淺談安科瑞電動汽車充電樁在住宅小區(qū)的構(gòu)建與應用

摘要

以住宅小區(qū)的電動汽車充電樁設(shè)計為例，介紹了電動汽車充電統(tǒng)在住宅小區(qū)中的應用。安樁的分類、布置及安裝方式、負荷計算及配電設(shè)計等需要注意的事項，結(jié)合實際工程案例，深入探討了住宅小區(qū)充電樁的電氣設(shè)計方案，并介紹了安科瑞充電樁運營管理體系。
關(guān)鍵詞：住宅小區(qū)；充電樁；電動汽車；電氣設(shè)計

一、引言

近幾年來隨著國家對節(jié)能減排要求的提高以及相關(guān)環(huán)保政策的推進，電動汽車保有量迅速增長，作為電動汽車大規(guī)模推廣應用的重要前提和基礎(chǔ)，電動汽車充電設(shè)施的建設(shè)顯得尤為重要。

目前，根據(jù)國家相關(guān)政策明確規(guī)定，新建住宅小區(qū)停車位要求100%建設(shè)充電設(shè)施或預留建設(shè)安裝條件，可見充電樁已經(jīng)成為目前住宅建筑電氣設(shè)計的一項重要內(nèi)容。本文筆者結(jié)合工程實踐，對電動汽車充電樁的分類、布置、負荷計算及配電設(shè)計等進行深入探討，并介紹安科瑞充電樁運營管理系統(tǒng)的應用方案。

二、充電樁的分類

現(xiàn)階段電動汽車充電樁主要分為直流充電樁和交流充電樁兩種。直流充電樁自帶整流器，可以將輸入的三相交流電輸出為電壓和電流可調(diào)的直流電，充電速度較快（1~2 h滿載），又被稱作"快充樁"，缺點是裝置占地面積大、投資較高。交流充電樁需要通過電動車的車載充電機為電動汽車充電，車載充電機功率小，充電速度較慢（5~8 h滿載），又被稱作"慢充樁"，優(yōu)點是裝置占地面積小、安裝方便、投資較小。

對于住宅小區(qū)而言，電動汽車充電樁均為住戶自用，其充電時間基本集中在晚上休息時間，充電時間很充足，故無需快速充電也能滿足日常使用。由此可見，住宅小區(qū)更適合采用交流充電樁，目前一般采用單相7 kW慢充型，安裝方式為壁掛或落地安裝。安科瑞AEV200-AC007D系列交流充電樁即為7kW單相交流樁，非常適合住宅小區(qū)使用。

三、充電樁平面布置及安裝方式

目前市面上的充電樁種類較多，產(chǎn)品參數(shù)及安裝方式也各有不同。在選擇設(shè)置充電設(shè)備的停車位時，其基本要求是不影響項目的整體規(guī)劃布局，尤其是位置緊張的住宅小區(qū)地下車庫，不能因布置充電設(shè)備而影響車位劃分。電氣設(shè)計人員應與建筑專業(yè)密切配合，合理選擇充電設(shè)備及安裝方式。

在選取設(shè)置充電樁的停車位時應考慮充電樁安裝空間。優(yōu)先選擇靠墻或柱子的車位，在車尾墻上或柱子上設(shè)壁掛式充電樁；或選擇臨近車位之間有安裝空間的車位，在車側(cè)處設(shè)置落地式充電樁；其次為兩排背靠背垂直后退停車的車位，在車尾處設(shè)置落地式充電樁；當車位既不靠墻柱也沒有安裝空間時，如仍有電動汽車充電需求，可選用車擋式充電樁。

充電樁應靠近停車位布置，以便于電動汽車停放和充電人員操作，且不應妨礙其他車輛的充電和通行。目前主流觀點認為，充電設(shè)備外廓與停車位的凈距應不小于0.4 m。由于車尾處一般選擇壁掛式充電樁，基本不占用空間，如靠近兩車中間布置可以不考慮安全凈距。結(jié)合目前主流交流充電樁的參考尺寸（厚0.2~0.4 m），如不確定產(chǎn)品型號，可按如下要求布置充電車位：充電車位尾部與墻凈距a不宜小于0.4 m，充電車位車側(cè)凈距b、背靠背凈距c不宜小于1.2 m。考慮操作的便利及使用習慣，充電設(shè)備操作屏的中心線距地面宜為1.4~1.5 m，落地式充電樁的基礎(chǔ)應比車庫地面高出0.2 m。

四、負荷計算

對于住宅小區(qū)地下車庫而言，充電樁均為物業(yè)統(tǒng)一配置安裝，其選用型號也是一致的，目前標準型號為單相7 kW交流充電樁，故地下車庫充電樁的總計算容量可按以下公式確定：

