電動汽車充（換）電站選址評價體系的構(gòu)建

袁加妍，潘 瑩，張 娥

（1.國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)院，上海 200437；2.國網(wǎng)上海市電力公司市南供電公司，上海 201100；3.上海財經(jīng)大學(xué)，上海 200083）

近幾年來，在國家、各地區(qū)政府的大力扶持和電網(wǎng)公司的積極推動下，已經(jīng)建設(shè)了多座電動汽車充（換）電站，但對這些站址的選址狀況是否合理，大多沒有進行過科學(xué)、有效地評估。由于電動汽車尚處于發(fā)展初期，相應(yīng)的配套設(shè)施并不完善。為此，通過建立電動汽車充（換）電站選址評價體系，對現(xiàn)有電動汽車充（換）電站的選址合理性進行有效評價，為電動汽車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展下的電動汽車充（換）電站的選址進行有效指導(dǎo)和提供技術(shù)支撐。

1 充（換）電站的選址原則

1.1 合理利用土地資源

電動汽車充（換）電站的選址，不僅要考慮所選的地點是電動汽車車流量最為集中的地方，還要考慮土地資源利用的合理性。如果在相近的區(qū)域內(nèi)建造多個站點，這是一種土地資源浪費的現(xiàn)象。同樣，如果建造的站點偏遠，利用率相對較低，則也是一種浪費的現(xiàn)象。所以，需要充分考慮各種選址因素后，根據(jù)合理利用土地資源的原則，進行規(guī)劃和建造充（換）電站［1］。

1.2 與電網(wǎng)規(guī)劃相協(xié)調(diào)

電網(wǎng)公司每年都會根據(jù)上一年的電力運行狀況和電網(wǎng)運行負荷特性進行分析和研究，并充分考慮某些工程建設(shè)時可能出現(xiàn)的配電容量擴大的問題，對當年的電網(wǎng)進行規(guī)劃。在進行電動汽車充（換）電站建設(shè)前，必須先與電網(wǎng)企業(yè)進行溝通，將站點的建設(shè)納入到電網(wǎng)規(guī)劃中，針對地區(qū)電網(wǎng)的運行環(huán)境和特點，建設(shè)適當規(guī)模和密度的充電終端，或者將站點建設(shè)在具備相應(yīng)配電容量特性的區(qū)域內(nèi)。無論如何，關(guān)鍵是要與電網(wǎng)的規(guī)劃相協(xié)調(diào)，從而保障充換電服務(wù)是在安全的狀況下實現(xiàn)正常的運行［2］。

1.3 滿足最大負荷需求

電動汽車充（換）電站建成后一旦運營，需要大量的電能作為保障。所以，選址時必須考慮所選地點的配電容量是否能滿足站點的最大負荷需求，充電設(shè)備所在配網(wǎng)的運行特點是否與站點相一致。尤其是電動公交車，充電功率相對較大，功率需求也必須考慮，這些都是電動汽車充（換）電站在選址時必須遵循的原則。只有在這些基本電力需求得到保證的狀況下，才能滿足大規(guī)模電動汽車充（換）電的需求。

1.4 高效及高質(zhì)量供電服務(wù)

電動汽車的充換電設(shè)施采用了大量的電力電子元器件，具有很強的非線性，在運行時會產(chǎn)生大量的諧波干擾，造成正弦波形的畸變，使電能質(zhì)量下降，給電網(wǎng)造成污染，影響發(fā)供電設(shè)備及客戶用電設(shè)備。當大量電動汽車在同一時間內(nèi)進行充電，或者采用大功率快速充電的方式進行能源補給時會對電網(wǎng)產(chǎn)生很大的影響，這在站點選址規(guī)劃時都要考慮到。

1.5 為智能電網(wǎng)建設(shè)提供支撐

近年來，國家電網(wǎng)公司正在加快智能電網(wǎng)建設(shè)，智能電網(wǎng)可促進電動汽車的規(guī)?；焖侔l(fā)展，優(yōu)化我國能源供應(yīng)和消費結(jié)構(gòu)，降低對傳統(tǒng)化石能源特別是石油的依賴，為經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供更加安全、更加優(yōu)質(zhì)的能源供應(yīng)，保障國家能源安全，并為今后電動汽車的使用提供方便、快捷、高效的服務(wù)。

智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的V2G（Vehicle-to-Grid）技術(shù)可以作為電網(wǎng)調(diào)峰和旋轉(zhuǎn)備用的一種重要手段。首先，鼓勵電動汽車夜間充電，可以增加電網(wǎng)負荷，提高夜間設(shè)備利用率，降低發(fā)電和電網(wǎng)運行成本；其次，白天時段的地區(qū)電網(wǎng)負荷過高時，地區(qū)內(nèi)的電動汽車又可以通過充電終端向電網(wǎng)返送電能，平衡負荷起到削峰的作用［3］。

