關于新建住宅小區電動汽車充電樁設計的研究應用

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

關鍵詞:充電樁;新建住宅小區;設計規范;經驗

0引言

隨著新能源汽車的普及，為促進新能源汽車的發展，相繼出臺相關政策和標準為電動汽車發展提供良好的政策環境。據汽車工業協會統計，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快速增長的態勢，在技術上取得一定進展。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，充電設施的建設顯得尤為重要。由于充電樁建設周期較長、投資大建設難等原因，在住宅小區內建充電樁面臨著一些問題。

1電動汽車發展現狀及發展趨勢

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，實現驅動功能的汽車。電動汽車具有節能、環保、安全、舒適等優點，是傳統燃油車的*佳替代品，也是目前*具發展前景的汽車產品。目前全球電動汽車產業呈現蓬勃發展態勢，呈現出三大特點:一是市場規模不斷擴大;二是技術研發與產品推廣同步發展;三是商業模式不斷創新。截止到2022年，全國累計產銷新能源汽車705萬輛和688萬輛，分別同比增長97%和93%。根據工信部發布的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012~2020）年)》的目標，到2030年，新能源汽車占當年乘用車銷量的20%以上。

1.1電動汽車充電設施

電動汽車充電設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)家用充電設施。小區物業可以對安裝家用充電樁的業主進行宣傳引導，協調小區車位、消防、用電等相關部門，盡量為安裝家用充電樁的業主提供便利，為其安裝和使用提供便利條件，并協助其辦理相關手續。鼓勵車主安裝家用充電樁，對安裝且在本小區居住的電動汽車車主，可給予一定的財政補貼。小區業主委員會、物業服務企業或供電部門可以根據居民實際需求，向業主大會或全體業主征求意見，制定電動汽車充電設施建設管理辦法和充電服務收費標準，規范小區電動汽車充電設施的建設和運營。

圖1　交流充電樁及直流充電樁

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

(3)共享式家用充電設施。共享式家用充電樁是指居民小區業主為自己使用的電動汽車(不包括摩托車、非機動車等)購買充電設施，并進行安裝、調試和運營的充電設施。共享式家用充電樁一般在小區內或者小區附近的停車場、公共場地等，建設有充電插座和充電樁，供業主家庭使用。與其他充電樁的區別如表1所示，共享式家用充電樁具有建設成本低、占地面積小、建設周期短、節約資源等優點，對于小區物業而言，可以有效節約成本。

1.2充電樁配建政策

根據能源局、發改委、能源局等九部委聯合發布的《關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》(發改能源規〔2018]1955號)，各地要加強規劃，加快居住區充電基礎設施建設。根據《電動汽車充電基礎設施規劃設計規范》(GB50156-2018)，新建住宅小區應在停車位上預留一定比例的固定停車位(充電車位),并且將其納人建筑設計標準，按服《建設計防火規范，(GB50016-2014)要，新建住宅小區應在停車場、綠地、道路等公共活動區域預留電動汽車充電設族的建設安裝條件。

2新建住宅小區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族的建設受政策。技術和市場的影響較大，在推廣過程中容易遇到一些問題，主要包括:1.充電設旅建設與小民物業管理協調困難，目前部分新建小區在規劃時并未考慮充電設施的建設，而物坐又沒有充電設旅管理能力，導致坐主無因定停車位無法安裝充電樁，2.小區內的停車位有限，充電設施的建設存在較大困難。目前小區停車位都是為滿足機動車停車要象而設置的，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，支業主委貝會，物坐服務企業和充電設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，物業服務企業往往要求業主委員會同意安裝充電柱并出具意見雨，但是業主委員會通常會以不具備充電條件為由拒絕物業服務企業的安裝要要，在業主委員會不同意安裝充電樁時，物業服務企業可能會隊安會問題為由阻止業主委員會和物業服務企業之同的溝通，其至引發沖實。

