隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)保低碳理念的提升，我國(guó)逐漸加大對(duì)新能源汽車的推廣。工信部數(shù)據(jù)顯示，僅2015年我國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)生產(chǎn)37. 9萬(wàn)輛，其中純電動(dòng)車29.07萬(wàn)輛、插電式混合動(dòng)力車8. 82萬(wàn)輛?。2020年中國(guó)新能源汽車的年銷量將達(dá)到汽車市場(chǎng)總需求的5 %?以上，2025年增至20 %?左右。

隨著新能源汽車的推廣，對(duì)電動(dòng)汽車充電樁的需求也進(jìn)一步激增。研究發(fā)現(xiàn)，目前造成電動(dòng)汽車推廣困難的主要原因是充電樁數(shù)量較少、充電速度慢、充電對(duì)象單一。

為協(xié)助新能源汽車推廣，我國(guó)正在逐步加大汽車充電樁配置。2015年10月國(guó)務(wù)院指導(dǎo)意見中指出，大型公共建筑物配建停車場(chǎng)建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件的車位比例不低于10 %。

然而我國(guó)現(xiàn)有配電設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)車庫(kù)容量的設(shè)計(jì)指標(biāo)尚未提及關(guān)于安裝汽車充電樁對(duì)車庫(kù)配電指標(biāo)的影響。對(duì)于新建建筑而言，車庫(kù)充電樁的配置及帶有充電樁的車庫(kù)配電容量設(shè)計(jì)依舊比較模糊。

本文通過調(diào)研現(xiàn)有車庫(kù)用電特征、汽車充電設(shè)施使用情況、充電樁配置類型及用電特征，結(jié)合分析我國(guó)現(xiàn)行充電樁的設(shè)計(jì)方法，以為新建建筑設(shè)計(jì)車庫(kù)充電樁的配電容量提供指導(dǎo)思路。

目前，我國(guó)新建商業(yè)建筑地下車庫(kù)配建充電樁時(shí)變壓器容量設(shè)計(jì)，充電負(fù)荷計(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：

式中：

P₁、P₂?……?P_N?——?各臺(tái)充電樁的輸出功率，kW；

S_∑?——?充電機(jī)的輸入總?cè)萘?，kW；

cos?_φ?——?充電機(jī)的功率因數(shù)，取0. 9；

η?——?充電機(jī)的效率，取0. 9；

K?——?充電機(jī)同時(shí)工作系數(shù)，取0. 8。

調(diào)研目前已投入使用的公共充電樁主要有以下幾種，如表1所示。

車庫(kù)變壓器容量設(shè)計(jì)時(shí)，方案設(shè)計(jì)階段通常采用單位指標(biāo)法計(jì)算。規(guī)范中給出各類建筑物的單位建筑面積用電指標(biāo)，非機(jī)械汽車庫(kù)用電指標(biāo)為8?～?15 W / m²，變壓器容量指標(biāo)為12?～?34 VA / m²。

現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)于車庫(kù)是否安裝充電樁、充電樁比例如何并未進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，設(shè)計(jì)中在未考慮是否設(shè)置充電樁時(shí)，車庫(kù)配電也常按照最大值34VA / m²計(jì)算。在施工圖設(shè)計(jì)階段，常規(guī)車庫(kù)變壓器容量設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法，充電樁配電容量根據(jù)公式（1）計(jì)算。

公式（1）中各臺(tái)充電機(jī)的輸出功率因設(shè)計(jì)人員缺少實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)，采用充電樁額定輸出功率計(jì)算，表2中數(shù)據(jù)顯示，實(shí)際充電功率為充電樁額定輸出功率的58 %?～?99. 5 %，表中僅不到一半車型充電效率在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。

公式（1）中同時(shí)工作系數(shù)為0. 8，對(duì)于安裝充電樁較少（如20臺(tái)以下）的變壓器容量影響較小，充電樁越多變壓器容量越大，安裝充電樁大于100臺(tái)時(shí)，用于充電樁供電的變壓器富余量預(yù)計(jì)將達(dá)10 %?～?30 %。