基于智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，通過V2G技術(shù)優(yōu)勢，可以增加充電終端的負荷控制和削峰效應(yīng)，為智能電網(wǎng)建設(shè)提供良好的基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)保障，支撐電動汽車未來的發(fā)展。

1.6 成本低、便利和快捷

購買電動汽車的客戶，除了考慮電動汽車的性能和價格外，還會考慮使用電動汽車充電能否像燃油汽車加油一樣的便利和快捷。因為電動汽車充（換）電選址需要考慮的因素很多，不可能像加油站一樣隨處可見。但是，電動汽車一旦在電量不足的狀況下，需要在消耗最小電量的同時，選擇在最短路徑使得車輛能夠?qū)崿F(xiàn)能源補給。

2 影響充（換）電站選址的因素

依照電動汽車充（換）電站的選址體系建設(shè)，需要考慮的因素很多。根據(jù)目前所開展的大量電動汽車相關(guān)研究來看，影響電動汽車充（換）電站選址的主要因素有以下幾個方面［4］。

2.1 社會因素

1）土地資源的利用 大城市的土地資源極其緊缺，一旦電動汽車使用普及后，電動汽車充（換）電站的站點會越來越多。由于受到土地資源的限制，在進行電動汽車充（換）電站選址時，必須合理利用現(xiàn)有土地資源。例如：停車場、小區(qū)等。這些相對面積比較大的場地，應(yīng)該進行合理利用和規(guī)劃，從而確保土地資源最大化的利用。

2）站址的布局規(guī)劃 主要考慮站址的覆蓋率問題?，F(xiàn)階段有意購買電動汽車的客戶，擔心的是充電能否得到保障，一旦車輛行駛在路上遇到電力不足的狀況，是否能即時進行能源補給。所以，在進行電動汽車充（換）電站選址時，要考慮站址的覆蓋程度，要對電動汽車充（換）電站的選址進行合理的布局和規(guī)劃，確保在一定區(qū)域內(nèi)行駛的電動汽車能夠得到相應(yīng)的電力能源保障。

2.2 時間因素

電動汽車充（換）電站也可作為一個應(yīng)急設(shè)施。當電動汽車在電力不足的狀況下，希望能在最短的時間內(nèi)對電動汽車進行有效的能源補給，確保電動汽車的正常使用，從而保障客戶的利益。如果將電動汽車充（換）電站作為一個應(yīng)急服務(wù)點，就要充分考慮到客戶在某個區(qū)域內(nèi)如何選擇最短路徑，在最快時間內(nèi)到達目的地進行有效的能源補給。這是作為應(yīng)急服務(wù)點需要考慮的關(guān)鍵因素。

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2.3 經(jīng)濟因素

電動汽車充（換）電站的站址設(shè)在不同地段，建設(shè)的規(guī)模大小、設(shè)備類型的不同，相應(yīng)的成本是不同的。除了考慮建設(shè)成本外，還要考慮設(shè)備的維護成本以及站點的運營成本等。

2.4 環(huán)境因素

1）電量和用電負荷 電動汽車充（換）電站選址時，要充分考慮所選地點的用電量和電力負荷，能否滿足電動汽車在同一時段內(nèi)大規(guī)模的充電需求。一般狀況下，一個同時能為小型電動汽車和大型電動公交車進行充換電的大型充（換）電站的負荷容量至少超過1 MVA，平均功率至少為500 k W。如果其滿負荷運載16 h，一個站一天要用電8 MWh?？梢姡粋€電動汽車充（換）電站對于電力供應(yīng)和用電負荷的要求是極其高的。

2）溫度和天氣因素 充電機和換電設(shè)施對環(huán)境有一定的要求，溫度過高或過低且沒有保護的狀況下，對充（換）電設(shè)施的影響是很大的。電池如果保護不當，可能會產(chǎn)生爆炸。除此之外，充電設(shè)施作為一種電力設(shè)施，避免風(fēng)雨雪天帶來的危害也是極其重要的。

2.5 其他因素

1）車輛類型 根據(jù)不同的車型和運行方式的不同，相應(yīng)的能源供給方式也會不同。能源供給方式的不同，會影響到車輛的續(xù)駛里程和充電時間，從而影響到電動汽車充（換）電站的布局規(guī)劃。從目前來看，電動汽車主要分為：示范區(qū)用車、集團用車、社會車輛和微型車類四大類。而車輛的類型不同，所適用的充電模式也就不同，充電時間及相應(yīng)的電力負荷需求都是不同的，所以在開展電動汽車充（換）電站選址時必須考慮所建造的站點適用于何種類型的充電站進行充電［5］。

2）充電模式 現(xiàn)有的充電模式主要分為：常規(guī)充電、快速充電和換電三種。而電動汽車充（換）電站的建設(shè)是根據(jù)不同的充電模式進行規(guī)劃的。常規(guī)充電模式充電時間較長，平均充電時間為4～6 h，適用于夜間低谷電時進行能源補給，是一種較為經(jīng)濟的充電方式。快速充電模式可迅速在30 min內(nèi)將電池充至80%，適用于應(yīng)急需要，但長期快充會使電池迅速衰減。換電模式是最快也是最為簡便的補充能源的方式，但是需要大型的換電設(shè)備，在購置成本和運營成本等方面有較高的要求。

