新能源充电桩配置要点

刘凤龙 中铁十二局集团有限公司勘测设计分公司

1 前言

在新基建理念影响下，充电桩建设越来越受到人们的重视。各区域也逐渐将充电桩扶持政策落实到实际作业中，希望可以更好的改善充电桩建设水平，最大程度的为新能源电动汽车的应用和推广提供助力。但就目前情况分析，充电桩设置布局还存在一些问题，技术水平还不是十分完善。鉴于此，本文从设计角度结合规范与图集就电动汽车充电设施设计与安装的配置要点进行归纳总结。

2 我国充电桩的发展现状

新能源汽车的发展是在绿色环保理念作用下得以推广的，新能源电动汽车的设计和推广，一方面是为了解决因汽车行业发展存在的能源危机问题，在方便人们出行的同时，降低非可再生资源的损耗。另一方面则是为了控制汽车行驶中产生的有害气体，减少其对环境带来的污染和破坏。

我国在新能源电动汽车发展上存在起步晚、技术不完善等问题，但这不影响我国对新能源电动汽车的研究，在现有的规划目标中提出，在2025 年新能源电动汽车的市场占比要达到总占比的1/6。而作为新能源电动汽车的配套设施，充电桩也逐渐受到人们的广泛关注。充电桩配置情况，将直接决定新能源电动汽车的实用率，关系到新能源电动汽车的前进步伐。

目前电动汽车的充电方式有直接充电和电池充电两种形式。在充电过程中，应按照汽车类型选择合适的充电装置及接头方式。如今，充电桩可分为直流充电桩和交流充电桩两种，前者的尺寸大小是恒定不变的，后者则具有变化性，会随着时间推移而发生改变。不过同类型充电桩的充电功率是不变的，只不过安装和应用场景有所不同。

3 充电桩设施布置及桩位比

充电桩设施在布置中需严格按照现有规范要求逐步落实作业内容。对于新建车库中的分散充电设施，一般会将其划分在防火性能较好的区域内，且设置单独的消防设施，以维护充电桩使用安全。按照现有规范要求，车库及防火单元的建设需要满足以下要求：

单层车库面积在1500m2，多层车库则控制在1250m2，地下室或高层建筑的车库面积一般在1000m2。防火单元的耐火等级要满足2h 以上火灾隔离的需求，在防火单元内科学设置防火卷帘、隔离墙和分隔水幕等设施结构，实现隔离保护，降低火灾影响。对于地下室、半地下或高层建筑来说，车库内的防火单元需设置自动报警、喷灭火系统、排烟系统、紧急照明系统，在疏散通道位置粘贴明显的警示标志，以减少火灾发生时人员的伤亡[2]。

充电桩设施在各类建筑物停车场的配置数量应符合当地的规定，若当地没有具体规定，可参照下表执行。下表中提到了预留建设安装条件要求结合现场情况，预留出安装充电设施及其配电设施的区域空间，而表中的车位配比则是充电场内，充电车辆的数量与总车位之间的比例参数。

表1 电动汽车充电设施的桩位比

通过对交直流充电设施交直比的分析可知，一般建筑会将比例参数控制在10∶1～4∶1之间；特殊建筑则会控制在4∶1，同时结合建设方运行特点进行深化确定。

4 充电桩配置需要系数

表2 充电设施需要系数的参考值

结论如下：

a.一台非车载充电设备的需要系数应在0.95左右，一般设计中会直接确定为1。

b.7台以上的非车载充电设备需要系数要在0.3以上。

c.2～6 台非车载充电机建议其需要系数取值可在0.30～0.95之间；

d.运行的非车载充电设施越多，需要系数越小。

e.运营单位专用充电设施，结合运营模式，存在集中充电的情形，建议需要系数不小于0.9。

5 负荷等级和配电系统

目前各电气规范并未对充电桩设备的供电负荷等级明确划分。对于公共电动车等存在公共利益的车型，在非车载充电设施的配备中，其供电负荷等级应在2及以上，而对于商场、住宅小区、办公场所等区域内的非车载充电设施，其供电负荷等级控制在3及以上。