S? = K × N × P ÷ (η × cosφ)

式中：

S?——N臺充電樁的總計算容量（kVA）；

K——充電樁的需要系數(shù)；

N——充電樁的計算數(shù)量；

P——單臺充電樁的輸出功率（kW）；

η——充電樁的工作效率，可取0.9；

cosφ——充電樁的功率因數(shù)，可取0.95。

從公式可以看出，僅充電樁的需要系數(shù)取值是未知的，并且沒有能夠參照的規(guī)范和手冊，可見合理選擇需要系數(shù)是充電樁負荷計算的關(guān)鍵。需要系數(shù)K為電動汽車充電樁同時充電的概率，與充電樁數(shù)量有直接關(guān)系。當前常見家用電動汽車的續(xù)航里程為150~300 km，按每天通勤里程30~40 km考慮，再計入天氣、路況、駕駛習慣、計量誤差及居民的充電習慣等多種因素，私家車在小區(qū)停車庫充電的間隔時間約為3天左右。再者，目前市場上主流電動汽車的車載充電機功率一般為3.3 kW和6.6 kW，在充電時實際消耗的功率并沒有達到7 kW，所以負荷計算時需要系數(shù)可進一步降低。供電干線或區(qū)域配電箱和變壓器側(cè)充電樁的需要系數(shù)如表1所示。

表1 住宅小區(qū)停車庫交流充電樁需要系數(shù)

五、配電設(shè)計注意事項

（1）住宅小區(qū)充電車位一般設(shè)在地下車庫內(nèi)，短時間停電也不會造成較大損失，故住宅小區(qū)的充電設(shè)備按三級負荷配電設(shè)計即可。

（2）充電樁配電一般可從專用變壓器引出獨立回路，如當?shù)毓╇娋植辉试S，則需要預留專設(shè)變壓器或配電房，以方便計量及物業(yè)管理。

（3）充電樁盡量集中分區(qū)域布置，并就近設(shè)置區(qū)域配電箱，區(qū)域配電箱采用三相進線，進線斷路器應帶分勵脫扣器，火災時自動切斷供電電源。

（4）充電樁的末端配電回路采用斷路器，應具備短路保護和剩余電流保護功能，其剩余電流保護的額定動作電流為30 mA，動作時間不大于0.1 s。安科瑞充電樁產(chǎn)品均具備保護功能，包括輸入過欠壓保護、輸出短路保護、過溫保護、過流保護、漏電保護、電池反接保護等多重安全防護。

六、典型案例分析

根據(jù)公安部2026年1月發(fā)布全國機動車保有量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2025年底，全國電動汽車保有量達到3022萬輛，占全國汽車總保有量比例為8.26%。現(xiàn)如今電動汽車保有量逐年大幅上漲，但小區(qū)車位充電配套負荷仍不宜一次性全額建設(shè)，新建住宅配建停車位依舊可以分為先期、遠期兩個階段規(guī)劃建設(shè)。先期按照10%~20%比例安裝充電樁，所有車位遠期統(tǒng)一預留100%充電樁管線及配電安裝條件。

以建筑面積28萬m2的住宅小區(qū)為工程案例，小區(qū)地下車庫共計車位2268個。先期按照15%車位配比建設(shè)充電樁，合計安裝340臺7kW單相交流充電樁，負荷同時系數(shù)K取值0.25。

先期充電負荷計算：S?? = 0.25 × 340 × 7 ÷ (0.9 × 0.95) = 696 kVA。該部分先期充電負荷無需新增專用變壓器，就近分攤接入小區(qū)現(xiàn)有6臺公用配電變壓器即可。

遠期剩余85%車位配套充電樁負荷計算，充電樁數(shù)量1928臺，同時系數(shù)K取值0.24：S?? = 0.24 × 1928 × 7 ÷ (0.9 × 0.95) = 3788 kVA。遠期充電負荷配套選用6臺800 kVA專用充電變壓器。項目前期僅預留變配電房土建空間以及高低壓配電柜安裝位置，高低壓配電柜體全部按照100%全車位充電容量提前預留安裝倉位。

本方案前期可滿足小區(qū)15%車位業(yè)主即時充電使用需求，后期電動汽車使用率升高后，僅需加裝配電設(shè)備即可快速完成擴容改造，既符合國家充電設(shè)施建設(shè)規(guī)范，又避免前期配電設(shè)備投資閑置浪費。項目配套安科瑞AcrelCloud-9000充電樁收費運營云平臺，實現(xiàn)充電樁遠程監(jiān)控、計費管理、負荷調(diào)控一體化智能運維，提升場站整體運營管理效率。

