論汽車充電站與CNG加氣站、LNG加氣站、加油站“四站合建”的建設方案

王振華++夏怡

摘 要：電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛的車輛。汽車充電站是為電動汽車進行充電的場所。本文著重論述將汽車充電站與CNG加氣站、LNG加氣站、加油站“四站合建”的建設方案。

關鍵詞：電動汽車；充電方式；充電設施；汽車充電站；“四站合建”

一.電動汽車及充電方式概述

（一）電動汽車

電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。電動汽車的優點：它本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發電廠的排放，除硫和微粒外，其它污染物也顯著減少。由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力、風力等，從而解除人們對石油資源日漸枯竭的擔心。

電動汽車的種類主要包括：純電動汽車、混合動力汽車。

1.純電動汽車

純電動汽車是由電動機驅動的汽車。相對燃油汽車而言，主要差別在于四大部件：驅動電機、調速控制器、動力電池、車載充電器。純電動汽車之品質及其價值高低也取決于這四大部件的品質。純電動汽車的時速快慢和啟動速度取決于驅動電機的功率和性能，其續行里程之長短取決于車載動力電池容量之大小。

2.混合動力汽車

指能夠至少從下述兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車：可消耗的燃料或可再充電能/能量儲存裝置。

根據動力系統結構形式可分為以下三類：

串聯式混合動力汽車：車輛的驅動力只來源于電動機的混合動力汽車。結構特點是發動機帶動發電機發電，電能通過電機控制器輸送給電動機，由電動機驅動汽車行駛。另外，動力電池也可以單獨向電動機提供電能驅動汽車行駛。

并聯式混合動力汽車：車輛的驅動力由電動機及發動機同時或單獨供給的混合動力汽車。結構特點是并聯式驅動系統可以單獨使用發動機或電動機作為動力源，也可以同時使用電動機和發動機作為動力源驅動汽車行駛。

混聯式混合動力汽車：同時具有串聯式、并聯式驅動方式的混合動力汽車。結構特點是可以在串聯混合模式下工作，也可以在并聯混合模式下工作，同時兼顧了串聯式和并聯式的特點。

（二）充電設備

對于一輛電動車來講，蓄電池充電設備是不可缺少的子系統之一，它的功能是將電網的電能轉化為電動車車載蓄電池的電能。電動充電裝置的分類可分為車載充電裝置和非車載充電裝置。

車載充電裝置：指安裝在電動汽車上的采用地面交流電網和車載電源對電池組進行充電的裝置。包括車載充電機、車載充電發電機組和運行能量回收充電裝置。它將一根帶插頭的交流動力電纜線直接插到電動汽車的插座中給電動汽車充電。

非車載充電裝置：即地面充電裝置，主要包括專用充電機、專用充電站、通用充電機、公共場所用充電站等。通常非車載充電裝置的功率、體積和重量均比較大，以便能夠適應各種充電方式。

（三）充電方式

電動汽車的能源補給模式主要包括充電模式和換電模式兩種，其中充電模式分為常規充電和快速充電。

常規充電又稱普通充電或慢速充電，通過充電要求在蓄電池放電終止后進行，采用15A左右的小電流充電，充電時間一般在5～8h。此種充電方式充電效率高、電池使用壽命長，充電設備成本低，但缺點是充電時間較長。

快速充電又稱應急充電，采用100～200A左右大電流為電動汽車提供短時充電服務，約半小時內就可充電完成。此充電方式充電時間短，缺點是由于充電電流大，對電池壽命有一定的影響，且充電安全性要求高，相應的安裝成本也高。

慢速充電方式通常適宜健在小區停車場、辦公停車場和大型充電站等；快速充電方式適宜建在常規加油站、加氣站、油氣站、專用充電站等。目前加油站、加氣站、油氣站、專用充電站給電動汽車提供能源補給優先選擇快速充電和慢速充電相結合的模式，白天快充、晚上慢充，最大限度地利用充電車位。

二.充電站建設背景及政策支持

（一）充電站建設背景

汽車的能源消耗和廢氣排放的日益增加，是造成全球石油危機和溫室效應的主要原因之一，發展新能源汽車迫在眉睫，而電動汽車代表了新能源汽車發展的一個方向。電動汽車無內燃機汽車工作時產生的廢氣，不產生排氣污染，對環境保護和空氣的潔凈是十分有益的。同時，電動汽車無內燃機產生的噪聲，電動機的噪聲也較內燃機小。

