電動汽車充電設施在人居環境中的標準化需求

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(1.國網陜西電力科學研究院，陜西 西安 710100； 2.哈爾濱工業大學(深圳) 建筑學院，廣東 深圳 518055； 3.國網陜西省電力公司，陜西 西安 710048)

近年來我國電動汽車產業發展勢頭迅猛，截至2017年底，電動汽車累計保有量達到180萬輛，占全球市場保有量50%以上，全國累計建成公共充電樁21.4萬[1]。根據國家對《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015—2020)》規劃，2020年我國將建成集中充換電站1.2萬座，分散充電樁480萬個，滿足全國500萬輛電動汽車充電需求[2]。目前電動汽車的制造水平和能量管理技術已經可以初步滿足汽車偶爾的大電流需求又能使汽車行駛盡可能多的距離，為電動汽車的大規模推廣提供了技術基礎[3]。

目前，我國的傳統能源形勢嚴峻，各級節能管理和監察機構正在嘗試提出以能耗限額標準為基礎，建立實施差別電價能耗指標目錄體系和裝備落后高耗能企業的能效提升機制[4]。因此，加快充電設施規劃建設已成為我國應對氣候變化和節能減排工作中十分重要而緊迫的任務。

電動汽車充電設施作為城市節能減排和居民綠色出行的主要形式，與城市生活、人居環境息息相關，滲透到人們日常生活中，大規模建設在城市各區域將帶來一系列影響。但目前我國尚未專門針對人居環境中充電設施建立較完善的建設標準規范[5-6]。本文將針對電動汽車充電設施在城市人居環境中潛在的共性問題和安全隱患，對電動汽車充電設施的人居環境標準化體系的現狀和需求進行系統性分析和研究。新能源電動汽車及其充電設施在城市人居環境中的實景如圖1所示。

1 電動汽車充電設施標準化發展現狀

新能源電動汽車充電設施在城市人居環境方面標準化的工作，為電動汽車及充電設施在城市中的推廣起到積極促進作用[7-8]。國內和國際相關組織已開展多項標準化制定工作，發布多項標準文件和相關政策文件[6,9]，具體情況如下。

1.1 國內發展現狀

近年來我國一直致力于電動汽車充電設施的標準化工作，目前我國已初步建立了較完整的電動汽車標準化體系。

2010年，工信部會同國家標準委等部門先后制定并發布了《電動汽車充電技術及設施標準體系建設工作方案》、《電動汽車綜合標準化技術體系》等文件，完善了標準體系建設的頂層設計；2011年，國家電網公司發布《國家電網公司電動汽車充電設施建設指導意見》，出版《電動汽車充電設施建設標準及相關文件》，建立起比較完善的充電設施建設標準化運作機制；2015年9月，國家提出將充電設施建設納入城市建設規劃，地方政府可適當超前布局充電設施。國務院辦公廳印發了《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)，能源局會同發改委、工業和信息化部、住房城鄉建設部聯合印發《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015—2020年)》加快推進了城市電動汽車充電基礎設施規劃建設。2015年12月，住房城鄉建設部發布了《住房城鄉建設部關于加強城市電動汽車充電設施規劃建設工作的通知》，表示將持續關注電動汽車充電基礎設施的建設和技術發展的新需求。2017年7月，電動車分標委組織編制發布了《中國電動汽車標準化工作路線圖》，進一步明確未來5～10年電動汽車標準化工作的重點領域。

目前，國家已批準發布了《電動汽車充電站設計規范》，該規范適用于城市充電站工程建設；同時正在制定《電動汽車分散充電設施技術規范》國家標準，該規范適用于居住區、停車場、道路內停車位等充電樁設施工程建設。發展歷程如圖2所示。

1.2 國外發展現狀

目前電動汽車及其充電設施標準由IEC國際電工委員會和ISO國際標準化組織兩個標委會牽頭，主要由歐洲(德國為主)、美國、日本和中國這幾個國家所主導制定，根據國際能源署統計，2015年底，美國公共充電樁大約31 674個，到2016年9月份已經突破4.4萬。德國至2017年底年建成400個快速充電樁，日本全國已經擁有包括家用充電樁在內共4萬個汽車充電樁，在數量上已經超過了傳統加油站。各國標準化工作發展情況分別如下[10-11]。