充电桩配电系统按场站规模、布置场所分为专用电压器和共用变压器设置。专用变压器适用充电设备容量大、数量多的场所，符合负荷分类原则，便于运行维护管理，对其他符合不产生影响，有利于谐波治理。共用变压器适用容量小、充电设备少的场所，可提高变压器的利用率，降低投资，会对其他负荷会产生一定的影响。

满足下列条件之一时，宜设置专用变压器:

（1）对于新建建筑，当充电设备总安装容量较大，且充电设备布置相对集中时；

（2）大容量的充电主机系统；

（3）在现有的停车位内进行充电设施的布置规划，要求与其变压器的最大负载在85%以上；

（4）电池更换站。

除上述情形外，建议共用变压器以节省投资。

6 设施监控及计量管理

充电设施监督和控制是保证充电桩正常使用的根本，是减少安全事故发生的关键。监控系统的设置能够将充电桩、充电设施的运行情况直观显示出来，并做到数据的实时传递，便于工作人员准确掌握现场情况，做好设施设备调整。另外，监控系统可将收集的信息数据备份，便于日后查询，为后期工作开展提供助力[3]。

充电设施监控系统组成主要有控制层、网络设备、间隔层这三部分。

（1）控制层设备：包括服务层、工作站、打印机等。

（2）间隔层设备：由充电机监控、配电监控、视频监控及安全防盗监控四部分组成。

（3）网络设备：交换机、短信网关、转换装置、电缆与光缆。

视频监控单元和安防监控单元等根据充电设施的重要等级及安全管理要求进行没置。对于设置在建筑物内部的小型监控系统，可以不配置配电监控单元和安防监控单元。

充电系统的电能计量常规包括两部分：充电设施和电力部门之间的电量结算计量、充电设施和电动汽车之间的电量和服务费用结算计量。充电设备和客户之间的计量应具备有多种结算方式的功能。

7 充电设施的设计安装

电气专业设计原则：

一是严格遵照一位一桩原则开展布置，如果是公共区域，可遵循一位一桩或多位多桩原则。

二是充电桩及终端设施可直接采用挂壁式或落地式安装方式，缩减空间占用面积。如果是室内充电设施，则一般单独设施或采用箱式安装方法，以维护设施运转安全性。

三是电动汽车充电设施在布置中可以后面、侧面、集中布置方式实现，并设置保护措施，规避撞伤损毁。

四是充电设施与充电车位间距应控制在半米以上，检修及操作间距控制在0.8m 以上；壁挂式安装的设备与地面中心线的距离要在1.5m 以上；落地式的距离需高出平面0.2m以上。

五是室外充电设施需要设置防水、除尘设备，要求其防护等级在IP56以上。

对结构基础设计的要求：

（1）充电设备与支撑构件之间应采取可靠的连接。

（2）充电设备采用落地式安装方式时,可采用钢结构或钢筋混凝士基础，地基承载力特征值及变形应满足充电设备的安装要求。

（3）充电设备采用壁挂式安装方式时,其支撑部位宜为钢筋混凝土构件，墙厚不宜小于200mm,支撑的墙体应考虑充电设备的荷载。

（4）充电设备安装时采用的材料及采取的措施建议如下:

a、混凝土:预制混凝土构件采用C25 细石混凝土，现浇混凝土构件采用C25混凝士,基础垫层采用C15混凝土。

b、钢材:钢材材质均为Q235B，焊条为E43型。

c、钢筋:采用Ⅰ级钢:HPB300.

d、砖砌体:采用Mu7.5砖、M5混合砂浆。

e、抹面:1∶2水泥砂桨抹面，并按具体要求刷警示漆。

f、钢构件防腐:钢构件应进行除锈、防锈处理，一次涂装防护层标准不少于充电设备的使用年限。

g、钢构件采用焊接，周边满焊，所有焊缝高度应满足相关规范要求。

8 结束语

希望本文论述可对相关人员有所帮助，在日后充电桩配置中，能够维护使用的安全性和实用性，全面掌握负荷等级与配电系数，做好充电设施的设计安装工作，以期为电能汽车的推广贡献力量，更好的推进我国新能源的发展。