隨著低碳經濟成為我國經濟發展的主旋律，電動汽車作為新能源戰略和智能電網的重要組成部分，以及國務院確定的戰略性新興產業，必將成為今后中國汽車工業發展的重點。

（二）充電站建設政策支持

國務院辦公廳于2015年9月29日發布《國務院辦公廳關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》國辦發〔2015〕73號。該指導意見中明確了“充電基礎設施是指為電動汽車提供電能補給的各類充電設施，是新型的城市基礎設施。大力推進充電基礎設施建設，有利于解決電動汽車充電難題，是發展新能源汽車產業的重要保障，對于打造大眾創業、萬眾創新和增加公共產品、公共服務‘雙引擎，實現穩增長、調結構、惠民生具有重要意義”，且對加快電動汽車充電基礎設施建設提出了關于“指導思想”、“基本原則”、“工作目標”的總體要求以及加大建設力度、完善服務體系、強化支撐保障、做好組織實施等的相關要求。

（三）合建站建設背景

目前，城市土地供應緊張，且加油、加氣站的一般選址具備得天獨厚的道路資源和網點優勢，從節約土地的角度出發，在建設加油站、加氣站和充電站時，可考慮采用加油、加氣、充電合建站的方式。也可在已建加油站、加氣站或油氣站擴建充電站部分。

加油與LNG加氣、CNG加氣的合建站模式已非常成熟，將電動汽車充電站與加油、LNG加氣、CNG加氣合建在一起可以最大限度的節約土地資源，并且能夠依托加油、加氣站的廣泛布點優勢，將成為一種值得推廣的“四站合建”建站模式。endprint

三.充電站建設方案分析

本文論述將汽車充電站與CNG加氣站、LNG加氣站、加油站“四站合建”的建設方案分析，因CNG加氣站、LNG加氣站、加油站具體的工藝已非常成熟，對此不在重復，本文具體建設方案內容著重對充電部分進行分析。

（一）充電設施組成

電動汽車充電設施由供配電系統、充電系統、監控系統組成。

供配電系統包括環網柜變壓器、低壓配電柜、計量計費、諧波濾波、諧波監測；充電系統包括充電機、充電樁、計費系統、用戶界面；監控系統包括配電監控、充電監控、消防報警、視頻檢測。

變壓器和環網柜屬箱式變壓器設計、供貨范圍，由電力公司負責，其余開關柜、計量計費、濾波裝置和諧波監測裝置等供配電設備則安裝固定在撬裝式充電屋內。所謂撬裝式充電屋是根據充電設施建設的實際要求，將新增的供配電室設備、充電設備和監控系統集中設計布置在箱式殼體中，通過提前在工廠預制，并完成內部設備安裝調試的戶外緊湊式成套充電設備。

除了箱式變壓器和撬裝式充電屋外，充電機和充電樁也是主要的電動汽車充電設備。其中充電機安裝在撬裝式充電屋內，充電樁則固定安裝在室外的充電車棚下。由于各種類型的電動汽車所使用的電池規格不同，且電池充電接口標準不同意，因此在設計之初應先了解充電車型、充電方式、電池參數和接口形式。

（1）快速充電多為直流方式，先由直流充電機將電網交流電能變換為直流電能，再通過直流充電樁與電動汽車連接，對車載蓄電池進行充電，電動汽車只提供充電及相關通信接口。

（2）慢速充電多為交流充電方式，外部提供現成的220V或380V交流電源給電動汽車充電，交流充電模式的特征是給車載充電機充電，充電站內只需配置固定安裝在電動汽車外，與交流電網連接，用于給車載充電機提供交流電源的交流充電樁，充電設備簡單、安裝成本低。

（二）建設規模

充電部分按照快速充電模式考慮，配備4臺充電機、4臺直流充電樁。其中3臺充電機及3臺直流充電機針對小車設置，其功率按照50kw/臺考慮；1臺充電機及1臺直流充電樁針對公交車設置，其功率按照90kw/臺考慮。充電區域可同時為4臺電動車輛進行充電。