影響同時(shí)工作系數(shù)的主要因素：

a.?由于汽車電池充電特性，電池充電0?～?80 %?時(shí)為恒流充電、80 %?～?100 %?時(shí)為保護(hù)電池改為恒壓充電。同一時(shí)間，不同車輛的充電開始階段不同、充電百分比不同，充電樁的同時(shí)工作系數(shù)也不同。

b.?對(duì)于商業(yè)建筑而言，日常充電樁服務(wù)對(duì)象主要為通勤人群和購(gòu)物人群，有研究顯示，用于上下班和社交?/?休閑目的的平均往返里程約30 km，對(duì)于交流慢充而言充電時(shí)間約為1. 5 h，直流快充約為0. 5 h。

對(duì)于通勤人群而言，占用充電樁時(shí)間等于工作時(shí)長(zhǎng)；對(duì)于購(gòu)物人群而言，占用充電樁時(shí)間等于購(gòu)物時(shí)長(zhǎng)。設(shè)定好充電時(shí)間后，充電完成時(shí)車主未達(dá)到工作時(shí)長(zhǎng)?/?購(gòu)物時(shí)長(zhǎng)，將不會(huì)離開車位。此時(shí)充電樁的同時(shí)工作系數(shù)有所下降。

1?充電樁數(shù)量影響

調(diào)研各大商業(yè)地產(chǎn)集團(tuán)設(shè)計(jì)指引中發(fā)現(xiàn)，單車位均攤面積均在25?～?45 m²?/?輛范圍內(nèi)。下文針對(duì)平均單位停車面積：25?～?45 m²?/?輛、充電樁安裝比例：10 %?～?30 %?時(shí)，同一充電樁類型、不同充電樁數(shù)量對(duì)車庫(kù)變壓器容量設(shè)計(jì)指標(biāo)的影響進(jìn)行分析。單位停車面積指標(biāo)A和充電樁安裝比例a對(duì)充電樁負(fù)荷設(shè)計(jì)指標(biāo)的影響見圖4。

相同充電樁安裝比例下，隨著單車位均攤面積增加，充電樁變壓器裝置指標(biāo)降低。單車位均攤面積為45 m²?/?個(gè)時(shí)，充電樁變壓器裝置指標(biāo)為單車位均攤面積為25 m²?/?個(gè)時(shí)的55. 6 %；相同單車位均攤面積下，充電樁安裝比例每增加1 %，充電樁變壓器裝置指標(biāo)上升10 %。充電樁安裝比例為30 %?時(shí)，充電樁變壓器裝置指標(biāo)為充電樁安裝比例10 %?時(shí)的3倍。

2?充電樁類型影響

由于電動(dòng)汽車多采用鋰電池，充電電流較大的快速充電易對(duì)鋰電池壽命造成影響甚至發(fā)生爆炸，因此國(guó)內(nèi)電動(dòng)車在充電時(shí)廠家與充電樁通信協(xié)議多限制充電電流。

就目前充電技術(shù)而言，即使充電樁配置電壓、電流增大，實(shí)際充電時(shí)也無(wú)法達(dá)到充電樁額定功率。因此，下面將對(duì)國(guó)內(nèi)車型常見充電限值參數(shù)進(jìn)行分析（如表3所示）。

分析充電樁安裝比例10 %、充電樁安裝數(shù)量100個(gè)、單車位均攤面積為40 m²?/?個(gè)時(shí)，根據(jù)公式（2）~（4）不同充電樁類型組合對(duì)充電樁變壓器裝置指標(biāo)的影響，如圖5、圖6所示。

研究結(jié)果顯示，在圖5的5 151個(gè)充電樁組合中，約有35 %?的充電樁組合形式其充電樁變壓器裝置指標(biāo)為10?～?20 VA / m²，24 %?的充電樁組合形式使充電樁變壓器裝置指標(biāo)為20?～?30 VA / m²，約有74 %的不同充電樁類型組合形式使得充電樁變壓器裝置指標(biāo)落在30 VA / m²以內(nèi)，可滿足大型直流快充充電樁安裝比例不超過充電樁總安裝數(shù)量48 %?的配置要求。

當(dāng)大型快速充電樁安裝比例超過73 %?時(shí)，充電樁變壓器裝置指標(biāo)超過40 VA / m²，此時(shí)對(duì)于充電樁的投資較大。