美國：美國能源部為規范引導充電基礎設施建設工作，通過清潔城市聯盟，為充電設施利益相關者制定了各個層面的充電基礎設施建設指導手冊。主要包括：《面向消費者的插電式電動汽車充電設施指導手冊》、《面向工作場所所有者的插電式電動汽車充電設施指導手冊》等；日本：日本對充電基礎設施的規范管理，體現在推動建立了統一的充電基礎設施標準體系以及充電基礎設施相關的建設手冊等規范性文件。日本經產省和國土交通省聯合發布了《純電動和插電式混合動力汽車用充電設施建設指導手冊》，大大促進了電動汽車建設的規范化發展；歐洲：歐盟電動汽車標準在制定過程中，也參考了相應的ISO和IEC等國際標準，歐盟電動汽車充電系統標準體系包括EN 61851 系列標準、EN 62196系列標準以及CLC/TS 50457系列標準，目前已經發布了整車標準14項，動力電池標準19項，電機標準2項，充電系統標準9項。

通過對國外標準化工作調研可以看到，世界各國對未來市場的發展還沒有統一的認識，在制定標準上有所區別，相關標準化組織沒有具體針對各零部件產品制定術語和測試等標準，已有標準多為通用性標準，包括電動汽車術語、操縱特性、能量特性測量、安全特性以及噪聲、排放等。

2 研究方法與路徑

本文所使用的主要研究方法為內容分析(Content Analysis)和半結構型問卷調研(Semi-structured Questionnaire)。

內容分析是由兩位獨立的編碼員對國內和國際標準的內容進行編碼歸類，然后對歸類后的標準文件內容進行比對，并用兩位編碼員之間的平均相互同意度檢驗分析信度，以排除個人性格和偏見對內容分析結果的影響，從而得到國內標準中尚未涉及但國際標準中已經包含的關于城市人居環境中電動汽車充電設施的共性標準化需求內容。

半結構型問卷主要針對更廣泛的公眾收集潛在的標準化新需求，問卷設置分為結構化問題和開放式問題兩部分。結構化問題主要涉及已有的標準內容，以便讓調研對象深入了解問卷的內容設置和真實目的，同時還可以用來檢驗問卷的有效性。開放性問題可以運用群眾外包(Crowdsourcing)的方法,可從公眾處獲得標準化新需求。

得到了前兩者內容之后，再通過“歸納-演繹”的邏輯分析方法，從國內標準現狀(D)、標準現狀內容(F)歸納和公眾調研結果(P)三個集合中，取(D∪F∪P)-D的部分作為城市人居環境中電動汽車充電設施的共性標準化新需求。歸納演繹邏輯分析路徑的文氏圖見圖3。

3 現有標準編碼歸類及缺失比對

針對電動汽車充電設施在城市人居環境中潛在的共性問題和安全隱患，系統分析和研究了電動汽車充電設施的人居環境標準化體系的現狀和需求[12-13]。

兩位獨立編碼員分別綜合整理分析了電動汽車充電設施國內和國際已發布標準文件，具體通過圖書館數據庫，國家相關部委網站，能源電力行業網站等資源庫進行了搜索與歸納整理，其中國內充電設施標準文件主要整理了由中國住房和城鄉建設部、國家質量監督檢驗檢疫總局、國家電網公司、國家能源局、中國電力企業聯合會等部門發布的標準文件，可分為國家標準和行業標準；國外充電設施標準文件主要整理了International Organization for Standardization(ISO)，International Electrotechnical Commission (IEC)，American National Standards Institute，Society of Automotive Engineers(SAE)，Underwriter Laboratories Inc. (UL)，Electric Vehicle Transportation Center(EVT)等單位發布的標準文件。篩選總結出的國際標準化組織充電設施與人居環境相關標準見表1。

表1國際標準化組織充電設施與人居環境相關標準

標準編號標準名稱IEC 61851-1:2001Electric Vehicle Conductive Charging System-Part 1:General RequirementsIEC 61851-21:2001Electric Vehicle Conductive Charging System-Part 21:Electric Vehicle Requirements for Conductive Connection to an a.c./d.c. SupplyIEC 61851-22:2014Electric Vehicle Conductive Charging System-Part 22:AC Electric Vehicle Charging StationIEC 61851-23 2014Electric Vehicle Conductive Charging System-Part 23:D.C Electric Vehicle Charging StationISO 6469-2:2009Electric Road Vehicles-Safety Specifications-Part 2:Functional Safety Means and Protection Against FailuresISO 6469-3:2001Electric Road Vehicles-Safety Specifications-Part 3:Protection of Persons Against Electric HazardsSAE J2293/1:2008Energy Transfer System for Electric Vehicles-Part 1:Functional Requirements and System ArchitecturesUL 2202:2009Standard for Electric Vehicle (EV) Charging System EquipmentUL 2231-1:2002Personnel Protection Systems for Electric Vehicle (EV) Supply Circuits:General RequirementsUL 2231-2:2002Personnel Protection Systems for Electric Vehicle (EV) Supply Circuits: Particular Requirements for Protection De-vices for Use in Charging SystemsFSEC-CR-1996-15Electric Vehicle Charging Technology Analysis And Standards

