高校校园电动汽车充电设施建设方案研究

赵丽坤 李泽江

（北方工业大学土木工程学院，中国 北京 100144）

0 绪论

发展新能源汽车（主要指纯电动汽车）是解决国家能源安全、治理空气污染、推动产业升级的重要途径。北京2013年公布了“北京市空气清洁行动计划”，发展新能源汽车成为该行动的重要举措之一。

当前北京市私人领域新能源汽车推进速度与期望有较大差距，充电设施不足是制约新能源汽车发展的重要因素。公共场所充电设施件事是减少消费者“里程困扰”的必不可少设施。从国内外经验看，公共场所纯电动汽车基础设施建设与商业运作模式仍处于探索阶段，如何吸引基础设施投资者的参与，做好公共充电设施的规划建设，需要科学的分析和研究。

本项目针对充电设施的现实紧迫问题开展针对性研究，结合北京高校实际情况，结合电动汽车充电模式的具体特点，提出一套完整的北京高校校园充电桩建设方案。

1 电动汽车充电设施及其发展现状

近年来，我国北京、上海、天津、杭州、南京、深圳等城市相继开展电动汽车充电站的建设工作。但目前已建、在建的电动汽车充电设施大多为示范性的充电站（桩），仍未实现规模化商业运营。电动汽车充换电站的建设具有很大的市场潜力，目前我国新能源汽车年销量逐年增长，从2009年的1000 辆增长到2015年467000 辆。保有量预测发展势如破竹，逐年快速增长，为我国电动汽车充电桩建设打下良好基础。

2 高校校园电动汽车充电设施建设模式分析

2.1 北京高校电动汽车充电设施建设现状分析

2013年9月，北京市科委宣布，清华大学、北京理工大学、北京交通大学三所高校将设立电动汽车租赁点，共计推出100 辆电动汽车，供师生租赁。其中清华大学有50 辆电动汽车，北京理工大学有30 辆，北京交通大学有20 辆。为了电动汽车能及时充电，三所校园内共安装50 余根充电桩，每根充电桩可同时为两辆电动车充电。其中，清华大学有25 根充电桩，建设在清华大学科技院内；北京理工大学有16 根充电桩，位于该校新信息楼东侧空地；北京交通大学有10 根充电桩，位于该校电气工程楼楼下。

目前，本市有4500 多辆电动汽车，主要集中于环卫、出租车公司等领域，未来这些领域中的充电桩也有望对私家电动车开放，推广新能源汽车的使用。

2.1.1 北京理工大学

北京理工大学共有16 根充电桩，2 根一体式充电桩，（一体式充电桩解释于下文）14 根交流充电桩（交流充电桩解释于下文）。都配有小顶棚，保护充电设施免受天气影响。

建设位于该校新信息楼东侧空地，与魏公村路相隔。是电动北京赞助。建设相对规整，2 排建设，2 排停车充电。由于14个交流充电桩每个有两个充电口，可同时满足2 辆电动汽车充电，所以每个充电桩建设在两个停车坪顶头之间（如上图）。每个车位配有停车安全杠，以保护充电桩。

2.1.2 北京交通大学

北京交通大学有11 根充电桩，2 根一体式充电桩，9 根交流充电桩，位于该校电气工程楼楼下。

交流充电桩每个有两个充电口，可同时满足2 辆电动汽车充电，所以每个充电桩建设在两个停车位顶头之间，每个充电桩没有配备保护设施，但每个车位配有停车安全杠，以保护充电桩。

2.1.3 清华大学

清华大学有25 根充电桩，建设在清华大学科技院内，清华园电动汽车交、直流充电站作为智能服务平台第一个正式上线运行的示范站点完成了最后的调试工作。目前，智能服务平台已经实现上线运行，国网北京电科院全面开展充电桩的升级改造工作，并先期在清华科技园充电站开展示范运营。

清华大学是最早开始校园充电桩建设的一所高校，其在科技园建设的充电桩设备完善，高效，不仅为校内的电动汽车充电，同时方便外来车辆，快速、便捷。

2.2 电动汽车充电设施建设系统及关键因素分析

2.2.1 电动汽车充电设施建设系统

电动汽车充电设施建设模式种类繁多，无论哪种模式，其相应的系统配置大体相同，所以在分析电动汽车充电设施建设模式之前，首先需要了解充电设施系统的具体构成。具体如图1 所示：

图1 电动汽车充电设施建设系统

（1）配电系统。配电系统是充电设施建设电力源泉，它能为充电站提供所需的电源，不仅给充电机提供电能，而且要满足照明、控制设备的用电需求，内部建有变配电所有设备、配电监控系统、相关的控制和补偿设备。

