马纳
（上海徐汇规划建筑设计有限公司，上海市 200233）
摘 要：通过相关调研数据，结合国家及地方相关政策、住宅车库用电特征、车主充电习惯，对住宅小区的电动汽车充电桩功率计算进行较为细致的分析。
关键词：电动汽车；交流充电桩；住宅小区；需要系数；同时使用系数；功率折减系数
0 引言
随着经济发展、环保低碳理念的提升，我国逐渐加大对新能源汽车的推广。工信部数据显示，仅2015年我国新能源汽车累计生产37. 9万辆，其中纯电动车29.07万辆、插电式混合动力车8. 82万辆 。2020年中国新能源汽车的年销量将达到汽车市场总需求的5 % 以上，2025年增至20 % 左右。
新能源汽车的推广，对电动汽车充电桩的需求也进一步激增。由于目前电动汽车市场尚处于初期发展阶段，充电设施的大规模建设刚刚开始，缺少大量实际数据。对于新建建筑而言，车库充电桩的配置及带有充电桩的车库配电容量设计没有统一共识。
通过对设计院同行的走访和了解，普遍存在以下问题：国家及各地相关政策法规不够了解；电动车充电桩同时系数及功率折减系数取值没有数据支撑，各不相同。
笔者通过近几年对电动汽车用户调研，结合现阶段国家及地方的相关政策、住宅车库用电特征、车主充电习惯，对住宅小区的电动汽车充电桩功率计算进行较为细致的分析，提出一些粗浅观点，起到抛砖引玉的作用。
1 政策要点
（1）《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 要点：
1）. 原则上，每辆电动汽车要有一个基本充电车位，每个公共建筑配建停车场、社会公共停车场具有充电设施的停车位不少于总车位的10%。
2）. 自2016年起，城乡规划主管部门提出的新建居住（小）区和大型公共建筑的规划条件，核发相关建设工程规划许可证时，必须严格执行新建停车场配建充电设施的比例要求，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%。
（2）《北京市新能源小客车公用充电设施投资建设管理办法(试行)》京发改规〔2015〕2号要点：
1）. 本市新建及改扩建各类建筑物应按以下标准建设充电设施或预留建设安装条件：办公类建筑按照配建停车位的25%规划建设；商业类建筑及社会停车场库(含P+R停车场)按照配建停车位的20%规划建设；居住类建筑按照配建停车位的100%规划建设；其他类公共建筑(如医院、学校、文体设施等)按照配建停车位的15%规划建设。
（3）《上海市电动汽车充电设施建设管理暂行规定》要点：
1）. 新建住宅小区、交通枢纽、超市卖场、商务楼宇，党政机关、事业单位办公场所，园区、学校以及独立用地的公共停车场、停车换乘(P+R)停车场应按照不低于总停车位10%的比例预留充电设施安装条件(包括电力管线预埋和电力容量预留)。
2我国目前充电桩常规计算方法
目前，我国配建充电桩时变压器容量设计，负荷计算主要参照南方电网《电动汽车充电站及充电桩设计规范》Q/CSG 11516.2—2010的计算方法：
考虑到社会公共停车场的特点，笔者认为电动汽车充电机同时工作系数选取0.8是无异议的；但对于现阶段的住宅小区停车库，规定充电机同时工作系数选取0.8则略微偏大。
接下来，笔者从车主充电习惯等方面来讨论电动汽车充电桩负荷计算时的同时使用系数Kd和功率折减系数Kz的取值。
3 车主充电习惯
车主的充电习惯将会对住宅小区停车场交流充电桩的配电容量计算造成较大的影响。
住宅小区停车场与社会公共停车场有一个根本区别，就是车位归属权基本可做到固定化。住宅小区停车场的车位大部分采用租赁或出售的形式分配到具体住户。相对于单个车位来说，住户车辆每天停车的时间段、停车时长有一定的规律可循。
目前阶段，大部分纯电动私家车辆的用途是作为市内代步工具，平均每天行驶里程不会太长，根据城市大小会有一定的区别，暂按日均60 km考虑。考察市面上纯电动汽车综合里程，大部分续航时间在3~6天左右。
住宅小区电动汽车接入电网充电的时间与人们生活工作规律基本一致。根据调研数据，78. 5 %的充电开始于17：00以后，其中21：00 ~ 22：00间充电最多，约占总数量的15 %； 4：00 ~ 7：00的负荷低谷时段没有充电记录。
