新能源汽车充电桩建设标准及负荷计算公式

　　1 充电桩配建标准

　　国办发[2014]35号及国办发[2015]73号文件明确要求按照适度超前的原则规划设置新能源汽车充电桩，新建住宅配建停车位应100%建设充电设施或预留建设安装条件。根据国办发的文件，北京市规定居住类建筑应将18%的配建机动车停车位作为电动车停车位，浙江省地标DB 331121-2016《民用建筑电动汽车充电设施配置与设计规范》也规定根据不同规模城市的指标级别，新能源慢充桩的配建比例应为10%~14%，其他部分省份也有相应的配套措施陆续出台，都对新建住宅小区的新能源汽车充电桩的建设标准提出了要求。

　　2 充电桩负荷计算

　　2.1 充电桩专用变压器容量计算公式一

　　SΣ=Kt*Kx*Cn*（Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ)

　　SΣ--变压器总安装容量（kVA)；

　　η--变压器负载率，取0.70～0.8；

　　cosФ--补偿后功率因数，取0.95；

　　Pn--交流充电桩（慢充）安装功率，取7kW；

　　Pm--直流充电桩（快充）安装功率，取60kW作为基数（一般有30kW、45kW、60KW、75kW、90kW、105kW、120kW)；

　　Kn--慢充停车位配置数量比例系数（即，实际慢充停车位数量/小区规划停车位数量），近期系数取0.20，远期系数取0.45；

　　Km--快充停车位配置数量比例系数（即，实际快充停车位数量/小区规划停车位数量），近期系数取0.02，远期系数取0.045；

　　Kx--充电桩需要系数，充电桩数量（慢充+快充）5～10个，取0.75～0.85；10～50个，取0.55～0.65；50个以上，取0.4～0.45；

　　Kt--充电桩同时使用系数，充电桩数量（慢充+快充）5～50个，取0.85～0.90； 50个以上，取0.6～0.7。

　　Cn--小区规划停车位数量。

　　注：该公式取自国家标准图集《充电汽车充电基础设施设计与安装编制技术资料》，当仅有一种类型的充电桩时，此公式计算结果偏小。

　　2.2 充电桩专用变压器容量计算公式二

　　a）单台充电机输出容量为：P=Un*I

　　单台充电机输入容量为：S=P/ηcosФ

　　式中：

　　P--单台充电机的输出功率；

　　Un--充电电压；

　　I--充电电流；

　　S--单台充电机的输入容量；

　　η--充电机效率，取0.9；

　　cosФ --充电机功率因数，取0.9；

　　b）充电站内充电机输入总容量为：

　　SΣ= K(S1+S2+S3……Sn )

　　SΣ--充电机的输入总容量；

　　S1～Sn--各台充电机的输出功率；

　　K--充电机同时工作系数，取0.8。

　　该公式取自中国南方电网有限责任公司企业标准-Q/CSG 11516.2--2010，当充电桩数量较多时结果偏大，K值应适当调整。

　　2.3 充电桩专用变压器容量计算示例

　　某住宅小区地下车库共分四个防火分区，每个防火分区设置停车位70～90个，共设置停车位348个，按照住建部新建住宅配建停车位应100%预留充电设施建设安装条件要求，统一设计预留充电桩专用变压器、配电设施及管线通道。建设单位可根据实际需求分期实施。

　　参照交直流充电设施的配建比例大于10%的要求，设置35个车位为物业管理用公共停车位（采用大功率直流充电桩），其他313个车位均为住户产权停车位。物业管理用公共停车位采用4个一拖四群充落地式120kW直流充电桩，10个双枪落地式60kW直流充电桩，输入电压AC380V（三相五线）。住户用充电桩采用壁挂（吊挂）式交流充电桩，额定功率7kW，输入电压AC220V（单相三线）。

　　现选用公式一计算充电桩专用变压器容量，按照近期规划时变压器容量计算：

　　SΣ=Kt*Kx*Cn*（Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ)

　　=0.85*0.55*348*（0.2*7+0.02*60)/0.8*0.95

　　=163*(1.4+1.2)/0.76

　　=419.3/0.76

　　=557kVA

　　近期规划采用一台630kVA变压器。

　　按照远期规划时变压器容量计算：

　　SΣ=Kt*Kx*Cn*（Kn*Pn+Km*Pm)/(η*cosФ)

　　=0.85*0.55*348*（0.45*7+0.045*60）/0.8*0.95

　　=163*(3.15+2.7)/0.76

　　=1254kVA

　　远期规划采用一台1250kVA变压器。

　　3 充电桩选型

　　1）应选择具备高兼容性和扩展性，适用车型多、易升级的充电桩，避免导致充电桩不能适应电池技术的发展，无法对电动汽车充电。

　　2）直流充电桩的型式：单枪、双枪轮充、双枪同充、一拖四普通群充。

　　3）各种型式优缺点：

　　单枪充电的优缺点：

　　优点：结构和使用操作简单，成本低。

　　缺点：

　　a）只能按照最大供电功率的电动汽车进行配置，设备投资比较大。

　　b）车辆数量限制，夜晚充电时需要人工对车辆进行充电调度。

　　c）充电功率较小的汽车充电，剩余功率浪费，系统运营能效比降低，利用率低。

　　d）需要给后期更大功率的汽车充电时，需要购买新的充电桩，升级改造费用高。

　　双枪轮充的优缺点：

　　优点：可以利用夜晚谷时电价，无需人工调度，充电2辆车，结构和单枪相同，利用率更高。

　　缺点：无法同时充电，处于大电流充电状态，无法同时小电流充电，对电池寿命不利，本质上仍然为单充，设备投资大，利用率稍低，升级改造费用较单枪充电桩低。

　　双枪同充的优缺点：

　　优点：比轮充利用率更高。

　　缺点：固定功率，投资较高，利用率稍好于轮充，车辆多时仍需要人工干预调度。

　　一拖四群充优缺点：

　　优点：在固定模块上加上动态充电模块的架构，投资较小，一次可充电车辆多。

　　缺点：无法全面地分配功率。

　　4 充电桩安装

　　电动汽车与充电桩之间应保证安全距离：充电桩安装在车侧且不妨碍车门开启时，充电桩外廓（含防撞设施）距电动汽车净距不应小于0.4m，充电设备安装在车尾时，充电设备外廓（含防撞设施）距电动汽车净距不应小于0.5m。

　　充电桩安装应预留检修和操作空间，其检修操作面与建（构）筑物之间距离不应小于0.8m。

　　充电桩采用落地式安装方式时应符合下列要求：

　　1）充电桩基础应抬高，高出场地地坪的高度室内不应低于100mm，室外不应低于250mm；

　　2）底座基础宜大于充电桩长宽外廓，尺寸不应低于50mm。

　　充电桩采用壁挂式安装方式时应满足下列要求：

　　1）应竖直安装于与地平面垂直的墙体，墙面符合承重要求，充电桩应固定可靠；

　　2）设备安装高度应便于操作，设备人机界面操作区域水平中心线距地面宜为1.5m。

　　充电桩采用吊挂式安装方式时应满足下列要求：

　　1）吊挂式安装适用于车库内交流充电桩在无墙（柱）处的安装,吊挂支架应垂直与地平面安装，吊挂支架应满足承重要求并固定可靠不能产生晃动；

　　2）安装高度应便于操作，设备人机界面操作区域水平中心线距地面宜为1.5m。

　　5 结束语

　　新能源汽车是一种很有优势的交通工具，积极、稳妥地推进与其配套的充电桩设计与安装，能够促进新能源汽车的推广与普及，降低居民的出行成本，减少城市生活环境中污染物的排放。