3.1 國內標準內容及條款編碼歸類

經綜合調研整理國內和國際標準化文件的內容及條款，兩位編碼員獨立對其進行了遍歷歸類及編碼，編碼結果詳細數據見表2。得到與人居環境影響有關的標準內容分類，其類別經過了一致性檢驗矩陣的要求。具體包括了電動汽車充電設施的選址規劃、安裝布置、環境要求、消防安全、節能環保、照明要求、噪聲影響、標志標識八個方面。

表2國內充電設施與人居環境相關標準及編碼結果

類別標準編號標準名稱選址規劃安裝布置環境要求消防安全節能環保照明要求噪聲影響標志標識國家標準GB/T 29781-2013電動汽車充電站通用要求11111111GB/T 50966-2014電動汽車充電站設計規范11111111GB/T 18487.1-2015電動汽車傳導充電系統 第1部分 通用要求01100001GB/T 20234.1-2015電動汽車傳導充電用連接裝置 第1部分 通用要求01100001GB/T 29318-2012電動汽車非車載充電機電能計量00100000GB/T 28569-2012電動汽車交流充電樁電能計量00100000行業標準NB/T 33001-2010電動汽車非車載傳導式充電機技術條件01100001NB/T 33002-2010電動汽車交流充電樁技術條件11100000NBT 33004-2013電動汽車充換電設施工程施工和竣工驗收規范11111111NB/T 33008.1-2013電動汽車充電設備檢驗試驗規范 第1部分:非車載充電機00100001NB/T 33008.2-2013電動汽車充電設備檢驗試驗規范 第2部分:交流充電樁01100001NB/T 33018-2015電動汽車充換電設施供電系統技術規范00110001企業標準Q/GDW 1233-2014電動汽車非車載充電機通用要求00110101Q/GDW 234.1-2014電動汽車充電接口規程 第1部分:通用要求01100001Q/GDW 234.2-2014電動汽車充電接口規程 第2部分:交流充電接口00100000

續表2

類別標準編號標準名稱選址規劃安裝布置環境要求消防安全節能環保照明要求噪聲影響標志標識Q/GDW 234.3-2014電動汽車充電接口規程 第3部分:直流充電接口01100001Q/GDW 1485-2014電動汽車交流充電樁技術條件11100000Q/GDW 1591-2014電動汽車非車載充電機檢驗技術規范00100001Q/GDW 1592-2014電動汽車交流充電樁檢驗技術規范01100001Q/CSG 1516.1-2010電動汽車充電設施通用技術要求00110100Q/CSG 1516.2-2010電動汽車充電站及充電樁設計規范11110111Q/CSG 1516.3-2010電動汽車非車載充電機技術規范00100000Q/CSG 1516.4-2010電動汽車交流充電樁技術規范01100000

3.2 國內標準與國際標準比對結果

對已發布的國內和國際標準文件中與人居環境相關的內容和條款進行逐條梳理和編碼歸類，可知充電設施國內和國際標準內容在人居環境影響方面有較多相似，如安裝布置、環境要求、消防安全和標志標識等方面。通過對編碼歸類后的國內和國際標準進行比對分析，可以提取現有國內標準所缺失的內容。結果如圖4所示。

國內標準的編碼歸類結果中未涉及為殘疾人群提供使用便利及保障安全的充電設施無障礙設計的標準內容，但國外標準的編碼歸類結果顯示，美國多數公共充電設施要求安裝方便殘障人士使用的裝置，例如《Electric Vehicle Charging Technology Analysis And Standards, Doug Kettles Florida Solar Energy Center, February 2015》[14]中要求，充電設施應滿足美國國家法規和行業標準(2009 ANSI A117.1和Disabilities Act-28 CFR Part 36)中關于無障礙方面的要求。

4 半結構型問卷公眾意見調研

互聯網調研有速度快、覆蓋面廣、群體隨機等特點。本研究利用互聯網問卷在全國范圍內進行了較大規模的公眾意見調研，收集到了除國內標準現有內容外，調研公眾認為充電設施在人居環境方面需要考慮的因素，即潛在的標準化新需求。

共發放問卷150份，回收有效問卷105份。在105份有效問卷中，由樣本情況統計可知，樣本性別、年齡、學歷、職業、來源等方面分布均橫、覆蓋面廣，具有可靠性。調研樣本來源統計如圖5所示。