（三）方案設計

本項目將充電站與CNG加氣、LNG加氣、加油站合建，其中電動汽車充電設施及配套設施主要包括充電機、直流充電樁、充電車位和充電車棚等部分。

（1）總圖

結合整個場站布置，設計在輔助服務區設置4個充電車位、4臺直流充電樁、一座撬裝式充電屋。所有充電樁均安裝在室外充電車棚下，直流充電機、低壓開關柜安裝在撬裝式充電屋內。所有充電設施布置在距離危險性設備爆炸危險區域3m以外。滿足《汽車加油加氣站設計與施工規范》GB50156-2012（2014年版）中第5.0.7的要求。

總平面布置區域劃分見圖1，總平面布置方案見圖2：

圖1 總平面布置區域劃分圖

圖2 總平面布置方案圖

（2）土建

充電棚建筑面積65.00m2，罩棚底部距地面4.5m，采用鋼結構形式，獨立基礎。

（3）電氣

電源由站外就近10kV市政公網引入本站內箱式變電站，經變壓后的交流電能通過非車載充電機轉變為直流電能后，再經直流充電樁為電動汽車動力電池提供電能。

四.建站意義

（一）優化城市能源結構

隨著城市汽車量的不斷增加，傳統的汽柴油燃料供應必將出現短缺的局面。而通過推廣和普及壓縮天然氣車輛、液化天然氣車輛、電動汽車的使用，可減輕對車輛對汽柴油燃油的依賴。該類合建站建成后，既可為當地的公交車、出租車、市政車輛及社會車輛提供燃油，也可提供清潔的壓縮天然氣、液化天然氣及充電功能，這對調整城市的能源結構，具有積極的作用。

（二）有效治理城區環境空氣污染

大氣中的HC、NOX和CO主要來自于燃油汽車，約占總污染量的60～70%。隨著汽車保有量的增加，汽車排放污染物在大氣污染中所占的比重將進一步增大。特別是在人口道路密集的大城市，汽車廢氣的排放導致空氣污染，城市生態環境日益惡化，嚴重影響居民身心健康。

使用清潔能源汽車，可大大減少汽車排放物中的有害物質，具有良好的環境效益，是發展經濟和改善人民生活的迫切需要，勢在必行。

（三）CNG加氣、LNG加氣、加油、充電“四站合建”模式可節約用地、節約投資

在同等項目規模的情況下，建設CNG加氣、LNG加氣、加油、充電四站合建比建設獨立的CNG加氣站、LNG加注站、充電站和加油站可很大程度地降低工程投資，節約用地面積。

獨立建站模式 “四站合建”模式 節約程度

用地面積 CNG加氣站：約5.0畝 約10畝 節約用地

約6.0畝

LNG加氣站：約4.0畝

加油站：約4.0畝

充電站：約3.0畝

工程投資

（工程費用+征地費用） CNG加氣站：

約1000+1000=2000萬元 約1600+2000=3600萬元 節約投資

約1500萬元

LNG加氣站：

約400+800=1200萬元

加油站：

約300+800=1100萬元

充電站：

約200+600=800萬元

注：1）上述工程投資按“工程費用+征地費用”考慮。

2）本項目按建設地點為城市中心區考慮，征地費用暫按200萬元/畝計。

（四）CNG加氣、LNG加氣、加油、充電“四站合建”的示范效應

CNG加氣、LNG加氣、加油、充電“四站合建”的建站模式，既可以使土地利用率大幅度提高，又在功能上相互補充，可以更好的為各類汽車用戶服務，同時帶動清潔能源汽車的發展。“四站合建”項目的建設，可以積累建設經驗，為逐步推廣該類站場，全面發展清潔汽車創出一條健康之路，為全面治理機動車輛的排放污染，打造綠色新城市做出貢獻。

五.結束語

（1）將CNG加氣站、LNG加氣站、加油站、充電站合建在一起可以最大限度的節約土地資源，并且能夠依托加油加氣站的廣泛布點優勢，是一種值得推廣建站模式，具有良好的市場前景。

（2）建設CNG加氣、LNG加氣、加油、充電“四站合建”工程，對減少大氣環境污染、調整能源結構、改善環境質量，具有十分重要的意義，符合節能減排政策。

（3）文中對汽車充電站與CNG加氣站、LNG加氣站、加油站合建提出了建設方案并進行了相關技術要點分析，對今后的CNG加氣站、LNG加氣站、加油站、充電站“四站合建”的建設提供了一定的技術參考。endprint