摘  要  充电基础设施是指为电动汽车提供电能补给的各类充换电设施，是新型的城市基础设施。大力推进充电基础设施建设，有利于解决电动汽车充电难题，是发展新能源汽车产业的重要保障，对于打造大众创业、万众创新和增加公共产品、公共服务“双引擎”，实现稳增长、调结构、惠民生具有重要意义。本文专注于路灯充电桩可行性的分析，从政策研究、案例介绍、技术分析等方面，阐述了国内外路灯充电桩的情况。
关键词 路灯、充电桩、可行性

    一、政策研究
近期国家、省、市各级政府及相关部门连续出台了各项充电基础设施建设的政策，有力地促进相关产业及行业的发展，其大致可分为以下六大方面：

1、建设目标要求：

（1）要完善充电设施标准规范、建设充电智能服务平台、建立互联互通促进机制、做好配套电网接入服务、创新充电服务商业模式。

（2）简化规划建设审批；制定“十三五”期间充电基础设施建设财政奖励办法，在产业发展初期通过中央基建投资资金给予适度支持。

（3）鼓励企业结合“互联网+”，创新商业合作与服务模式，创造更多经济社会效益，实现可持续发展。

（4）要支持关键技术研发，依托示范项目，发挥企业创新主体作用，探索并推动关键技术及装备的研发。

（5）要明确安全管理要求，建立安全管理体系、完善有关制度和标准。

（6）各地方政府将于2016年3月底前发布充电基础设施专项规划，制定出台充电基础设施建设运营管理办法。

2、产业建设规模：

（1）国家规划力争到2020年基本建成适度超前、车桩

相随、智能高效的充电基础设施体系，满足超过500万辆电动汽车的充电需求。

（2）原则上，新建住宅配建停车位、大型公共建筑物配建停车场、社会公共停车场建设或预留建设充电设施安装条件的车位比例分别为100%、10%、10%，每2000辆电动汽车至少配建一座公共充电站。

（3）在北京、天津、河北、辽宁、山东、上海、江苏、浙江、 安徽、福建、广东、海南等电动汽车发展基础较好，雾霾治理任务较重，应用条件较优越的加快发展地区，预计到2020年，推广电动汽车规模将达到266万辆，需要新建充换电站7400座，充电桩250万个。

（4）2015年－2016年，南京、常州、苏州、南通、盐城、扬州等新能源汽车推广应用城市的政府机关及公共机构购买的新能源汽车占当年配备更新总量的比例不低于30%，以后逐年提高。

3、应用范围：
（1）新建住宅配建停车位应100%预留充电设施建设安装条件，新建的大于2万平方米的商场、宾馆、医院、办公楼等大型公共建筑配建停车场和社会公共停车场，具有充电设施的停车位应不少于总停车位的10%。
（2）在不影响车辆通行的前提下，允许利用和改造居住（小）区、停车场、城市支路上的照明设施建设充电设施。

4、补贴政策：
江苏省规定：①省级财政资金补贴的对象为公共服务领域消费者（包括公交、出租、公务、环卫、物流、旅游、电力、通勤等）、私人消费者（仅限于购置乘用车）；承建公共服务领域充换电设施的服务运营单位。②按充电桩充电功率对充电设施建设给予补贴，交流充电桩每千瓦800元、直流充电桩每千瓦1200元。

5、融资渠道：

要拓宽多元融资渠道，有效整合各类公共资源为社会资本参与充电基础设施建设运营创造条件。充分发挥市场主导作用，通过推广政府和社会资本合作（PPP）模式、加大财政扶持力度、建立合理价格机制等方式，引导社会资本参与充电基础设施体系建设运营。

二、路灯充电桩的可行性分析
 （一）路灯充电桩实例（上海）

1、上海大沽路案例

2015年10月上海市大沽路智能路灯（充电桩）正式亮相，大沽路全长420米（石门一路-成都北路），道路等级属于城市支路，机动车道宽度10米，人行道宽度4米，原道路照明采用10米灯杆，挑臂1米，250W高压钠灯，共设置路灯15根，平均档距30米。现进行智能路灯改造共采用智能路灯灯杆15根，路灯光源采用LED灯具120W。

根据道路情况和市政需要可以在智能路灯杆上安装智能充电、无线城市、信息交互、联网监控、智能广播、应急求助、智能感知等多种功能模组。其现场图见图一。

                图一 上海大沽路智慧路灯现场图

2、上海五十所案例

上海五十所在其所大院内安装了两根具有充电桩功能、无线信号基站、信息交互、联网监控、智能广播、应急求助等功能的智能路灯杆。采用6.5米灯杆，挑臂1米，120WLED灯。详见图二。

