關(guān)于新建住宅小區(qū)電動汽車充電樁設(shè)計的研究

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對環(huán)境的保護(hù)和自身健康意識也逐漸提高。新能源電動汽車具有節(jié)能環(huán)保、行駛里程長、無噪音污染等優(yōu)勢，為滿足社會對環(huán)保能源的需求，大力發(fā)展新能源電動汽車勢在必行。由于電動汽車充電設(shè)施缺乏，導(dǎo)致充電樁使用率低，影響居民使用體驗，不利于推廣和普及。本文結(jié)合對電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，分析新建住宅小區(qū)電動汽車充電樁存在的問題，對新建住宅小區(qū)電動汽車充電設(shè)施的設(shè)計提出合理化建議，希望對電動汽車充電設(shè)施的設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞:充電樁;新建住宅小區(qū);設(shè)計規(guī)范;經(jīng)驗

0引言

隨著新能源汽車的普及，為促進(jìn)新能源汽車的發(fā)展，相繼出臺相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)為電動汽車發(fā)展提供良好的政策環(huán)境。據(jù)汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2022年中國純電動汽車銷售536萬輛，同比增長81.5%.近年來我國新能源汽車呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，在技術(shù)上取得一定進(jìn)展。目前，我國已成為世界上*大的電動汽車市場之一。由于電動汽車的保有量在逐年增加，充電設(shè)施的建設(shè)顯得尤為重要。由于充電樁建設(shè)周期較長、投資大建設(shè)難等原因，在住宅小區(qū)內(nèi)建充電樁面臨著一些問題。

1電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

電動汽車是指使用電能為動力來源，以車載電池或其他電源為輔助能源，實現(xiàn)驅(qū)動功能的汽車。電動汽車具有節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適等優(yōu)點，是傳統(tǒng)燃油車的*佳替代品，也是目前*具發(fā)展前景的汽車產(chǎn)品。目前全球電動汽車產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展態(tài)勢，呈現(xiàn)出三大特點:一是市場規(guī)模不斷擴(kuò)大;二是技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品推廣同步發(fā)展;三是商業(yè)模式不斷創(chuàng)新。截止到2022年，全國累計產(chǎn)銷新能源汽車705萬輛和688萬輛，分別同比增長97%和93%。根據(jù)工信部發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012~2020）年)》的目標(biāo)，到2030年，新能源汽車占當(dāng)年乘用車銷量的20%以上。

1.1電動汽車充電設(shè)施

電動汽車充電設(shè)施包括交流慢充型和直流快充型兩種，如圖1所示。交流慢充型充電樁的輸人為單相電流，輸出為交流電，具有安裝方便、占地面積小，投資小等優(yōu)點;直流快充樁一般為三相380V，輸人為交流，輸出為直流,具有充電時間短、電流大的優(yōu)點缺點是投資高、占地面積大，主要適用于大型商場、超市、加油站等地充電。

(1)家用充電設(shè)施。小區(qū)物業(yè)可以對安裝家用充電樁的業(yè)主進(jìn)行宣傳引導(dǎo)，協(xié)調(diào)小區(qū)車位、消防、用電等相關(guān)部門，盡量為安裝家用充電樁的業(yè)主提供便利，為其安裝和使用提供便利條件，并協(xié)助其辦理相關(guān)手續(xù)。鼓勵車主安裝家用充電樁，對安裝且在本小區(qū)居住的電動汽車車主，可給予一定的財政補(bǔ)貼。小區(qū)業(yè)主委員會、物業(yè)服務(wù)企業(yè)或供電部門可以根據(jù)居民實際需求，向業(yè)主大會或全體業(yè)主征求意見，制定電動汽車充電設(shè)施建設(shè)管理辦法和充電服務(wù)收費標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范小區(qū)電動汽車充電設(shè)施的建設(shè)和運營。