七、安科瑞充電樁系統(tǒng)產(chǎn)品介紹

7.1 系統(tǒng)簡介

安科瑞響應國家節(jié)能環(huán)保、綠色出行的號召，為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式，壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kW交流充電樁，30kW壁掛式直流充電樁，智能60kW/120kW直流一體式充電樁等來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟、智能運營管理的市場需求，提供電動汽車充電軟件解決方案，可以隨時隨地享受便捷安全的充電服務。

AcrelCloud-9000安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的汽車充電站以及各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務、支付管理，交易結(jié)算，資源管理、電能管理、明細查詢等，同時對充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警。用戶通過微信、支付寶、云閃付掃碼即可啟動充電，無需下載專屬APP，操作流程簡單。

7.2 系統(tǒng)功能

（1）智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

（2）實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、電流電壓功率等信息，以及充電開始結(jié)束時間，便于及時發(fā)現(xiàn)問題。

（3）充電服務

充電設(shè)施搜索，充電設(shè)施查看，地圖尋址，在線自助支付充電，充電結(jié)算，導航等。用戶通過微信小程序掃碼充電，充電賬單支付。運營商和物業(yè)管理人員均可通過小程序管理，監(jiān)測充電樁狀態(tài)和充電交易情況。

（4）交易結(jié)算

財務管理、充值退款、財務對賬等功能。以運營商為維度以日月維度查看平臺運營商的財務信息，并可通過站點明細按鈕查看站點明細財務信息，同時可對有異議的財務信息做平賬操作。

（5）安全預警

對平臺連接的所有充電樁狀態(tài)進行監(jiān)視，充電樁發(fā)生異常情況時可通過APP、短信及時向運營人員發(fā)出報警信號，及時消除火災隱患。充電過程中，電壓、電流、電量等參數(shù)實時同步至云平臺，過溫、漏電、過壓等故障自動預警，搭配硬件層面的多重安全防護，讓補能更安全。

（6）統(tǒng)計分析

運營趨勢可以按日/月/季度/年查詢期間內(nèi)充電金額、充電度數(shù)、充電次數(shù)的浮動曲線和數(shù)據(jù)。變壓器監(jiān)控和運營分析功能，系統(tǒng)會根據(jù)供配電系統(tǒng)以及變壓器負荷率來動態(tài)控制和調(diào)整充電功率，避免過負荷，提高供電系統(tǒng)穩(wěn)定性。

7.3 系統(tǒng)架構(gòu)

充電樁可選配WIFI/4G/以太網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進行直連。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括財務管理、變壓器監(jiān)控和運營分析等功能。系統(tǒng)架構(gòu)分為感知層、網(wǎng)絡層、平臺層和應用層四個層次：

（1）感知層：主要為交流充電樁、直流充電樁等充電設(shè)備，負責電能轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集；

（2）網(wǎng)絡層：通過4G/WIFI/以太網(wǎng)等通信方式將充電樁數(shù)據(jù)上傳至云平臺；

（3）平臺層：包括數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、安全認證、業(yè)務管理等核心功能模塊；

（4）應用層：面向用戶、運營商、物業(yè)管理人員提供Web端、APP端、小程序端等多種訪問方式。

八、安科瑞設(shè)備選型

針對住宅小區(qū)充電樁建設(shè)需求，安科瑞提供完整的產(chǎn)品解決方案，主要設(shè)備選型如下：

九、結(jié)語

充電樁的設(shè)計較為繁瑣，貫穿于整個規(guī)劃、方案設(shè)計、施工階段，電氣設(shè)計人員應與相關(guān)專業(yè)密切配合，只有確定合理的配置數(shù)量，選取合適的安裝位置，確定合理的供電方案，選擇合理的需要系數(shù)，充電樁設(shè)計才能達到經(jīng)濟節(jié)能、遠近兼顧的目標。

安科瑞作為智能電網(wǎng)用戶端的多面發(fā)展企業(yè)，提供從充電樁硬件設(shè)備到運營管理云平臺的完整解決方案。其AEV系列充電樁產(chǎn)品性能可靠、安全防護，AcrelCloud-9000充電樁運營云平臺功能豐富、操作便捷，能夠有效提升住宅小區(qū)充電樁的運營管理水平，為新能源汽車的推廣應用提供有力支撐。隨著電動汽車保有量的持續(xù)增長，安科瑞充電樁系統(tǒng)將在住宅小區(qū)及更多場景中發(fā)揮越來越重要的作用。

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