 图二 上海50所智慧路灯现场图

   （二）技术分析

1、充电桩的相关技术调研

现阶段国内外的新能源电动汽车主要有北汽新能源、奇瑞、东风日产启辰、众泰和特斯拉等品牌，其家用的新能源汽车具体参数详见表一。

 

表一 国内外新能源汽车品牌及参数

    
充电桩从充电型式上分，可以分交流桩和直流桩，其充电时间的长短跟充电桩的容量有关，容量越大充电时间越短，基本的参数详见表二。

    

      表二                     充电桩的基本参数

充电型式	容量（kW）	充电时间（h）	充电速度	用电性质
交流	7.0	5~6	慢充	24小时电源
直流	10.0	3~4	慢充	24小时电源
	20.0	2~2.5	快充	24小时电源
	30~90	0.6	快充	24小时电源

 

路灯充电桩安装方式为捆绑式、一体式、分体式，详见图三~图五。

 

 图三  捆绑式交流路灯充电桩外观图    图四 一体式直流路灯充电桩外观图

 

                  

图五 分体式直流路灯充电桩外观图

   
    2、路灯+充电桩的技术分析
   （1）供电电源技术分析

充电桩的供电由城市照明配电网络提供，按照实际使用情况可以分为既有道路的供电网络改造和新建线路的供电网络建设两种情况：

①既有道路：
    a)容量富余：路灯箱变现有剩余容量提供充电桩电源，考虑对现有的道路灯具加装无线智能单灯控制器，同时将原有电缆更改为24小时电源，若电缆负荷容量不能满足要求则更换电缆，解决既有道路路灯充电桩电源接入问题；
    b)节能改造：可以对现有的城市道路照明作节能改造，改造后的剩余容量提供充电桩电源；
    c)增容改造：对箱变进行增容改造后提供充电桩电源。

②新建道路：

新建道路需要在城市照明设计时考虑路灯充电桩的安装容量和电源接入，在施工同时，解决路灯充电桩的管线敷设问题。
（2）供电电缆分析：

由于加入充电桩系统后需要对路灯的电网承载能力提出更高的需求，且为了维持路灯照明功能的稳定需要对电缆提出一定的EMC(电磁兼容）防护等级，因此选择使用两根电缆分别为照明电路和充电桩专用供电。

3、路灯+充电桩的应用分析

根据住建部《关于加强城市电动汽车充电设施规划建设工作的通知》中要求：在不影响车辆通行的前提下，允许利用和改造居住（小）区、停车场、城市支路上的照明设施建设充电设施。

通过对上述三种区域特点的分析，可以得出下述结论：

（1）居住（小）区：

在该区域的用户因停车的时间较长，对充电时间的要求较低，可以考虑交流慢充的路灯充电桩为主，直流快充的路灯充电桩为辅。

（2）公共停车场和城市支路：

该区域使用充电桩的用户，由于停车的时间较短，对充电时间的要求较高，可以考虑直流快充的路灯充电桩为主，交流慢充的路灯充电桩为辅。而考虑到提高设备资源的利用率，可以在一体式路灯充电桩中预留其他功能接口，如：免费WIFI热点、PM2.5检测、公益广告发布、公共播音平台、市民公共服务查询平台、信号基站、自助停车机等。
    4、安全性能
（1）安全防护功能

①充电桩本身具备自动急停开关，也可通过手动急停开关或远程强行停止的方式紧急停止充电；

②充电桩具备输出侧的漏电保护功能；

③充电桩具备输出侧过流和短路保护功能；

④充电桩具有阻燃功能。
（2）IP防护等级

充电桩外壳可以达到IP54（在室外），并配置必要的防雨、防晒装置，完全满足户外使用的条件。
（3）三防（防潮湿，防霉变，防盐雾） 保护

充电桩内印刷线路板、 接插件等电路均进行了防潮湿、防霉变、防盐雾处理，其中防盐雾腐蚀能力满足《环境条件分类 自然环境条件 尘、沙、盐雾》（GB/T 4797.6-2013）相关要求，使充电桩能在室外潮湿、含盐雾的环境下正常运行。
（4）防锈（防氧化）保护

