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(wù)院指導(dǎo)意見中指出,，大型公共建筑物配建停車場建設(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 %,。
然而我國現(xiàn)有配電設(shè)計規(guī)范中，對車庫容量的設(shè)計指標(biāo)尚未提及關(guān)于安裝汽車充電樁對車庫配電指標(biāo)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(shè)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(shè)施使用情況,、充電樁配置類型及用電特征，結(jié)合分析我國現(xiàn)行充電樁的設(shè)計方法,，以為新建建筑設(shè)計車庫充電樁的配電容量提供指導(dǎo)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(shè)計,，充電負荷計算主要參照南方電網(wǎng)充電樁設(shè)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?cè)萘?，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(shè)計時,，方案設(shè)計階段通常采用單位指標(biāo)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(biāo),，非機械汽車庫用電指標(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(shè)計中在未考慮是否設(shè)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(shè)計階段,，常規(guī)車庫變壓器容量設(shè)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(shè)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(jié)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(yù)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(wù)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(shè)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(shè)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(shè)計指標(biāo)的影響進行分析,。單位停車面積指標(biāo)A和充電樁安裝比例a對充電樁負荷設(shè)計指標(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?/?個時,，充電樁變壓器裝置指標(biāo)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(biāo)上升10 %。充電樁安裝比例為30 %?時,，充電樁變壓器裝置指標(biāo)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(shù)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(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,，充電樁變壓器裝置指標(biāo)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(yīng)綜合考量經(jīng)濟性和使用性，適當(dāng)配置大型快速充電樁安裝比例,。