圖1　交流充電樁及直流充電樁

(2)公共充電設(shè)施。公共充電樁是指為非居住類車輛提供充電服務(wù)的充電設(shè)施，包括固定停車位、公共停車場、公用停車場(庫)、加油(氣)站等區(qū)域建設(shè)的充電設(shè)施。其主要功能是向非居住類車輛提供充電服務(wù)，其建設(shè)規(guī)模較大，為物業(yè)管理提供一個新的收人來源，可以大大提高物業(yè)管理企業(yè)的收入。

(3)共享式家用充電設(shè)施。共享式家用充電樁是指居民小區(qū)業(yè)主為自己使用的電動汽車(不包括摩托車、非機(jī)動車等)購買充電設(shè)施，并進(jìn)行安裝、調(diào)試和運營的充電設(shè)施。共享式家用充電樁一般在小區(qū)內(nèi)或者小區(qū)附近的停車場、公共場地等，建設(shè)有充電插座和充電樁，供業(yè)主家庭使用。與其他充電樁的區(qū)別如表1所示，共享式家用充電樁具有建設(shè)成本低、占地面積小、建設(shè)周期短、節(jié)約資源等優(yōu)點，對于小區(qū)物業(yè)而言，可以有效節(jié)約成本。

1.2充電樁配建政策

根據(jù)能源局、發(fā)改委、能源局等九部委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》(發(fā)改能源規(guī)〔2018]1955號)，各地要加強(qiáng)規(guī)劃，加快居住區(qū)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。根據(jù)《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》(GB50156-2018)，新建住宅小區(qū)應(yīng)在停車位上預(yù)留一定比例的固定停車位(充電車位),并且將其納人建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，按服《建設(shè)計防火規(guī)范，(GB50016-2014)要，新建住宅小區(qū)應(yīng)在停車場、綠地、道路等公共活動區(qū)域預(yù)留電動汽車充電設(shè)族的建設(shè)安裝條件。

2新建住宅小區(qū)電動汽車充電樁目前存在的問題

(1)新能源電動汽車充電設(shè)族的建設(shè)受政策。技術(shù)和市場的影響較大，在推廣過程中容易遇到一些問題，主要包括:1.充電設(shè)旅建設(shè)與小民物業(yè)管理協(xié)調(diào)困難，目前部分新建小區(qū)在規(guī)劃時并未考慮充電設(shè)施的建設(shè)，而物坐又沒有充電設(shè)旅管理能力，導(dǎo)致坐主無因定停車位無法安裝充電樁，2.小區(qū)內(nèi)的停車位有限，充電設(shè)施的建設(shè)存在較大困難。目前小區(qū)停車位都是為滿足機(jī)動車停車要象而設(shè)置的，因此很難有空同專門用于安裝充電柱，新能源電動汽車的充電功率較大，普通車位無法滿足電動汽車的充電需委，支業(yè)主委貝會，物坐服務(wù)企業(yè)和充電設(shè)康管理單位在安裝光電樁時存在一些矛盾和糾紛，在安裝充電樁時，物業(yè)服務(wù)企業(yè)往往要求業(yè)主委員會同意安裝充電柱并出具意見雨，但是業(yè)主委員會通常會以不具備充電條件為由拒絕物業(yè)服務(wù)企業(yè)的安裝要要，在業(yè)主委員會不同意安裝充電樁時，物業(yè)服務(wù)企業(yè)可能會隊安會問題為由阻止業(yè)主委員會和物業(yè)服務(wù)企業(yè)之同的溝通，其至引發(fā)沖實。

(2)現(xiàn)有充電設(shè)族的安會防護(hù)播康有待進(jìn)一步加強(qiáng)，電動汽車在使用過程中有可能出現(xiàn)自燃事故，充電樁也可能出現(xiàn)短路等故章，一旦發(fā)生火災(zāi)等安會事故，將會給業(yè)主造成財產(chǎn)損失和人員傷亡等嚴(yán)重后果。程中應(yīng)采取必要的安全防護(hù)措施。