充电桩铁质外壳和暴露在外的铁质支架、零件应采取双层防锈措施，非铁质的金属外壳也应具有防氧化保护膜或进行防氧化处理。
（5）防风保护

安装在平台上的充电机以及暴露在外的部件应能承受《电工电子产品环境条件分类 自然环境条件 降水和风》（GB/T 4797.5-2008）中规定的不同地区、不同高度处相对风速的侵袭。
（6）防盗保护

电桩外壳门装有防盗锁，固定充电桩的螺栓必须在打开外壳门后方能安装或拆卸。

5、电费计量及收费方式
（1）电费计量

建议充电桩借鉴路灯电费计量方式，进行脉冲校验，精确测算出电量，随后在软件层面进行电量统计和电价计算。为了做到核算可查，充电桩用电需要单独计量。
（2）收费方式

为了方便市民使用，提高设备利用率，支付的方式可以用传统的投币式支付，电卡刷卡支付，还可以采用网上账户充值预付和移动互联网端的手机扫码支付。

插上充电枪后，在手机app端或充电桩触摸屏上先设置充电电量或者充电金额。支付完成后，充电桩开始充电，达到设定时间，自动断电。充电枪在完全断电后才能拔出，在充电时进行自锁定，无法拔出。

6、充电桩与路灯结合的优势
   （1）布局优势：充电桩主要使用的场景包括小区，城市道路，城市支路，城市公园和停车场等。而路灯作为城市基础建设设施重要的一部分，利用路灯资源参与充电业务将会拥有无可比拟的布局信息和布局手段优势，将会有巨大的发展空间。
   （2）建设运营优势：照明配电网络覆盖广、设施建设数据完备，结合路灯设备管理城市网络级照明系统本身的经验和民间资本的互联网+运营理念可以提供高效率的运营管理模式
   （3）经济效益：随着新能源汽车保有量的不断增长，用户充电需求必将迎来强劲增长，因路灯点位分布广而多、道路流量相关数据充实，所以经济前景广阔。
   （4）社会效益：充电桩不仅可以充分利用部分线网的富余容量，还可以在未来促进路灯的绿色节能改造，并在充电桩本身加装各类便民设备，符合创新、协调、绿色、开放、共享的五大发展理念。
   三、其他相关技术

1、德国的“充电路灯杆（充电插座）”
（1）德国某公司的充电设施简述

德国某公司的充电设施本质为充电智能插座。其主要有三个部分构成：智能充电线、插座和连接管理器。

智能充电线：包含兼容所有车型的智能电表和通讯协议，并将车辆连接至插座。

插座：可以安装在路灯上，充电功率最高可达4.6KW。用户可以监测所有和充电相关的费用支出。

移动终端APP：可以充电和支付，也可以查询到最近的可充电点，实时显示充电量和金额。

从充电到付费需要3步，与其他充电桩流程一致：第一步：连接充电设施。第二步：通过APP使用网络控制开始充电。第三步：付费完成就拔出插头。

   

    2、 无线充电技术

电动汽车无线充电没有外露的连接器，避免了漏电等安全隐患。采用无线充电，对城市的景观破坏较小，可靠性和免维护性较高，属于一种隐藏式的充电桩。

 目前欧洲已经有城市应用该技术，主要用于电动巴士的无线充电站。2013年生产的世界首个输出功率为200千瓦的感应充电系统用来为德国下萨克森州布伦瑞克市的电动公交车充电。

在国内，2014年9月，中兴通讯在湖北襄阳发布了国内首条大功率无线充电公交示范线。2015年1月，成都社区巴士成为国内首条正式载人商用的无线充电汽车。

成本问题是最大难点。目前大功率的无线充电设备的成本每车每套至少40万人民币，令普通车辆无法触及，而增加的两套耦合设备重量更是无法接受。

3、 油电混合汽车技术

混合动力车辆是使用多种能源动力的道路车辆，使用内燃机、电动机、电池、燃料等技术。目前此类车辆通常由电动机及内燃机发动，由一个或多个电动机推动车辆，内燃机则通常负责为电池充电，或者在需要大量推力(例如上斜坡或加速时）直接提供动力。

由于两套动力系统并存，其成本相对于同样配置的燃油车和纯电动车均高出不少。多套系统带来的复杂结构对车辆的防碰撞设计提出了更高要求，也带来了更高的维修难度。

内燃机的存在不但对其动力电池的安全性提出了更为苛刻的要求，也让此类型车辆还是无法脱离传统能源固有的燃油经济性，环境污染等掣肘。