電動汽車充電設(shè)施建設(shè)思考

張夢園

摘 要 隨著電動汽車越來越多地走進(jìn)人們的生活，關(guān)于電動汽車的一些未來發(fā)展問題也越來越被重視。電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是影響電動汽車市場化發(fā)展的一個重要因素，然而，現(xiàn)今的充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)卻非常滯后。文章首先分析影響我國充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的幾個主要因素，然后對部分充電設(shè)施的功能進(jìn)行介紹和分析，并對其未來建設(shè)提出了幾點(diǎn)建議，同時，文章提出未來的研究方向主要是關(guān)于電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的網(wǎng)點(diǎn)布局問題。

關(guān)鍵詞 電動汽車；充電設(shè)施

中圖分類號：U469 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0014-02

最近幾年，雖然電動汽車已經(jīng)越來越被大眾熟知，但仍然沒有大范圍地進(jìn)入人們的日常生活。關(guān)于這個問題的原因，已經(jīng)有研究證明，除了電動汽車的電池技術(shù)有待提高之外，電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的完善程度也極大地影響著人們的購買選擇。

從“十一五”開始，我國逐步加大對電動汽車充電設(shè)施的建設(shè)力度，按照“示范、試點(diǎn)、培育”三個層面，循序漸進(jìn)，逐步發(fā)展電動汽車的應(yīng)用市場。作為電動汽車行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，國家電網(wǎng)早在2006年就開始在部分城市進(jìn)行充電站的試點(diǎn)建設(shè)，目前，國家電網(wǎng)正在加快與各級地方政府合作，加快充電站的建設(shè)進(jìn)度，同時也在停車場、住宅區(qū)等地方建立大量充電樁。此外，中石油、中海油等大型能源公司也紛紛開始建設(shè)各自的電動汽車充電站，電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的被重視程度正在逐步提升。

本文在分析我國充電設(shè)施建設(shè)主要影響因素的基礎(chǔ)上，通過對部分主要充電基礎(chǔ)設(shè)施的介紹和分析，提出了對其建設(shè)的幾點(diǎn)思考和建議，同時也為未來充電站網(wǎng)點(diǎn)選址布局的進(jìn)一步研究提供了方向。

1 電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要影響因素分析

1.1 充電設(shè)施要滿足用戶需求

首先，對電動汽車用戶來說，其用電需求具有顯著的移動性和多樣性。用戶希望能夠在不同的時間、不同的地點(diǎn)都能夠方便、及時地充電。同時，因?yàn)楝F(xiàn)行的電動汽車種類繁多，且用戶在不同的情況下可能會采取不同的充電方式，所以建設(shè)充電設(shè)施要充分考慮用戶的不同需求，并盡量滿足。

同時，充電設(shè)施的建設(shè)還要滿足現(xiàn)有的用戶充電量的總需求。用戶充電量的總需求要考慮現(xiàn)有的電動汽車保有量、電動汽車的日均行駛里程以及每單位里程的耗電水平等。

1.2 充電設(shè)施要滿足不同充電時間的需要

電動汽車現(xiàn)行充電模式主要包括常規(guī)充電、快速充電和機(jī)械充電，其充電所需的時間從幾十分鐘到幾個小時不等。在快速充電時，用戶希望電動汽車能夠隨到隨充，需要足夠多的即時充電設(shè)備；在常規(guī)充電時，充電時間較長，那么需要足夠的停車空間和穩(wěn)定的充電時長；在機(jī)械充電時，電動汽車到達(dá)后要先換下用完的蓄電池，需要配備專業(yè)的換電人員和換電設(shè)備，同時，換下的電池組應(yīng)該可以在用電低谷時段進(jìn)行充電，那么就需要足夠大的電池充電和儲存空間。

1.3 充電設(shè)施要充分考慮場所和環(huán)境條件

電池的充放電工作由于涉及到溶液電阻、電解液濃度差、電化學(xué)反應(yīng)等一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)，因而極容易受到充電場所環(huán)境條件的影響，如溫度、濕度等。因此，在建設(shè)充電設(shè)施時，要充分考慮周圍的環(huán)境條件。同時也要安裝一些調(diào)控設(shè)備，監(jiān)控電池工作時的內(nèi)部狀態(tài)和環(huán)境條件。

