新建高速公路服务区新能源汽车充电桩建设探讨

郑义恒，刘良旭，刘 燕

(广西交通投资集团崇左高速公路运营有限公司，广西 崇左 532200)

0 引言

随着科技的进步，新能源汽车越来越普及，对充电设施需求日益迫切，充电桩配套不足问题日趋突出。广西高速公路服务区充电设施建设仍处于起步阶段，发展较为滞后，存在充电桩数量少、位置设置不合理、只配置有7 kW交流慢充等问题，难以满足新能源汽车充电需求。为加快新能源汽车充电设施建设，2020年11月，广西交通运输厅制定印发了《广西高速公路和普通国省道服务设施新能源汽车专用停车位及充电基础设施布局规划指导意见》(以下简称《意见》)。根据《意见》，2020—2021年，广西高速公路将规划建设89对服务区充电站，共计划建成848个专用停车位、424个充电桩，2022—2025年，广西将以高速公路服务区为重点，进一步优化专用停车位和快速充电设施布局规划。广西将掀起高速公路服务区充电设施建设高潮，如何使建设的充电设施更符合市场需要是本文研究的重点。

1 高速公路服务区新能源汽车充电用户需求及用电特性分析

新能源汽车快速行驶电量消耗快：(1)新能源汽车在高速情况下(如时速120 km/h)，电动机处于高负荷状态，输出效率低于其在经济时速下(如40～60 km/h)的输出效率，此时就会消耗更多的电能；(2)汽车速度越快，空气阻力就越大，高速行驶风阻大幅增加，高速行驶时增加的阻力直接反映到能耗上，新能源汽车的能耗随着车速增加而增加，从而直接导致在高速行驶情况下，续航里程的衰减增快。

充电时间需求短：大功率快速充电、短时间内获得大量续航是高速公路上新能源汽车用户刚性需求。常规的服务区充电桩应以大功率快速充电桩为主，对于设置有汽车露营地或汽车旅馆的服务区，可根据需要配套设置部分慢充充电桩。

充电桩电网负荷大：(1)新能源汽车充电桩设施属于大功率、非线性负荷的设备，单点负荷较大，会产生较高的谐波电流和冲击电压，给用电安全管理带来较大挑战[1]；(2)公共配电网在建设时没有考虑新建高速公路服务区运营用电需求，随着新能源汽车的发展，在服务区设置充电桩将成为服务区标准配置，从而增大服务区整体用电功率。

2 全国高速公路服务区新能源汽车充电桩建设情况

2.1 充电桩建设情况

根据公众号“中国服务区”2020最新版全国高速公路服务区充电站布局统计数据进行汇总分析，截至2020年1月份，全国有26个省市区(不含港澳台)的1 128对高速服务区(停车区)建有充电设施，充电站总数约2 039座，其中25个省市区的922对高速服务区(停车区)投入运营的充电站约1 783座，投入运营的高速公路服务区(停车区)充电桩配置数量统计如表1所示。

表1 投入运营的高速公路服务区(停车区)充电桩配置数量统计表

2.2 充电桩经营情况

对25个省市区的922对高速服务区(停车区)投入运营的充电站建设单位和运营单位进行统计，建设单位为电网公司的数量为805家，占比87.31%，其他类公司数量为117家，占比12.69%；运营单位为电网公司的数量为736家，占比79.83%，其他类公司数量为186家，占比20.17%。高速公路服务区充电桩建设及运营主体为电网公司，四川、云南、广西、广东、甘肃部分高速公路建设单位负责服务区充电桩建设及运营管理。

3 高速公路新能源汽车充电桩建设建议

3.1 新能源汽车充电桩设计

高速公路机电工程设计单位通常不具备新能源汽车充电桩设计资质，建议明确由机电设计中标人委托具有充电桩设计资质的设计单位进行专业分包，充电桩设计单位提供完整的设计文件，并编制相应的概预算及提供后续相关的服务。在设计的时候根据服务区类别、交通流量预测等要素，充分考虑到变压器容量、充电桩数量、功率等，并做好变压器一定容量的预留。

3.1.1 充电桩类型

服务区新能源汽车充电设施以建设快速充电桩为主。充电桩功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，可以根据不同的电压等级为各种型号的新能源汽车充电，充电桩一般提供常规充电和快速充电两种方式，具体如表2所示。

表2 新能源汽车充电桩种类及区别表

3.1.2 充电桩场地选址

不宜设置在靠近主要出入口和主要交通流线附近；不宜设置在公共活动场所附近，如服务区服务楼前面；不宜设置在服务区平面中心区域。应便于供电电源的取得，宜接近供电电源端，并便于供电电源线路的进出，以减少线路损耗。通常服务区都设置有加油站，但目前相关规程规范未明确充电桩与加油站具体安全距离，根据《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156-2012)有两种安全距离分析方式：(1)根据5.0.7条，新能源汽车充电设施应布置在加油站辅助服务区内，但未明确具体安全距离，辅助服务区是指加油作业区以外的区域，通常加油站作业的范围按相关设备爆炸危险区域边界线加3 m；(2)若将充电桩作为配电设备，参考4.0.4条可获得最大安全距离要求[2]。在加油站附近建设充电桩，为安全起见可综合上述两种方式确定安全距离。

3.1.3 充电桩布局形式

充电桩布局形式根据服务区地形条件、平面布局确定，布局形式主要有两种[3]，一种是单侧充电，新能源汽车集中在充电桩一侧(见图1)，另一种是双侧充电，充电桩设置在场站中间(见图2)[3]。

图1 服务区室外单侧充电桩布置示意图

3.1.4 其他要求

不应将充电桩设置在地势低洼、易积水和易发生次生灾害的地点，宜采用必要的防雨和防尘措施，最好设置有雨棚，同时宜预留一定的备用场地。

3.2 充电桩施工

可借鉴服务区加油站建设经验，服务区新能源汽车充电桩施工由房建施工单位来完成，规划好充电桩线缆管道网，根据充电桩功率、数量及预留的充电桩车位，做好管道的预留预埋。

3.3 经营建议

(1)加强与充电桩运营商合作，实现共赢。根据电车汇相关数据，截止到2020年12月，全国充电运营企业所运营充电桩数量前三名依次为：特来电运营20.7万台、星星充电运营20.5万台、国家电网运营18.1万台。这3家运营商占总量的73.5%，其余的运营商占总量的26.5%，行业集中度较高。高速公路建设单位可以充分利用服务区土地资源优势，参考服务区加油站运营模式，与充电桩运营商合作。

(2)高速公路建设单位提前谋划服务区充电桩运营，从高速路网服务区充电桩设计、运营管理搭建做好顶层设计，抢占未来行业发展的制高点，力争在未来的充电桩运营业务中占有一席之地。

4 结语

高速公路服务区充电桩建设对吸引新能源汽车上高速公路，解决新能源车主高速公路充电的后顾之忧，促进新能源汽车推广使用起到积极作用。建设高质量的高速公路服务区充电桩网络，需要政府、高速公路建设管养单位、电网公司等单位参与其中，强化高速公路服务区充电桩设计、施工、经营管理，构建布局合理、智能高效、使用方便的高速公路服务区充电设施体系，满足新能源汽车的出行需要。