住宅小区地下车库充电桩设计初探

　　动力电池的能量密度和续驶里程是电动汽车重要的两个参数，锂电池目前使用寿命 5 ~ 8年，充电循环寿命 600 ~ 1 000次。为保持电池良好，延长电池寿命，电量下降到 20 % 时需要充电(防止过放电)，充电到电量的 80 %~ 90 % 时即停止充电(防止过充电)。

　　电动汽车续驶里程以前为 150 km左右，现在可以达到 200 km以上，随着技术进步电池能量密度的提高，新产品的出台，续驶里程将能达到 300 km以上，这样的续驶里程基本上可以满足大部分人通勤里程和短途出行的需求。

　　按新能源汽车发展的路线图，电动汽车续驶里程大，充电时间短以后，其普及率将提高。对居住小区，以续驶里程 300 km进行计算，可行驶里程约 120 km(冬季环境温度低，电池电量会衰减，或使用几年电池反复充放电电量会衰减，或冬、夏季还要开空调)，以每天平均通勤里程约 24 km计算，则每台电动汽车需要每 5天充电，即车位与充电桩比例为 5 ∶ 1，按总车位的 20 % 设充电桩。

　　负荷等级及负荷计算

　　居住小区电动汽车以通勤为主，按 GB 50052- 2009《供配电系统设计规范》和重庆市工程建设标准 DBJ50 - 218 - 2015《民用建筑电动汽车充电设备配套设施设计规范》第5.1. 3条，其配电充电监控系统用电为二级负荷，其它负荷为三级负荷。

　　慢充桩(交流充电桩)，其充电电流小，充电时间长(一般6 ~ 8 h)，电池寿命可以延长，多数居民早出晚归，适用于设慢充桩。

　　本文以某住宅小区为例，其地下室为设备用房(设有两个变电所T1、T2，每个变电所均有供住宅用的专用 1 000 kVA干式变压器)及 500辆大型地下车库。

　　按车桩比 5 ∶ 1，则需设 100个慢充桩，考虑小区访客及应急需要，设两个快充桩(非车载充电机，充电时间一般在1 h内)，参照 DBJ 50 - 218 - 2015第4. 1. 2条，每 51个车位设1个充电站，共设 2个充电站，每个充电站同建筑商定设为一个防火分区，为节约投资并节能，1号充电站位于1号变电所旁，2号充电站位于2号变电所旁，线路短，电能损耗。

　　负荷计算:按能源行业标准 NB / T 33002- 2010《电动汽车交流充电桩技术条件》，每个慢充桩设备容量约 7 kW(AC 220 V单相供电)，按 NB / T 33001 - 2010《电动汽车非车载传导式充电机技术条件》，每个快充桩设备容量:取 Pe = 120 kW(AC 380 V三相供电)，参照深圳市标准化指导性技术文件 SZDB / Z 29. 1 - 2010《电动汽车充电系统技术规范 第1部分:通用要求》，cos φ＞ 0. 95，这里取 cos φ = 0. 85。

　　每个充电站:∑Pe = 50 ×7 + 120 × 1 = 470 kW，按DBJ 50 - 218 - 2015第5. 1. 4条及条文说明，取Kx = 0. 5，∑P j s = 470 × 0. 5 = 235 kW，∑I j s=∑P j s /(√3U cos φ) = 235 /(√3× 0. 38 × 0. 85)= 420 A。

　　供配电系统

　　北京、上海、成都、深圳、哈尔滨、银川等城市典型住宅小区许多实测数据表明，住宅区变压器低谷期负荷率一般不大于30 %，高峰期一般不大于60 %。本工程充电站设配电充电监控系统，对变压器负荷率实时监控，使其高峰期负荷率不大于 100 %(留 10 % 裕量，根据 GB / T 1094. 12 - 2013《电力变压器 第12部分:干式电力变压器负载导则》，环境温度30 ℃时，H级绝缘干式变压器负荷率为 110 %)，以保证变压器寿命。

　　本小区变电所设计变压器负荷率 ≤ 80 %，还有可用容量 ≥ 20 %，变压器T1、T2均为1 000 kVA，充电桩用电按复费率收费，慢充桩一般在低谷期充电，由以上每个充电站 ∑P j s = 235 kW，不需加大变压器容量。每个充电站设6个充电桩配电箱(5个慢充桩配电箱，1个快充桩配电箱)，每个慢充桩配电箱10路出线，见图1，快充桩设一个专用配电箱。

　　图1 -1B-1CAP(2CAP~5CAP)车库充电桩配电箱系统图

　　配电充电监控系统(含计量)

　　图2 配电充电监控系统图

　　充电站应设配电充电监控系统，见图2，分间隔层、站控层，间隔层通信介质采用RS485多层屏蔽双绞线，通信距离可达1 200 m，各测控单元的功能如表1所示，站控层主机等置于两个变电站之间中心塔楼上面的物管用房。充电桩支持不同的充电费用支付方式:充电IC卡、二维码、支付码、微信、支付宝、手机等，并兼容本地区充电App。

　　消防、安防及其它

　　消防、安防及其他要求:

　　① 消防、安防、通风等纳入地下室车库整体设计。执行 GB 50067 - 2014《汽车库、修车库、停车库设计防火规范》、JGJ 100 - 2015《车库建筑设计规范》等相关规范。充电站火灾危险性按戊类设计(GB 50016 - 2014 《建筑设计防火规范》条文说明3.1. 1条续表1)。

　　②安防监控系统包括环境监控、设备安全监控、防火、防盗及视频监控等，对充电站的环境一目了然。

　　③ 充电设施产生的噪音限值应符合 GB 3096 - 2008《声环境质量标准》。

　　④ 变配电设备、充电设备的抗震措施应符合 GB 50556 - 2010《工业企业电气设备抗震设计规范》和 GB 50981 - 2014《建筑机电工程抗震设计规范》。

　　⑤ 充电站作20 m × 20 m等电位接地网。

　　⑥充电站设指引及停车位标识，其符号参阅 DBJ50 - 218 - 2015表4. 1. 6。

　　⑦ 充电站配电系统雷电防护等级按C级配置各级SPD参数。

　　⑧充电桩较多，即整个系统非线性负荷大，投运后应实测电磁辐射值是否超标(应符合 GB 8702 -2014《电磁环境控制限值》)。

　　⑨ 实施后，应以充电桩招标后的参数为依据，修正相关供配电系统设计参数。

　　⑩本项目投运后，应实测实际充电总功率、谐波分量等，采取相应的对策。