三種類型的充電模式，具有各自相應(yīng)的特性，對車輛以及電力負荷需求、充電時間都有不同的要求。所以，在進行充（換）電站選址時，要充分考慮到充電模式的選擇。

3 充（換）電站選址的評價體系

根據(jù)電動汽車充（換）電站選址的原則以及影響電動汽車充（換）電站的主要因素，選取了覆蓋程度、經(jīng)濟成本、資源配置、服務(wù)能力，作為一級指標進行評價和分析。

1）覆蓋程度 包括完全覆蓋、最大覆蓋和特定覆蓋。完全覆蓋，即特定區(qū)域內(nèi)在限定時間和電量的狀況下，可以實現(xiàn)電動汽車的能源補給；最大覆蓋，即盡可能滿足特定區(qū)域內(nèi)車輛的能源補給；特定覆蓋，即在特定區(qū)域內(nèi)的部分區(qū)域內(nèi)的車輛能即時的進行能源補給。

3）資源配置 包括充電方式、滿足車輛的類型以及充電設(shè)備的數(shù)量。充電設(shè)備包括常規(guī)充電機、快速充電機和換電設(shè)備。受土地使用面積以及電能限制，并不是每個充電站都能完全配置三種設(shè)備。而充電設(shè)備是否滿足各類車輛的充電需求，大巴、公交車和小型車輛的充電接口可能會有所區(qū)別，并不是所有的充電站和換電站都能滿足所有車輛的充電或換電需求。同樣，還要考慮充電設(shè)備的數(shù)量是否足夠。這些都是建造一個電動汽車充（換）電站所必須考慮到的。

4）服務(wù)能力 包括服務(wù)時間，即一輛電動汽車每次的充電或換電的時間；服務(wù)能力，即一臺充電機一天能滿足多少車輛的充電，換電裝置一次能為多少量車換電；利用率，即電動汽車充（換）電站的設(shè)備利用率是否高，會不會出現(xiàn)空閑時間占絕大數(shù)的狀況。服務(wù)能力通常是指電動汽車充（換）電站的運營能力。

4 評價方法

結(jié)合電動汽車充（換）電站選址的指標評價體系，選擇層次分析法和模糊綜合評價法，通過定性與定量分析相結(jié)合的方式對電動汽車充（換）電站選址進行評價和分析。

1）層次分析法（AHP） AHP是Saaty教授于1971年提出的一個實用的多屬性評估方法。當一個多屬性決策問題要考慮很多決策元素，包括目標、方案、決策者等，而且決策元素之間具有復(fù)雜的關(guān)系時，層次分析法可以利用一個層級的結(jié)構(gòu)將復(fù)雜問題系統(tǒng)化，將決策元素劃分成不同維度并由不同維度將問題加以層次分解，使大型復(fù)雜的決策問題，分解成多個小的子問題，然后根據(jù)AHP的步驟，進行比較和評估后再整合，從而使得一個復(fù)雜的決策問題分解成比較容易的決策問題［6］。

2）模糊綜合評價法（FCE） FCE是加利福尼亞大學(xué)教授查德于1965年創(chuàng)建的。模糊綜合評價法，是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評標方法。該綜合評價法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論，把定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價，即用模糊數(shù)學(xué)對受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€總體的評價。

5 結(jié)語

對整個電動汽車充（換）電站的選址，進行有效和綜合評價十分重要。首先，要對整個評價體系進行梳理。特別要考慮的是評價指標和評價方法，這兩項是開展評價工作的關(guān)鍵。

電動汽車充（換）電站選址考慮的因素比較多，針對那些相對重要的因素概括出的評價指標，基本能確實有效地反映出電動汽車充（換）電站選址的狀況。然后，結(jié)合層次分析法和模糊綜合評價法進行全面和有效的分析，能夠較為有效地剖析現(xiàn)有電動汽車充（換）電站選址的整體水平和存在問題。希望通過有效評價，為未來電動汽車充（換）電站的選址，打下一個良好基礎(chǔ)，為電動汽車大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展作好準備。

［1］ 劉俊寶.加油站選址的原則和影響因素［J］.石油庫與加油站，2007（5）：1-4.

［2］ 牛力勇.電動汽車充電系統(tǒng)電磁兼容與干擾抑制研究［J］.華東電力，2010（4）：1689-1693.

［3］ 劉振亞.智能電網(wǎng)知識讀本［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［4］ 李光.影響我國電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素研究［D］.湖北：武漢理工大學(xué)，2011.

［5］ 徐凡，俞國勤.電動汽車充電站布局規(guī)劃淺析［J］.華東電力，2010（4）：1678-1682.

［6］ 王威，趙福軍.基于AHP方法的物流中心選址研究［J］.物流技術(shù)，2005，（8）：58-62.