浅谈电动汽车充电桩的设置

　　目前因为国家政策的大力支持，我们接触的几乎所有项目都会考虑电动汽车充电桩的配置问题，作为专业设计人员，特别是电气专业工程师有必要更全面地了解电动汽车充电桩的相关信息。

　　下面笔者主要从以下四个方面来介绍：行业现状、规范要求、投资收益、发展前景。

　　我国是汽车产销大国，在2017年接近3000万辆之后随有所回落，但是仍然维持2500~3000万辆之间。但是其中新能源汽车产销量是逐年稳步增加的，这些是前几年的数据，那么近两年受全球疫情影响，传统汽车的销量整体继续下行，但新能源汽车销量却不减反增，就拿今年7月份来说，新能源汽车销量27.1万辆，同比增长164.4%。所以说 ，新能源汽车的未来增长趋势，可见一斑。

　　新能源汽车的热销，对各大城市的充电桩配置需求，尤其是直流充电桩提出了更高的要求，最近有一份关于充电桩的报告《中国主要城市充电基础设施检测报告》，根据这份报告，全国25个主要大中型城市充电基础设施的保有量情况是参差不齐的，而且差异很大，南方城市整体公用桩的密度比北方城市高，大概是北方城市的两倍。从下面的统计图表来看，目前全国总体充电桩的保有量和未来需求之间还有比较大的差距！

　　除了数量需求之外，充电桩类型也有比较大的差异，按安装分类是有落地式充电桩和壁挂式充电桩；按充电接口分类有一桩一充式充电桩和一桩多充式充电桩；按使用对象分类有公用型充电桩和专用型充电桩；按输出电压等级分类又分为单相交流充电桩和三相交流充电桩。我们一般关心的是单相充电桩和三相充电桩的问题，也就是快慢充的问题。

　　随着人们对直流快充服务诉求的提高，公用桩的供给结构开始向直流快充方向侧重，报告中的城市中心城区的直流公用桩占比均值接近50%，其中有15座城市的直流公用桩占比大于等于50%，例如厦门、广州、成都、杭州等。这好像与我们实际项目上配置不一致，项目上一般快、慢充比例1：4，主要是因为咱们做项目时只考虑项目本身，而研究统计是考虑了整个城市公共充电站如公交、环卫、加油站、高速公路服务区以及一些特定的公共充电站，这些区域一般配置都是以快充为主。例如我们鹏园医养项目就有一座公共充电站，内设置11个快充，为这11个快充我们是单独设置一台变压器给他们供电，这11个快充属于市政工程，不计算在项目指标里。

　　那么建设好之后具体怎么运营管理，我们一般很少关注，近期因为天目山酒店项目业主问到这个事，我们认真研究一下，征询了市面上主流充电桩厂家的意见，统计如下：无监控平台的情况一般就是自用充电桩，公共充电桩一般是需要有监控平台的。比较便利的使用云服务器监控平台，无需网线连接，它就像一部手机一样，是有4G网络，就是有手机信号的地方充电桩都能采用云服务监控平台，在这个平台上可监视、可预警、可控制、可追溯，充电桩的所有信息一目了然，部分品牌有自己的平台。

　　充电桩能够使用了，那么如何收费呢？目前市面上有刷卡支付、扫码支付，还有厂家APP或小程序支付。

　　1. 刷卡支付 常用于企业内部人员及住宅充电桩缴费，在收费处办卡→充值→使用→退卡退费

　　2. 扫码支付 用于营业场所缴费，厂家配合运营管理部门在微信或支付宝开通公共账户(开户费约8000~10000元)，用户充电完毕扫码支付到运营公司自己的账户。

　　3. APP或小程序支付用于营业场所缴费，厂家平台为运营公司开通一个账户，用户安装微信小程序或APP进行缴费，费用先到厂家平台账户，再转入运营公司账户。

　　我们具体到项目，一般是怎么预留呢？预留多少合适呢？这就涉及国家及地方规范要求，还有业主需求。首先我们要了解一下充电桩的接口问题，通常充电桩和车辆来自不同的公司，全球不同区域充电桩的接口是不一样的。大家可以看到北美、日本、欧洲、中国都有自己特定的接口，还有一些品牌也有自己的特定接口，如特斯拉。怎样保证充电桩与电动汽车的充电接口能正常连接，这就需要指定制造标准。所以不同国家有不同的制造标准，国内汽车要销售到国外去必须按照国外标准生产合适的充电接口，才能保证后期充电的顺利使用。

　　国内充电桩的技术规范也在不断更新，包括充电桩自身的性能、电压、电流、防护等级等技术参数也在不断的更新。另外关于公共充电站的建设也有明确的规范要求，包括充电站的规模、选址、布置以及供电系统、计量原则、通信系统都有明确说明。我们最关心的问题还是建设规模。

　　电气专业有一本常用数据手册最新数据是2019年的，在这本数据手册里明确了各类建筑配置和预留充电设施的桩位比，我们一般项目是大型公共建筑，要求桩位比不低于10%，还有对快慢充的配比，办公建筑、大型医院建筑是1：4~1：10，大型商业及商业综合体还有高档酒店快慢充比是1：4~1：8。以上是国家制定的最低要求、具体到各地方要求又各有差异。