（2）充电系统。充电系统是充电设施建设的核心部分，主要完成给电动汽车充电功能。充电系统又可以细分为常规充电（慢速充电）、快速充电和机械充电（快速充电）三种充电方式。

（3）监控系统。监控系统用于监控整个充电站的安全运行情况，并完成管理情况的报表打印与监控信息储存等流程。

（4）标示系统。标示是指充电站一些基础的指示信息，如警示牌、安全信号灯，警铃，“安全通道”或“安全出口”标示牌等。标示系统是充电设施建设不可或缺的一部分，是维护其安全性和便捷性的重要系统。

2.2.2 电动汽车充电设施建设关键影响因素

电动汽车充电桩建设就像建筑项目工程建设一样，影响其建设因素颇多，需考虑周全方能使充电桩正常供给运营。影响电动汽车充电设施建设关键因素有：充电设施建设环境、充电设施建设成本和充电设施建设安全。

（1）充电设施建设环境。充电设施建设环境因素对充电桩建设影响很大，影响环境分为自然环境和建设环境。自然环境要求充电桩建设工作温度要求-40℃～+70℃，相对湿度5%～95%，海拔高度≤1000m；特殊地区使用时，根据当地环境条件在订货时指定。

建设环境包括建设面积是否允许充电桩建设。再有应考量电动汽车的保有量，在校园建设时，需考虑学校电动汽车的拥有辆，杜绝一辆电动车都没有而充电桩建设繁多，造成供过于求的现象，此现象是对充电设备的浪，充电桩建设要考虑这方面的环境因素。

（2）充电设施建设成本。建设成本是影响充电桩设施建设的有一大因素，充电桩虽然快速发展，但在市面上还不是很普遍，缺乏明晰的商业模式支撑，充电基础设施建设和运营成本极高，充电接口标准的不统一难题，这些都是摆在充电桩建设者眼前的荆棘。但学校是否愿意考虑投入大量资金建设充电桩，这取决于充电桩的建设成本本，通过前文对高校充电桩建设的调查，笔者发现，没有一所高校是真正自己研发建设充电桩的，都是与电动北京公司合作协同建设。

（3）充电设施建设安全。安全包括充电桩使用安全和周边涉及安全。

充电桩使用安全是项目建设必须考虑的因素，人必须在安全的前提下去使用充电桩设施，所以变电所应设置安全嗣栏、警示牌、安全信号灯及警铃。

周边涉及安全，充电桩设施的建设是否影响了周围人群安全，譬如充电桩建设在教学楼侧，电动汽车必须要经过教学楼门口方可到达充电场所为车充电，车流不息将对在上下课期间学生的人身安全造成高概率威胁。

2.2.3 高校校园电动汽车充电设施建设模式

基于影响充电桩建设的关键因素分析，笔者将对高校校园电动汽车充电设施建设模式研究，首先笔者总体罗列了高校充电桩建设的思路流程，如图2 所示。

图2 高校充电桩建设思路流程图

（1）校园环境调查及确定。高校校园电动汽车充电设施建设模式首先从校园环境入手分析，要建设充电桩的高校一年气候温度自然环境是否满足充电桩正常运营工作条件，其次调查要建设充电桩高校的面积和空地占有率以及学校未来建设规划是否考虑充电桩建设。最主要一点要调查校园及周围电动汽车的保有量，毕竟我国是个提倡绿色发展的国家，有电动汽车才使得建设充电桩有意义，切忌供大于求造成资源浪费。这些因素在充电站建设初期都要满足，不然会制约充电桩后期建设。

（2）校园选址选择及确定。确定校园环境满足充电桩建设后，接下来建设者将要对充电桩建设进行选址以及定址。学校适合充电桩建设的地点颇多，没有人能在没合理依据的情况下就信口雌黄确定某个位置更适合充电站建设，所以这个阶段需要确定多个方案即：A 建设位置、B 建设位置、C 建设位置等等，建设者需在多种方案中确定一种或多种进行充电桩建设。建设者需确定建设地址。

图3 选址定址流程图

（3）充电系统模式选择及确定。充电系统模式有四大系统：配电系统、充电系统、监控系统和标示系统。

配电系统根据选址低成本原则，选择配电室直接供电或嫁接供电。

充电系统即充电桩，依据学校电动汽车和周边汽车流通量增加或减少充电设备的建设。

监控系统是保证充电桩安全的系统，根据学校安全程度选择配备与不配备。

标示系统，保证充电桩正常运营的指示系统，该系统高校都应具有，并遵循方便易懂原则建设。

（4）充电方式选择及确定。提到了3 种充电方式：慢充电桩、快充电桩、快换充电。这三种都可以同时建设在高校内，使充电方式多样化，满足不同电动汽车车主需求，但也可以根据学校资金力量及电动车的流通量相应合理选择建设。