(3)現(xiàn)階段電動汽車充電設(shè)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不完善。由于我國在充電設(shè)備制造、運營、維護(hù)方面起步較晚，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等尚不完善。因此在設(shè)計電動汽車充電設(shè)施時應(yīng)充分考慮其安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等因素，同時滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及產(chǎn)品認(rèn)證要求，避免因技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完等造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱忠。

(4)新能源電動汽車充電柱投資成本高維護(hù)費用高。新能源電動汽車充電樁屬于設(shè)備，一般需要按照規(guī)定進(jìn)行建設(shè)和運營管理。在新建住宅小區(qū)電動汽車充電設(shè)施的建設(shè)中，充電設(shè)施具有投資大、建設(shè)周期長、運營成本高等特點，且充電設(shè)施的日常運行、維護(hù)費用也比較高。

3新建住宅小區(qū)電動汽車充電樁的合理化設(shè)計和建議

3.1配電系統(tǒng)設(shè)計

在配電系統(tǒng)的設(shè)計中，首先要明確配電系統(tǒng)的作用。配電系統(tǒng)的作用是為電動汽車充電設(shè)施提供電源，確保充電樁能夠正常使用，保障用戶利益。當(dāng)住宅小區(qū)內(nèi)電動汽車充電設(shè)施數(shù)量較少時，可利用小區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的供電線路、電纜溝等設(shè)施進(jìn)行供電，但對于住宅小區(qū)內(nèi)有較多電動汽車充電設(shè)施時，為保證配電系統(tǒng)的可靠性和安全性，可在居民住宅外設(shè)置變壓器并與小區(qū)供電線路，電纜溝等共用，從而提高供電可靠性。配電系統(tǒng)的設(shè)計需要綜合考慮小區(qū)用電負(fù)荷情況和供電半徑，對于較大規(guī)模的住宅小區(qū)宜采用三級配電模式或一級配電模式。

3.2充電樁平面布置

在小區(qū)公共區(qū)域或車位中設(shè)置的電動汽車充電設(shè)施，應(yīng)結(jié)合建筑物整體規(guī)劃設(shè)計，按規(guī)范要求合理布局，合理布線，與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。小區(qū)充電設(shè)施應(yīng)盡量靠近住戶集中區(qū)域、消防通道、主要出人口、景觀等部位，方便車輛識別、引導(dǎo)及充電管理。充電樁應(yīng)布置在車輛較少的區(qū)域，同時與配電房、消挖室等建筑保持一定的安全距離，避免產(chǎn)生干擾。充電樁不宜與其他充電設(shè)施共用一個場地，因充電時間較長，充電柱使用頻繁，也不利于消防疏散。如在停車位中設(shè)置充電柱，應(yīng)根據(jù)停車位大小及電動車類型進(jìn)行布置。若充電樁采用地埋式安裝方式時，應(yīng)在車位處預(yù)留位置和電源插座，若采用支架式安裝方式時，應(yīng)在車位前設(shè)置可移動的支架或電纜槽，若采用壁掛式安裝方式時，應(yīng)在車位前預(yù)留電源插座和線纜槽，老充電樁為落地式安裝方式時，應(yīng)在車位前設(shè)置可移動的支架或電纜槽。同時充電站要有方便的出入口及逃生通道。充電柱不宜設(shè)置在人員密集、易產(chǎn)生火災(zāi)、爆炸等危險的場所,考慮到環(huán)境的影響和安全因素，應(yīng)合理設(shè)置逃生通道，且每層須設(shè)置獨立安全出口。