　　各地方也有自己的规范，下面是北京、上海、广东、武汉 、西安各地最新的规范，笔者做了一个统计，可以参考如下：

　　由此，我们可以看到各地整体落实政策高于国家最低要求，落实细则也不尽相同，但整体概括下来，主要有几点：

　　一 、新建住宅小区均需要按100%预留充电桩配电容量，初期建设需要把电源甩到用电点，竣工验收时验收部门会重点考察。

　　二、 新建公共建筑，包括商业、办公楼及酒店公寓等综合体各地要求从10%~30%不等。

　　三、 新建高速公路服务区基本都要求建设充电桩，具体各地要求不一致。注：从目前高速公路电动充电桩实际使用情况来看，电动汽车充电桩的建设还有很长的路要走。

　　我们可以看到广东省高速公路服务区充电桩的建设要求最高，政策最好，公共充电桩电费最便宜，只有0.8元/KWh，北京大概是1.2~1.8元/KWh。广东的建设也最超前，在2018年就已建成全省统一的充电设施公共信息智能服务平台并投入运营，这个需要特别介绍下，在这个平台上就能知道离用户最近的充电桩在哪，都是什么品牌，可不可以与用户的车辆匹配。

　　四、再次，投资收益。前面讲了全国主要城市的政策情况，具体到项目上，业主一般要问我们这个投资收益怎么样？因为政策只要求了充电车位的百分比，没有要求快慢充的百分比。大家都知道快充的要比慢充造价贵好几倍，用电量也大好多倍，所以整体投资肯定是快充比慢充要贵很多，那是不是慢充建得越少对自己越有利呢？这个需要进行投资回收分析之后才能判断。

　　造价估算和投资回报期这些都是与市场息息相关的。例如造价，不同品牌不同时期的造价是不一样的，而充电桩的投资回报期与使用情况和市场电价有关。

　　首先，投资，由谁投资？通常是甲方投资。可有些甲方说我资金紧张，没钱！不建又过不了验收，怎么办？根据笔者跟有些充电桩厂家沟通，部分大厂家是愿意帮忙建设的，前提是甲方需给他预留足够的用电量。为什么厂家愿意帮忙建设充电桩，这就涉及到充电桩的收益问题了。充电桩的收益受很多因素影响，例如各地区的市场电价以及充电桩充电电价，还有各地区充电桩的使用情况，等等。

　　市场上一般慢充是7kW，因为规范要求交流充电桩电流不应大于32A，而快充也就是直流充电桩没有特别界定，有30KW、40KW、60KW、120KW、180KW等，设备投资成本分充电桩本身加附加设备投资，如电线电缆桥架等。

　　根据市场调查统计，一般快充全充满需要1~2小时，慢充全充满需要6~8小时。估算快充每天可以进行8次，每次2小时，在用率21%；慢充每天可以进行4次，每次6小时，在用率3%，由此计算出每台充电桩每天每年的收益。

　　通过估算，快充比例越高，投资回收期越短。但是也不能无限加大快充比例，涉及到变压器的报装问题，所以根据规范要求一般项目快充：慢充都是1：4，这是规范要求的最大比例。综合投资、收益，结合产品寿命等多方因素，可以给业主方针对性的建议。

　　得益于全球节能减排的决心以及相应的政策出台，经过近几年的发展，可以确定新能源汽车市场是整体上升的趋势，充电桩的前景光明。任何一个新兴产业的出现都是从无到有，再到精，新能源汽车也一样。配套的充电桩也在向更精，更优的方向发展。电动汽车充电桩会向快速化、高效化、集成化、通用化、智能化方向发展，具体怎么朝这些方向发展由充电桩厂家去研究。

　　什么叫有序充电，组网调配？一方面希望花最少的钱充最多的电。很多地方存在峰谷电价，谷时段的电价便宜，希望这个时段来充，但谷时段一般都是深夜或凌晨，不方便，那平台就能帮用户实现，在使用充电桩的时候输入取车时间，系统帮用户计算最优的充电时间。或者根据其它负荷的使用情况，灵活调配充电时间，进行削峰填谷，从而提高供电系统的使用率。有序充电，可以避免高峰负荷叠加，避免三相不平衡，改善电网负荷特性，提高电网运行的经济性、可靠性。

　　目前我们市面上很多充电桩都是一车一桩，一桩一个控制柜，群充群控如下图，多个充电桩合用一台控制柜，控制柜自动调配每个充电桩的电量。例如每个充电桩按60kW预留，实际充电到后半段，充电功率可能只有一半或者更少，那多出来的功率可以调配到其它充电桩。例如来了一辆充电功率需要80kW的汽车，这样功率就可以灵活分配，自动调节，这也是提高电网经济性的一种措施。而且一台控制柜最多可以出12个充电桩，也节省了控制柜的初投资，另外，群充群控也可以适当优化变压器的配置，从另一方面来节省投资。

　　目前尚处在实验阶段的机械臂充电和感应充电：机械臂充电就是无需人员在此排队等候，机械臂自动为每台电动车充电；感应充电，像之前某些手机能够感应充电一样，电动汽车感应充电，理论上是可行的，实际目前还处在实验阶段。

　　感应充电的另一种形式，边行驶边充电。道路下方有特制的电磁场，车辆从上面行驶3到5分钟就能完成充电。最新消息，瑞士ABB公司已经生产出一款充电桩充电3分钟就能给电动汽车100公里的续航里程，15分钟能让目前市面上所有车型的电动汽车充满电。

　　目前行业处在发展前期，法规规范不统一，产品及标准众多，投资收益也难以精确核算，但是节能减排降碳的大趋势是明朗的，交通工具电动化的趋势是明朗的，未来电动汽车充电桩还有很大的发展空间与前景，大家拭目以待吧！