隨著經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)保低碳理念的提升，我國逐漸加大對新能源汽車的推廣。工信部數(shù)據(jù)顯示，僅2015年我國新能源汽車累計生產(chǎn)37. 9萬輛，其中純電動車29.07萬輛、插電式混合動力車8. 82萬輛?。2020年中國新能源汽車的年銷量將達到汽車市場總需求的5 %?以上，2025年增至20 %?左右。
隨著新能源汽車的推廣，對電動汽車充電樁的需求也進一步激增。研究發(fā)現(xiàn)，目前造成電動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、充電對象單一。
為協(xié)助新能源汽車推廣，我國正在逐步加大汽車充電樁配置。2015年10月國務院指導意見中指出，大型公共建筑物配建停車場建設充電設施或預留建設安裝條件的車位比例不低于10 %。
然而我國現(xiàn)有配電設計規(guī)范中，對車庫容量的設計指標尚未提及關于安裝汽車充電樁對車庫配電指標的影響。對于新建建筑而言，車庫充電樁的配置及帶有充電樁的車庫配電容量設計依舊比較模糊。
本文通過調(diào)研現(xiàn)有車庫用電特征、汽車充電設施使用情況、充電樁配置類型及用電特征，結合分析我國現(xiàn)行充電樁的設計方法，以為新建建筑設計車庫充電樁的配電容量提供指導思路。
目前，我國新建商業(yè)建筑地下車庫配建充電樁時變壓器容量設計，充電負荷計算主要參照南方電網(wǎng)充電樁設計規(guī)范中的計算方法：
式中：
P1、P2?……?PN?——?各臺充電樁的輸出功率，kW；
S∑?——?充電機的輸入總容量，kW；
cos?φ?——?充電機的功率因數(shù)，取0. 9；
η?——?充電機的效率，取0. 9；
K?——?充電機同時工作系數(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。
車庫變壓器容量設計時，方案設計階段通常采用單位指標法計算。規(guī)范中給出各類建筑物的單位建筑面積用電指標，非機械汽車庫用電指標為8?～?15 W / m2，變壓器容量指標為12?～?34 VA / m2。
現(xiàn)行設計規(guī)范中對于車庫是否安裝充電樁、充電樁比例如何并未進行詳細說明，設計中在未考慮是否設置充電樁時，車庫配電也常按照最大值34VA / m2計算。在施工圖設計階段，常規(guī)車庫變壓器容量設計采用需要系數(shù)法，充電樁配電容量根據(jù)公式（1）計算。
公式（1）中各臺充電機的輸出功率因設計人員缺少實際測試數(shù)據(jù)，采用充電樁額定輸出功率計算，表2中數(shù)據(jù)顯示，實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，保守估計根據(jù)公式（1）計算結果偏大10 %?左右。
公式（1）中同時工作系數(shù)為0. 8，對于安裝充電樁較少（如20臺以下）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臺時，用于充電樁供電的變壓器富余量預計將達10 %?～?30 %。
影響同時工作系數(shù)的主要因素：
a.?由于汽車電池充電特性，電池充電0?～?80 %?時為恒流充電、80 %?～?100 %?時為保護電池改為恒壓充電。同一時間，不同車輛的充電開始階段不同、充電百分比不同，充電樁的同時工作系數(shù)也不同。
b.?對于商業(yè)建筑而言，日常充電樁服務對象主要為通勤人群和購物人群，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，對于交流慢充而言充電時間約為1. 5 h，直流快充約為0. 5 h。
對于通勤人群而言，占用充電樁時間等于工作時長；對于購物人群而言，占用充電樁時間等于購物時長。設定好充電時間后，充電完成時車主未達到工作時長?/?購物時長，將不會離開車位。此時充電樁的同時工作系數(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)集團設計指引中發(fā)現(xiàn)，單車位均攤面積均在25?～?45 m2?/?輛范圍內(nèi)。下文針對平均單位停車面積：25?～?45 m2?/?輛、充電樁安裝比例：10 %?～?30 %?時，同一充電樁類型、不同充電樁數(shù)量對車庫變壓器容量設計指標的影響進行分析。單位停車面積指標A和充電樁安裝比例a對充電樁負荷設計指標的影響見圖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降低。單車位均攤面積為45 m2?/?個時，充電樁變壓器裝置指標為單車位均攤面積為25 m2?/?個時的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上升10 %。充電樁安裝比例為30 %?時，充電樁變壓器裝置指標為充電樁安裝比例10 %?時的3倍。
2?充電樁類型影響
由于電動汽車多采用鋰電池，充電電流較大的快速充電易對鋰電池壽命造成影響甚至發(fā)生爆炸，因此國內(nèi)電動車在充電時廠家與充電樁通信協(xié)議多限制充電電流。
就目前充電技術而言，即使充電樁配置電壓、電流增大，實際充電時也無法達到充電樁額定功率。因此，下面將對國內(nèi)車型常見充電限值參數(shù)進行分析（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、單車位均攤面積為40 m2?/?個時，根據(jù)公式（2）~（4）不同充電樁類型組合對充電樁變壓器裝置指標的影響，如圖5、圖6所示。
研究結果顯示，在圖5的5 151個充電樁組合中，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。
當大型快速充電樁安裝比例超過73 %?時，充電樁變壓器裝置指標超過40 VA / m2，此時對于充電樁的投資較大。
但是鑒于我國目前已建住宅的充電限制，有很多小區(qū)不能滿足電動汽車充電需求，因此商業(yè)建筑應綜合考量經(jīng)濟性和使用性，適當配置大型快速充電樁安裝比例。
