伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，環(huán)保、低碳理念的不斷提升，我國逐步推廣新能源汽車。國家發(fā)改委公布的數(shù)據(jù)顯示，2015年我國新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)量達(dá)37.9萬輛，其中純電動(dòng)汽車29.07萬輛、混合動(dòng)力車8.82萬輛。到2020年，中國新能源汽車的年銷量將達(dá)到市場總需求的5%以上，2025年達(dá)到20%左右。

引文作者:上海蓋能電氣市場部（專注干式變壓器30年）

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由于新能源汽車的普及，電動(dòng)汽車充電樁的需求進(jìn)一步增加。分析表明，目前電動(dòng)車推廣難的主要原因是充電樁數(shù)量少、充電速度慢、目標(biāo)單一等。

為了幫助新能源汽車推廣，我國正逐步增加對充電樁的配置。2015年10月國務(wù)院指導(dǎo)意見指出，在大型公共建筑配建停車場或?yàn)槌潆娫O(shè)施預(yù)留建設(shè)和安裝條件的車位比例不低于10%。

但國內(nèi)現(xiàn)行配電設(shè)計(jì)規(guī)范中，對車庫容量的設(shè)計(jì)指標(biāo)并未提及充電樁對車庫配電指標(biāo)的影響。對新建建筑來說，車庫充電樁的配置和帶充電樁的車庫配電容量設(shè)計(jì)仍然很模糊。

該文通過對現(xiàn)有車庫供電特點(diǎn)、車輛充電設(shè)施使用情況、充電樁配置類型和用電特點(diǎn)的調(diào)查研究，結(jié)合我國現(xiàn)行充電樁設(shè)計(jì)方法，提出了新建筑設(shè)計(jì)中車庫充電樁配電容量的指導(dǎo)思想。

目前國內(nèi)目前的充電樁設(shè)計(jì)方法和充電樁的具體應(yīng)用：

當(dāng)前，我國新建商業(yè)建筑地下車庫在配建充電樁時(shí)變壓器容量設(shè)計(jì)，充電負(fù)荷的計(jì)算主要參照南方電網(wǎng)充電樁設(shè)計(jì)規(guī)范中的計(jì)算方法：

公式中：

P1…PN—各充電樁輸出功率，kW；

S∑=-充電機(jī)總輸入容量，kW；

cosφ——電機(jī)充電功率因數(shù)，取0.9；

η-電機(jī)充氣效率，取0.9；

K-充電機(jī)同時(shí)工作系數(shù)，取0.8。

調(diào)查研究目前已投入使用的公用充電樁有以下幾種，如下圖所示：

汽車修理廠變壓器容量設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與問題:

汽車修理廠變壓器容量設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用單元指標(biāo)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)中給出了各類建筑物單位建筑面積用電指標(biāo)，非機(jī)械式汽車庫房用電指標(biāo)為8~15W/m2，變壓器容量指標(biāo)為12~34VA/m2。

目前規(guī)范對車庫是否安裝充電樁、充電樁比例等問題未作詳細(xì)說明，在設(shè)計(jì)中未考慮是否設(shè)置充電樁時(shí)，車庫的配電通常也按最大值34VA/m2計(jì)算。工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，常規(guī)車庫變壓器容量設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法，充電樁的配電容量按(1)公式計(jì)算。

計(jì)算公式(1)每臺充電機(jī)輸出功率因設(shè)計(jì)者缺乏實(shí)際測試數(shù)據(jù)而采用充電樁的額定輸出功率計(jì)算，表2中數(shù)據(jù)表明，實(shí)際充電功率為充電樁的額定輸出功率的58%~99.5%，表中只有不到一半的充電效率在80%以上，保守估計(jì)根據(jù)公式(1)計(jì)算結(jié)果偏大10%左右。

計(jì)算公式(1)中相同工作系數(shù)為0.8，對安裝充電樁少(如20臺以下)的變壓器容量影響較小，充電樁的變壓器容量越大，在充電樁大于100臺時(shí)，用于充電樁供電的變壓器富余量預(yù)計(jì)可達(dá)10%~30%。

決定同步工作系數(shù)的主要因素：

a.由于汽車電池充電的特性，當(dāng)電池充電0~80%時(shí)進(jìn)行恒流充電，而保護(hù)電池則由80%~100%的保護(hù)電池改為恒壓充電。同一段時(shí)間，不同車輛起步階段不同，充電比例不同，充電樁同時(shí)工作系數(shù)也不同。

b.就商業(yè)建筑而言，日常充電樁主要為上下班及購物人群提供服務(wù)。有研究表明，用于上下班和社交/休閑的平均往返距離為30km，交流慢充約為1.5h，直流快充約為0.5h。