（5）建设模式选择及确定。电动汽车充电设施建设模式分为两种：落地式充电桩和壁挂式充电桩。

3 实例分析

本文以北京市属高校北方工业大学为例，对高校校园电动汽车充电设施建设模式的具体实施过程进行实和验证。

3.1 校园环境调查及确定

高校校园电动汽车充电设施建设模式首先从校园环境入手分析。北方工业大学位于北京城西，东接西五环，周边交通流通量比较大。西临中关村国家自主创新示范区石景山园区，北倚西山，温度，湿度和相对海拔适宜充电桩建设。占地面积500 余亩，建筑面积40 万平方米，留有足够空间进行充电桩建设。校园拥有电动汽车，对充电桩有一定需求，其建设使拥有电动汽车人群得到更为方便快捷的充电体验。

通过分析，可以确定北方工业大学的校园环境适宜充电桩建设。

3.2 校园选址选择及确定

确定校园环境满足充电桩建设后，接下来建设者将要对充电桩建设进行选址并定址。北方工业大学充电桩建设将考虑充电设施建安全原则、方便原则、成本低原则三方面因素，提出三种建设方案：A、B、C位置方案。

（1）A 位置建设分析。A 位置位于地下停车场入口右侧，与八角东街相隔，交通很便利，容易找到，但空间狭小，建设少量充电设施可以，大规模建设将造成不便，甚至会将校园交通主干道堵塞。可作为定址地点。

（2）B 位置建设分析。B 位置位于宿舍9 公寓后面，与西五环相隔，离校门口偏远，不容易找到，但如果相对的标示系统做的好也会弥补这方面不足。大规模规划建设充电设施空间足够，不管是现在的小规模建设还是以后的大规模建设，场地所具有的条件是满足的。而且离学校的变电室很近，使其通电方便，所需通电成本低。可作为定址地点。

（3）C 位置建设分析。C 位置位于北方工业大学地下停车场，这是汽车主要集聚地方，在此建设充电设备集中充电将是很好的选择。可作为定址地点。

3.3 充电系统模式选择及确定

配电系统，B 位置紧挨北方工业大学配电所可直接供电。A、C 位置可以选择嫁接配电。

充电系统即充电桩，A 位置由于地面空间狭窄可配置2-4个充电设备。B、C 位置空间大，可配置4+充电桩设备。

监控系统，由于北方工业大学资金雄厚，必须配有监控系统，方便监管。

标示系统，保证充电桩正常运营的指示系统，该系统高校都应具有，并遵循方便易懂原则建设。

3.4 充电方式选择及确定

慢充电桩、快充电桩和快换充电，这三种都可以同时建设在高校内，使充电方式多样化。C 位置位于地下停车场，此处汽车大多数都是过夜车，可以选择慢充电桩，同时使耗电成本降低。相对应的A、B 位置位于地面上流动性比较大可选择快充电方式或快换充电方式。

3.5 建设模式选择及确定

C 位置位于地下停车场，空间有限，可选择壁挂式充电设备，由于地下停车场结构构造都有支撑柱，方便壁挂。相对应的A、B 位置位于地面上没有立柱，如果选择壁挂式，还需要建设者建设立柱以便充电设备壁挂，及增加了建设成本还施设维修困难，所以A、B 位置可选择落地式充电桩。

4 结论

我国经济发展和科技迅猛进步，致使高校充电桩建设的快速发展建设模式逐渐成熟。通过对具备有充电桩建设的学校进行调查研究分析，得到了充电桩的建设方法。在高校建设充电桩首先要分析影响其建设的因素，合理避免不利因素。通过对环境分析进行选址，并根据地点建设确定建筑模式，完成校园充电桩建设。高校作为充电桩建设场所只是个摇篮，是充电桩建设的源泉，如果充电桩不能向校园外普及发展，充电桩未来将会被局限。充电桩走出校园向居民区发展，需要得到居委会及物业的大力支持；向公共场所逐步蔓延、渗透，需得到社会相关行业支持，这也是目前及未来我们面临急促解决的问题。

［1］范永根.电动汽车充电设施规划和建设的探 讨[J].华东电 力，2010，38(11)：71-74.

［2］藩海.针对我区电动汽车充电桩建设方案的探讨[J].电力建材，2011，8(6)：33.