1.4 充電設(shè)施建設(shè)要考慮電動汽車未來的發(fā)展趨勢和發(fā)展空間

在當(dāng)前階段，大型電動汽車尚未大量普及到普通人們的日常生活中，現(xiàn)在被大量使用的是一種類似于摩托車的小型電動車，因此，現(xiàn)在對民眾開放的主要是小型的充電樁，大型的充電站一般只對國家、企業(yè)等開放。然而，根據(jù)汽車的未來發(fā)展趨勢預(yù)測，電動汽車會成為未來人們的主要代步工具，逐漸進(jìn)入到人們的日常生活中。因此，在建設(shè)充電設(shè)施時，除了要考慮滿足人們的現(xiàn)有需求外，也要充分考慮電動汽車未來的發(fā)展空間，要構(gòu)建一個長遠(yuǎn)的充電設(shè)施建設(shè)布局網(wǎng)絡(luò)。

1.5 充電設(shè)施建設(shè)要考慮一些特殊因素

電動汽車充電設(shè)施的建設(shè)除了要考慮以上這些必需因素，還有一些特殊的因素在建設(shè)時也應(yīng)該被考慮進(jìn)去。例如，現(xiàn)在市場上被廣泛使用的一種電動汽車是老年代步車，因?yàn)槠溆脩糁饕抢夏耆?，而老年人對于新興的電子設(shè)備的接受和使用能力較低，并且有一些老年人身體可能有部分殘疾，那么在建設(shè)充電設(shè)施時要充分考慮到這類用戶的特殊需求，比如配備專門的人員為這類人群服務(wù)等。

1.6 充電設(shè)施建設(shè)要考慮建設(shè)經(jīng)濟(jì)因素

任何基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)都要受到建設(shè)成本的限制。要建立一個完善的充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，除了要考慮滿足用戶的現(xiàn)有需求和未來的發(fā)展空間，還要考慮充電站的建設(shè)成本、運(yùn)營成本以及投資回收期等。在滿足以上條件的情況下，建設(shè)時要盡可能地降低成本，爭取更大的利益。

2 關(guān)于充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的思考

2.1 充電模式

電動汽車的充電模式影響著其充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，根據(jù)電動汽車電池組的不同特性，現(xiàn)今主要存在著以下幾種充電模式。

1）常規(guī)充電模式。常規(guī)充電，也叫普通充電，顧名思義，是一種比較常用的電動汽車充電模式，是指在蓄電池放完電后，立即進(jìn)行充電的模式。常規(guī)充電的充電電流相對較低，充電時間一般較長，正常情況下在5 h-8 h，甚至可能達(dá)到10 h-20 h。

2）快速充電模式。快速充電，又稱應(yīng)急充電，是在非常短的時間內(nèi)，以較大的電流為電動汽車快速充電的一種充電模式。充電時間一般較短，在20分鐘內(nèi)就可充到70%-80%的電。

3）機(jī)械充電模式。機(jī)械充電其實(shí)就是換電模式，在電動汽車電池用完之后，直接更換新的充滿電的電池組，換下的電池組可以利用電力低谷時段進(jìn)行充電，能夠降低充電的成本。

2.2 充電樁

充電樁是一種小型的充電設(shè)備，硬件設(shè)備和占地面積都比較小，因此其選點(diǎn)布局非常靈活，覆蓋面積也可以很廣泛。到目前為止，我國已經(jīng)有非常多的城市建設(shè)了大量的充電樁。其建設(shè)分布比較分散，一般在住宅區(qū)、停車場等停車較為集中的地方。endprint

充電樁的充電功率很小，對電網(wǎng)的供電要求也較低。但是一般只能采用普通充電的方式，充電過程緩慢，充電時間較長。因?yàn)槌潆姌兜墓β瘦^小，一般可以直接接入現(xiàn)有的供電系統(tǒng)，但也極容易收到電力使用高峰和低谷的影響，穩(wěn)定性相對較差。

在當(dāng)前電動汽車尚未大量普及的情況下，充電樁的建設(shè)具有非常重要的意義，既不占據(jù)大量的地理空間，對電網(wǎng)的沖擊也較小，又能夠及時滿足部分用戶的需要。同時，充電樁的操作比較簡單，用戶一般可以自行操作，那么其充電的便捷性和收費(fèi)情況就比較受到用戶重視。

