充电桩在住宅车库中的应用分析

电动汽车作为新能源汽车发展的大方向，受到高度的重视，得到长足的发展。充电桩作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施的一部分，对于推进电动汽车的普及具有重要的意义。本篇将普及充电桩的基础知识，并对住宅地下车库充电桩的应用进行研究和探讨。（设计公司咨询中心供稿）

关于充电桩的国家政策

2015年，国务院办公厅发布《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》国办发【2015】73号。住建部跟进落实并发布了《住房城乡建设部关于加强城市电动汽车充电设施规划建设工作的通知》建规【2015】199号，并提出：“自2016年起，新建住宅配建停车位应100%预留充电设施建设安装条件，新建的大于2万平方米的商场、宾馆、医院、办公楼等大型公共建筑配建停车场和社会公共停车场，具有充电设施的停车位应不少于总停车位的10%”。

关于充电桩的地方规定

各省市地区结合实际，制定了本地区自己的规定。北京、上海、广州、深圳、天津、重庆等典型地区的配建比例要求见表01：

表01 典型地区的新建停车场配建充电设施的比例要求

常见电动汽车的续航天数

市场上常见电动汽车的充电时长和续航里程见表02：

表02 市场上常见电动汽车的充电时长和续航里程

参考表02中的数据，按日均50km计算，大部分电动汽车续航时间在3~6天左右，平均可以按4~5天计。而大部分车主不会将电池电量用尽才去充电，按用完70%~80%电量就充电来考虑，一般为3天左右的续航天数。

充电桩的常见模式

一台电动汽车充电桩主要由充电机、充电模块、计量模块和充电枪组成，提供电能计量、单位计费、通信监控等功能服务。
第1种是交流充电桩，俗称“慢充”，固定安装在电动汽车外，与交流电网连接，是为电动汽车车载充电机提供交流电源的供电装置，它只提供电力输出，没有充电功能，需连接车载充电机为电动汽车充电。功率较小一般为3.5kw、7kw等，充电效率在4~8小时。

交流充电桩（7kw）的典型参数见表03：

表03 交流充电桩（7kw）的典型参数

第2种是直流充电桩（非车载充电机），俗称“快充”，固定安装在电动汽车外，与交流电网连接，是可以为电动汽车动力电池提供直流电源的供电装置。其输入电压采用三相四线AC380V±15%，频率50Hz，输出为可调直流电，可直接为电动汽车的动力电池充电。功率一般为30kW、60kw、120kw等，充电效率平均在1小时左右。

一体化直流充电桩（30kw）的典型参数见表04：

表04 直流充电桩（30kw）的典型参数

住宅车库充电桩的选择

由于充电方式不同，在住宅停车库、单位自用停车场配建的充电设备以交流充电方式为主，商场、宾馆、医院、办公楼等大型公共建筑停车场和社会公共停车场等配建的充电设备以直流充电方式为主。
市场常见电动汽车的车载充电器功率为1.6kW、3.3kW、6.6kW等。参考GB 50966-2014《电动汽车充电站设计规范》，交流充电桩应采用220V交流电压，额定电流不应大于32A。因此，在住宅车库中选用7kW的交流充电桩是满足车主充电需求的。

充电桩设施的负荷等级

汽车库负荷等级的规定

根据JGJ 100-2015《车库建筑设计规范》的规定，机动车库建筑规模应按停车当量数划分为特大型、大型、中型、小型。特大型和大型车库应按一级负荷供电，中型车库应按不低于二级负荷供电，小型车库可按三级负荷供电。参见下面的表05：

表05 车库建筑规模及停车当量与负荷等级的关系表

建议充电桩设施的负荷等级

由于JGJ 100-2015《车库建筑设计规范》对车库用电设备的负荷等级划分比较笼统，按照二级负荷来进行配电的成本偏高。建议参考企业标准Q/CSG 11516.2-2010《电动汽车充电站及充电桩设计规范》第8.1条的要求，住宅车库的充电设施主要为居民相对固定的车位提供日常充电，时间紧迫性要求不高，其充电设施划为三级负荷是合理的。

车主充电习惯的分析

车主的充电习惯将会对住宅车库充电桩的配电容量计算造成较大的影响。车主的充电习惯可分为3类：

第1类是习惯于在负荷高峰时段集中充电（17：00~20：00）；第2类是习惯于在负荷低谷时段集中充电（20：00~7：00）；第3类是习惯于多次离散充电，随时充电。车主根据自身习惯自由选择充电时间，会有自然错峰运行的效果，不会出现所有交流充电桩都在全功率运行的情况。

