘small but intact’. The author discusses national police of chargingpile construction, typical design range and development concept of future charging pile, which providesreference to charging pile planning department, design institution and equipment manufacturer.

Charging Pile, Charging Station, Typical Design, WTW

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.07.008

杨贝：国家注册电气工程师，从事环保工程电气设计工作。