车主充电习惯可分为3类：第一类习惯于负荷高峰时段集中充电（17：00 ~ 21：00）；第二类习惯于负荷低谷时段集中充电（21：00以后）；第三类习惯于多次离散充电。由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。
假设车主在电池荷电量值（简写SOC，下同）为30 %时开始充电，22：00总体负荷达到峰值，此时约有61 %的车载充电机都在全功率运行，故考虑取同时使用系数Kd = 0. 6。实际上考虑到续航里程因素和车主充电习惯因素，当车辆SOC值较高时，充电时长将相应缩短，故可考虑将Kd进一步取小。
假设70 %的车主每天充电，另外30 %的车主每2 ~ 3天充一次电。在22：00总体负荷达到峰值，此时约有45 %的车载充电机在全功率运行，考虑到一定的余量，取同时使用系数Kd = 0. 4 ~ 0. 6。
在计算充电回路配电干线时，考虑到在电缆全寿命周期内难以更换电缆，笔者建议此时功率折减系数KZ=1。
在计算变压器总负荷时，考虑到目前电动汽车的市场占有率还不高，为了尽量降低变压器初次安装容量及初装成本，笔者建议功率折减系数KZ=0.6。
综上所述，住宅小区停车库变压器侧及配电干线侧需要系数的建议取值如下表所示。
4 实例分析
河南省汝州市某人才小区，笔者负责该项目电气设计。该小区总建筑面积为188385.42平方米，户数967户，机动车停车位1020个。
该小区共设置16台630KVA公用变压器。平均一台630KVA公用变压器服务户数61户，对应机动车位64个。按照10%的车位比比例考虑，近期安装到位的交流充电桩数量约7台，即1台630KVA公变变压器服务7台交流充电桩。
根据上文的Kd和Kz建议取值，Pjs=KdxKzx7（台）x7（KW）,即Pjs=0.8x1x7x7=39.2KW。得出结论，按照10%车位比设置交流充电桩，可以将充电桩负荷分散到各个公变变压器上，每台变压器增加的负荷并不多，故维持现有容量不做变动。
考虑到终期目标，所有车位均安装交流充电桩，即1台630KVA公变变压器服务64台交流充电桩。根据上文的Kd和Kz建议取值，Pjs=KdxKzx64（台）x7（KW）,即Pjs=0.6x0.6x64x7=161.3KW。得出结论，按照100%车位比设置交流充电桩，需要设置单独的充电桩公变变压器或者将现有公变变压器加大1~2级，才能满足交流充电桩的使用需求。
对于该项目，笔者维持现有公变变压器不做调整，可以满足中短期交流充电桩的使用需求。同时与建筑专业及甲方协商，拟规划两处充电桩专用变电所，预留建设安装条件。
5 结语
电动汽车充电负荷受很多因素的影响，但在某个特定环境下，还是遵循一定的规律和数据。本文针对住宅小区电动汽车交流充电桩的负荷计算，进行了一定的探讨，供设计院同行参考。
电动汽车的发展方兴未艾，技术进步日新月异。随着技术的进步，以上分析数据势必会存在不足之处，但理论依据不会发生变化。笔者认为在进行一定的继续分析和调整后，上述理论应该可以适应未来的变化。
以上是笔者的一些浅见，望各位同行、前辈批评指正。
参考文献
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部网站. 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 [EB/OL]. (2015-12-07) http://www.mohurd.gov.cn/wjfb/201601/t20160115_226326.html
[2]余岳，汪红霞. 电动汽车充电桩设计研究 [J]. 科技创新导报，2012(22):37.
[3]张明霞，庄童. 小区电动汽车充电负荷实测分析 [J]. 电力需求侧管理，2012(5):44-46.
[4]李炳华，贾佳，岳云涛. 交流充电桩需要系数研究 [J]. 智能建筑电气技术，2017(11):12-16.
论文作者:马纳
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年2月下
论文发表时间:2018/11/1
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