(2)現有充電設族的安會防護播康有待進一步加強，電動汽車在使用過程中有可能出現自燃事故，充電樁也可能出現短路等故章，一旦發生火災等安會事故，將會給業主造成財產損失和人員傷亡等嚴重后果。程中應采取必要的安全防護措施。

(3)現階段電動汽車充電設施技術標準尚不完善。由于我國在充電設備制造、運營、維護方面起步較晚，相關技術標準、規范等尚不完善。因此在設計電動汽車充電設施時應充分考慮其安全性、可靠性和經濟性等因素，同時滿足相關標準、規范及產品認證要求，避免因技術標準不完等造成不必要的經濟損失和安全隱忠。

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

3新建住宅小區電動汽車充電樁的合理化設計和建議

3.1配電系統設計

在配電系統的設計中，首先要明確配電系統的作用。配電系統的作用是為電動汽車充電設施提供電源，確保充電樁能夠正常使用，保障用戶利益。當住宅小區內電動汽車充電設施數量較少時，可利用小區內現有的供電線路、電纜溝等設施進行供電，但對于住宅小區內有較多電動汽車充電設施時，為保證配電系統的可靠性和安全性，可在居民住宅外設置變壓器并與小區供電線路，電纜溝等共用，從而提高供電可靠性。配電系統的設計需要綜合考慮小區用電負荷情況和供電半徑，對于較大規模的住宅小區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

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

3.3優化快充和慢充配置比例

現階段，各大運營商、物業公司等都在加快充電樁的建設，為快速搶占市場，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量也不一樣，導致部分用戶選擇了慢充模式。電網在《電動汽車充電基礎設施建設技術規范(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充電樁設計時，根據電動汽車的快充和慢充比例來確定充電樁的數量及功率。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)滿足相關規范要求。根據《電動汽車充電基礎設施設計規范》，充電設備的安裝應符合《建筑設計防火規范》(GB50016-2014)的相關規定，電動汽車充電設備的安裴應符合現行有關消防技術標準和規定門。因此，在電動汽車充電柱的安裝過程中，應嚴格遵守相關規范要求，從消防安全角度出發，村絕安全隱忠。

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

(3)合理選擇充電設備及線路。在建設充電樁時，應根據當地實際情況選用適合當地居民使用的充電設備和線路。同時，根據相關設計規范要求，合理選擇充電設備和線路，保障充電設備使用安全、使用效率和充電速度。

(4)加強對業主的安全教育及管理。物業服務企業應加強對業主的安全教育及管現工作，建立完葬的小區電動汽車充電樁安全使用管理制度，設置專人對電動汽車充電設備進行巡查和管理，發現問題及時處理解決。同時物業服務企業還要積極向小區居民進行宣傳和提醒，增強居民的安全意識。

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通過物聯網技術對接入系統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據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場所

適用于民用建筑、一般工業建筑、居住小區、實業單位、商業綜合體、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統結構

系統分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：系統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。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，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，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，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。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

4.4.2實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、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，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4.4故障管理

設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行派發處理，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果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

4.4.5統計分析

通過系統平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

4.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

4.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置，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系統硬件配置

5結語

隨著新能源電動汽車的發展，充電樁的數量也會不斷增多，未來充電樁建設將會作為小區基礎設施建設的重要部分，并將逐步代替傳統的固定充電樁，以滿足居民充工程建設階段，需結合當地供電部門規定及規范要求，確保電網與電動汽車充電設施相匹配。尤其是新建小區需考慮新建住宅小區用電負荷特性、供電容量、電網結構和電力傳輸等因素，從而為電動汽車發展提供良好的環境。

參考文獻

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

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

[3]吳善.住宅小區的電動汽車充電樁設計[J].建筑工程技術與設計，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計及變壓器容量優化的研究[J].智能建筑電氣技術，2021，15（5）：58-61.

[5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5

[6]劉恬語.新建住宅小區電動汽車充電樁設計的合理化建議.