由問卷數據可以得知，目前大多數人已經接觸了解過充電設施情況，如圖6，因此問卷調研人們對于充電設施在人居環境方面的影響因素，更具有效性。

本次問卷調查，希望調研了解現有標準外，公眾還覺得人居環境方面需要納入考慮的影響因素有哪些？通過對收回問卷答案的關鍵字分析可知，占總數10.1%的人認為目前標準內容已經全面，無需增加內容，占總數31.5%的人提及充電樁電磁輻射安全問題，23.6%的人提及兒童安全防護問題，21.1%的人提及充電設施與城市景觀融合問題，另有13.2%的人提及的內容在現有標準中已經覆蓋，結果如圖7所示。

將公眾調研結果中開放式問題的綜合結果與現有標準內容對比可得，除標準現有內容外，公眾認為人居環境方面需要納入考慮的影響因素，即標準化新需求的三個問題來源：電磁輻射問題、兒童安全防護問題和城市景觀融合問題。

5 討論與總結

綜上所述，本文針對城市人居環境中新能源電動汽車充電設施的共性標準化現狀和需求開展了系統性的分析。首先，確定了內容分析和半結構型問卷調研兩個研究方法，并以“歸納-演繹”為邏輯分析路徑，在歸納了國外標準、國內標準和公眾意見三個方面的內容的基礎上，從集合的邏輯關系中演繹出了標準化新需求。然后，兩位獨立編碼員通過內容分析法對已發布的國內和國際標準的內容和條款進行了編碼歸類，總結出了八種標準化需求類型，并從國際標準中比對出了國內標準中缺失的內容。最后，利用半結構型問卷調研，收集到了除標準現有內容外，公眾認為人居環境方面需要納入考慮的因素。

標準編碼比對和問卷調研的結果顯示，目前國內電動汽車充電設施標準體系中已經覆蓋了(1)選址規劃、(2)安裝布置、(3)環境要求、(4)消防安全、(5)節能環保、(6)照明要求、(7)噪聲影響、(8)標志標識等八項關于人居環境方面的內容。尚未覆蓋到的新需求有(9)無障礙設計、(10)電磁輻射、(11)兒童安全防護和(12)城市景觀融合等四項內容。

本研究所得的十二項標準化需求，可以為新能源電動汽車充電設施的人居環境標準化體系建設提供基礎框架，總結見圖8。

關于四個新需求的具體內容討論如下：

(1)無障礙設計：通過對國內和國際標準進行對比，發現國內標準中缺少充電設施在無障礙設計方面的內容，屬于標準化新需求。根據我國《中華人民共和國殘疾人保障法》的要求，可以提出如下具體標準化需求[15]：(a) 充電設施周圍留有足夠的空間方便輪椅或其他設備出入；(b)充電設施周圍設置有無障礙通道及支撐設備；(c)將充電設施的操作設備放置在方便殘障人士使用的位置；(d)根據實際落地項目情況分析，提供更多無障礙便利措施。

(2)電磁輻射：目前已有標準文件未涉及電磁輻射的內容，由于充電設施屬于城市新型基礎設施，公眾有可能對該設施的電磁輻射問題產生疑慮。因此，在標準規范中需要對電磁輻射問題進行嚴格規定，并在建成后及時展示符合標準的合格銘牌或證碼。相關標準應可依照《GB輻射環境保護管理導則 電磁輻射環境影響評價方法與標準》和《GB 8702-2014電磁環境控制限值》文件進行設定。

(3)兒童安全防護：城市中充電設施面臨著多樣化的使用群體，包括老人、孕婦和少年兒童，充電設施應同時考慮其使用者和周邊人員的安全防護。傳統電力設備在制定安全防護標準時，一般通過設立安全警示牌或建立隔離圍欄，通過空間上隔離來確保使用及周邊人員安全。而充電設施與傳統電力設施不同，主要分布在城市內人流密集和接觸頻繁的區域，兒童在充電樁周邊活動時行為具有不確定和不可控因素，因此需要做好兒童安全防護標準。例如，在充電設施外部標志方面設置醒目標識提醒，在充電操作使用設置安全鎖，防止兒童誤觸動發生意外。

(4)城市景觀融合：充電設施將成為城市公共設施的重要組成部分，對城市的整體形象有著重要影響。城市公共設施設計要與城市總體規劃及定位保持一致，與城市環境相互影響、相互依存，與城市精神文化相協調。地域性特征能夠提供城市公共設施設計中所反應出的政治、經濟、文化背景，充電設施的外觀設計中可以融入當地歷史和文化特色的標志性符號，與城市景觀相融合[16]。如果將西安的古城墻、曲江遺址等標志性符號融入到充電設施的外觀設計當中，將能更好的宣傳西安的歷史文化，打造西安另一張更具代表性、更具跨時代意義的名片。