對上班族來說，占用充電樁的時(shí)間等于工作時(shí)長，對于購物人群來說，占用充電樁時(shí)間等于購物時(shí)間。規(guī)定了充電時(shí)間，當(dāng)完成充電后車主未達(dá)到工作時(shí)間/購物時(shí)間，將不會(huì)離開車位。這時(shí)充電樁同時(shí)工作系數(shù)有所降低。

電動(dòng)車充電樁對車庫變壓器容量設(shè)計(jì)的影響:

充電樁的數(shù)量影響:

在調(diào)查所有大型商業(yè)地產(chǎn)集團(tuán)的設(shè)計(jì)指引中發(fā)現(xiàn)，單個(gè)車位的平攤面積均在25~45m2之間。下表所示平均停車面積：25~45m2，充電樁安裝率：10%~30%時(shí)，同一種類型、不同充電樁數(shù)對車庫變壓器容量設(shè)計(jì)指標(biāo)的影響如下。單機(jī)停車面積指標(biāo)A、裝樁率a對充電樁負(fù)荷設(shè)計(jì)指標(biāo)的影響見下圖:

同一裝樁率下，隨著單車位均攤面積的增大，變壓器的裝置指標(biāo)下降。當(dāng)單車位均攤面積為45m2/個(gè)時(shí)，充電樁變壓器裝置裝置指標(biāo)為單車位均攤面積25m2時(shí)的55.6%；在相同單車位均攤面積下，充電樁上的變壓器裝置指標(biāo)上升10%。充電樁安裝率為30%，變壓器充電樁的裝置指標(biāo)是充電樁安裝率10%時(shí)的3倍。

充電樁類型影響：

因?yàn)殡妱?dòng)車大多使用鋰電池，快速充電電流較大，容易影響鋰電池的壽命，甚至引發(fā)爆炸，所以國內(nèi)電動(dòng)車在充電時(shí)廠家與充電樁通訊協(xié)議多限制充電電流。

從現(xiàn)有的充電技術(shù)來看，即使充電樁配置電壓、電流增大，實(shí)際充電也達(dá)不到充電樁的額定功率。

當(dāng)充電樁安裝比例為10%，充電樁安裝數(shù)量為100，單個(gè)車位的平攤面積為40m2/m2時(shí)，根據(jù)公式(2)~(4)不同充電樁組合對充電樁變壓器各參數(shù)的影響，如下圖所示：

調(diào)查結(jié)果表明，在151個(gè)充電樁組合形式中，約有35%的充電樁組合形式的充電樁設(shè)備指標(biāo)為10~20VA/m2，其中，充電樁組合形式使充電樁變壓器裝置指標(biāo)達(dá)到20~30VA/m2，約有74%的不同充電樁類型組合，使得充電樁變壓器裝置指標(biāo)達(dá)到30~30VA/m2，約有74%的不同充電樁類型組合，使充電樁變壓器裝置指標(biāo)達(dá)到30~30VA/m2。

在大型快速充電樁安裝率超過73%時(shí)，變壓器充電樁指標(biāo)超過40VA/m2，此時(shí)對充電樁的投資較大。

未設(shè)充電樁時(shí)，停車電耗容量設(shè)計(jì)優(yōu)化指標(biāo)建議值為1.8~10.5W/m2，約2.3~13.4VA/m2；設(shè)置充電樁時(shí)，應(yīng)在上述停車場電耗容量設(shè)計(jì)優(yōu)化指標(biāo)推薦值的基礎(chǔ)上增加0~60VA/m2，具體增加充電樁的配電容量指標(biāo)應(yīng)根據(jù)充電樁型號配比進(jìn)行計(jì)算。

商業(yè)建筑的使用性能和投資經(jīng)濟(jì)性能應(yīng)綜合考慮不同充電樁組合配置。對商業(yè)區(qū)而言，商場停車位較多，應(yīng)適當(dāng)增加配置大型快速充電樁以滿足民眾的快充需求；辦公車位較多時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加中、小型低速充電樁配置。

盡管在住家停車位、工作地停車位、公共停車場和酒店停車場的充電樁大多采用中低速充電，充電總需求約占80%，快速充電占20%左右。

但由于我國目前已建住宅充電的限制，很多小區(qū)不能滿足電動(dòng)車充電需求，所以商業(yè)建筑應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和使用性，合理配置大型快充樁的比例。