3.3優(yōu)化快充和慢充配置比例

現(xiàn)階段，各大運營商、物業(yè)公司等都在加快充電樁的建設(shè)，為快速搶占，都采用快速充電模式。由于不同電動汽車的充電時間不一樣，所以不同車型配置的充電樁數(shù)量也不一樣，導(dǎo)致部分用戶選擇了慢充模式。電網(wǎng)在《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范(征求意見稿)》中提出:“為滿足居民家庭電動汽車充電需求，應(yīng)采用充為主、快充為輔的方式"。這就說明用戶需要慢充為主、快充為輔的方式。這就說明用戶需要慢充為主、快充為輔的情況。因此，建議在新建住宅小區(qū)充電樁設(shè)計時，根據(jù)電動汽車的快充和慢充比例來確定充電樁的數(shù)量及功率。隨著電動汽車保有量的增加，充電樁將逐漸完善并滿足用戶需求。

3.4建議

(1)滿足相關(guān)規(guī)范要求。根據(jù)《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計規(guī)范》，充電設(shè)備的安裝應(yīng)符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2014)的相關(guān)規(guī)定，電動汽車充電設(shè)備的安裴應(yīng)符合現(xiàn)行有關(guān)消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定門。因此，在電動汽車充電柱的安裝過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范要求，從消防安全角度出發(fā)，村絕安全隱忠。

(2)充電樁安裝位置應(yīng)方便居民使用。若充電樁安裝在地下車庫時，則要考慮到車輛進(jìn)出地下車庫的安全性及便利性。此外，充電設(shè)備安裝位置還應(yīng)考慮到施工方便、易于維護(hù)、易于管現(xiàn)等因素。

(3)合理選擇充電設(shè)備及線路。在建設(shè)充電樁時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況選用適合當(dāng)?shù)鼐用袷褂玫某潆娫O(shè)備和線路。同時，根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求，合理選擇充電設(shè)備和線路，保障充電設(shè)備使用安全、使用效率和充電速度。

(4)加強(qiáng)對業(yè)主的安全教育及管理。物業(yè)服務(wù)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對業(yè)主的安全教育及管現(xiàn)工作，建立完葬的小區(qū)電動汽車充電樁安全使用管理制度，設(shè)置專人對電動汽車充電設(shè)備進(jìn)行巡查和管理，發(fā)現(xiàn)問題及時處理解決。同時物業(yè)服務(wù)企業(yè)還要積極向小區(qū)居民進(jìn)行宣傳和提醒，增強(qiáng)居民的安全意識。

4安科瑞充電樁收費運營云平臺

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時對充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

4.4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流，充電樁告警信息等。

4.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

4.4.4故障管理

設(shè)備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

4.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設(shè)施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

4.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時可接收故障推送

4.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

4.5系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)語

隨著新能源電動汽車的發(fā)展，充電樁的數(shù)量也會不斷增多，未來充電樁建設(shè)將會作為小區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要部分，并將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的固定充電樁，以滿足居民充工程建設(shè)階段，需結(jié)合當(dāng)?shù)毓╇姴块T規(guī)定及規(guī)范要求，確保電網(wǎng)與電動汽車充電設(shè)施相匹配。尤其是新建小區(qū)需考慮新建住宅小區(qū)用電負(fù)荷特性、供電容量、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電力傳輸?shù)纫蛩?，從而為電動汽車發(fā)展提供良好的環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭松松，俞卓言，黃威，等.住宅小區(qū)電動汽車充電樁建設(shè)模型研究[J].電力與能源，2022，43（2）：163-167.

[2]王琳.新建住宅小區(qū)電動汽車的充電樁配電設(shè)計分析[J].大科技，2021（48）:183-184.

[3]吳善.住宅小區(qū)的電動汽車充電樁設(shè)計[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2020（3）：730.

[4]閻宏，袁幼哲，柳全成.地下車庫電動汽車充電樁配電設(shè)計及變壓器容量優(yōu)化的研究[J].智能建筑電氣技術(shù)，2021，15（5）：58-61.

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5

[6]劉恬語.新建住宅小區(qū)電動汽車充電樁設(shè)計的合理化建議.