充电桩设施的负荷计算

本文以北京市朝阳区某住宅车库为例，执行100%的比例配建标准。该项目地上建筑面积5.3万㎡，共8栋高层住宅板楼，商品房住宅套数共297户；地下建筑面积1.7万㎡，共2层机动车库，地下停车数350辆，地下汽车库为I类汽车库。

在规划设计阶段，选用7kW的交流充电桩，经计算，350台充电桩设备的总装机容量为2450kW。功率因数0.8，变压器负载率0.75，在不考虑同时系统的情况下，对应的变压器装机容量达到为4083kVA！，难道要配置4台1000kVA的变压器吗？

Question：350台充电桩负荷容量的需要系数Kx取多少合适？

答：需要系数Kx的取值最终与两个因素相关：第1是同时充电的车辆数量；第2是车辆充电系统在接入电网充电时所能承受的最大充电功率。综合考虑目前主流车载充电机的功率值现状、车主充电习惯等，在计算变压器容量时的Kx系数取值可参照表06：

表06 住宅车库充电桩负荷容量的需要系数取值

本项目350台充电桩，变压器容量的需要系数可取0.3，功率因数0.8，变压器负载率0.75，计算得到变压器的装机容量为1225kVA，建议配置2台630kVA干式变压器。

充电桩设施的配电设计

变电室

建议单独设计1个10KV充电桩专用变电室，配置2台630kVA干式变压器、4面10kV环网柜、8~10面低压配电柜，占地面积约为120㎡~150㎡。也可与地下车库的高基变电室（专变配电房）合用布置。变电室不应设在住户、厕所、浴室、厨房的正下方，宜设在车库地下一层，不应设在地下最底层；当地下只有一层时，应采取抬高变电室的地面标高、下设电缆沟、增加积水泵坑等措施。

配电间

地下车库各防火分区的配电间约2~4㎡，充电桩配电柜与本防火分区的普通照明箱、应急照明箱等，可合用设置在各个防火分区的配电间里。

配电箱系统

典型的充电桩配电柜系统参见下图：

配电管线

充电桩的配电线槽宜单独设置，采用200x100mm防火线槽沿停车位的后上方敷设。也可以与车库普通动力电缆线槽合用敷设，要注意校核电缆占用容积率不宜超过40%。配电末端支线穿SC40管敷设。

充电桩设施的配建造价分析

充电桩设施的配建造价，在不计算土地购置费的情况下，主要包括充电桩设备成本和配电设施成本。下面仍以本项目350台充电桩来统计分析。

充电桩设备成本

目前市场上中档次充电桩的价格，交流充电桩（7kW）约在5千~6千元，直流充电桩（30kW）约在4万~6万元。按照7kW交流充电桩5千元/台计算，充电桩、电池维护设备、充电桩监控及安全监测设备的成本分别约为175万元、10万元、5万元，得到充电桩设备成本约为190万元。

配电设施成本

本项目设计2台630kVA干式变压器，4面10kV环网柜、8面低压柜、12面动力箱、0.5km的10kV电缆、35km的0.4kV电缆、200x100mm的电缆线槽等，配电设施成本约为120万元。

总的配建造价成本

本项目350台充电桩的配建造价成本大约310万元。需要补充的是，由于增加充电桩的配电用房，因机房面积增加而损失的车位价值，未计入其中。
折合到单个充电桩的平均造价为：8800元/台。其中设备成本5400元/台，配电成本3400元/台。

充电桩设施如何建设和安装？

现阶段电动汽车市场占有率还较低，如果住宅车库按规划要求，100%配置一次性全部安装到位，前期一次性建设成本增量较多。为此，我们给出如下建议：
设计报审阶段：充电桩设施的变电室、配电间、配电箱、配电线槽、配电管线等设计到位。
建设安装阶段：变电室的高低压设备、配电桥架及管线均同步安装到位。末端的充电桩设备在竣工验收阶段可不安装，后期根据业主的报装情况，逐步安装到位。

充电桩配建的价值分析

梳理前面的数据分析、提出的建议，可以得出：通过对充电桩配建采取合理的分阶段建设和安装措施，前期一次性建设成本增量是可控的。同时，住宅车库停车位100%具备充电桩安装条件，保障了住宅产品的品质，提升了住宅户型及停车位的溢价，完全可以抵消甚至超出前期一次性建设成本增量！

我们积极响应节能减排的号召，践行绿色环保的发展理念，作为责任央企，致力于提供绿色、生态、宜居的住宅产品，坚持人与自然和谐共生，加大改革创新力度，推动生态居住新时代，为建设美丽中国贡献自己的力量。

知识点：充电桩在住宅车库中的应用分析