在未來，為了推進(jìn)電動汽車的市場化發(fā)展，商家在銷售電動汽車時，可以為用戶提供在其住宅區(qū)或停車區(qū)建設(shè)充電樁的服務(wù)。這樣既能滿足用戶的需求，也能夠促進(jìn)電動汽車的市場推廣。當(dāng)然，在建設(shè)時要考慮充電設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)整體布局，也需要供電部門和政府的協(xié)助。

2.3 充電站

充電站的規(guī)模一般較大，類似于現(xiàn)有的加油站，包括了大量的充電和供電設(shè)備。理想中的充電站應(yīng)該可以提供快充、慢充和換電等多種服務(wù)，能夠滿足用戶的各種需求。同時，充電站的建設(shè)也應(yīng)該符合當(dāng)前市場情況，并能夠適用于電動汽車的長遠(yuǎn)發(fā)展趨勢和需求。

充電站一般應(yīng)包括以下子系統(tǒng)。

1）充電系統(tǒng)：包括充電機(jī)、充電樁和換電設(shè)備等，應(yīng)該能夠滿足用戶不同的充電需求。充電系統(tǒng)也要配備簡單方便的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，便于用戶使用和查詢。換下來的電池組應(yīng)該有足夠的充電和儲存空間，可以在用電低谷時段進(jìn)行充電。

2）供電系統(tǒng)：即配電系統(tǒng)，包括變壓器、配電柜等。供電系統(tǒng)應(yīng)該能夠?yàn)槌潆娬咎峁┓€(wěn)定的電量供應(yīng)，同時減少配電站對電網(wǎng)的沖擊。

3）監(jiān)控系統(tǒng)：除了對充電站的外部環(huán)境進(jìn)行安保監(jiān)控之外，還要對電池充電的內(nèi)部過程進(jìn)行監(jiān)控。因?yàn)樵陔姵爻潆娺^程中，溫度等一些環(huán)境參數(shù)的變化會極大地影響電池的工作效率和使用壽命。

4）濾波系統(tǒng)：動力電池充放電過程中產(chǎn)生的諧波不僅會影響到電池充放電的工作效率，而且會響充放電設(shè)備的工作壽命，因此充電站中的濾波裝置非常重要。

5）其他系統(tǒng)：除了以上的子系統(tǒng)之外，充電站還應(yīng)該有一些其他的系統(tǒng)，例如為客戶提供服務(wù)的后勤系統(tǒng)，存放蓄電池的儲存空間，為電池提供檢修服務(wù)的維修系統(tǒng)等。甚至還可以在充電站附近建立電動汽車電池的營銷網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步促進(jìn)電動汽車的市場化發(fā)展。

在當(dāng)前的情況下，電動汽車尚未普及到普通民眾的生活中，已經(jīng)建設(shè)好的充電站也大部分是面向政府或企業(yè)等大型客戶。因此，在現(xiàn)行的充電站建設(shè)中，主要考慮的因素是建設(shè)的成本問題，希望能夠在滿足需求的情況下盡可能地降低建設(shè)成本，如建立在地價(jià)比較便宜的偏遠(yuǎn)地方等。

而在未來，電動汽車必然會越來越多地走進(jìn)人們的生活，成為未來人們的主要代步工具，那么以后充電站的建設(shè)不僅要考慮到建設(shè)成本，更要考慮到對用戶需求的滿足，要盡可能地方便用戶進(jìn)行充換電業(yè)務(wù)。

從以上介紹中可發(fā)現(xiàn)，雖然電動汽車的充電站功能類似于現(xiàn)有的加油站，但是其提供的服務(wù)類型更復(fù)雜，占地面積也更廣。未來電動汽車會大范圍普及，也就需要建立更多的充電站，那么關(guān)于未來電動汽車充電站的選址布局就是一個值得深入研究的問題?，F(xiàn)有的部分研究參考了加油站的建設(shè)布局，這是一個很好的思考方向，但是我們在研究中，也要注意到充電站的建設(shè)相比于加油站的復(fù)雜性，要充分考慮到電網(wǎng)的承載能力和電動汽車的運(yùn)輸里程等限制，要努力構(gòu)建出一個既能滿足當(dāng)下需求，又具有發(fā)展空間的充電站布局網(wǎng)絡(luò)。

3 結(jié)束語

在電動汽車的不同發(fā)展階段，配套充電設(shè)施的建設(shè)重點(diǎn)和主要考慮因素也有所不同。然而，電動汽車成為未來汽車發(fā)展的主流趨勢也是毋庸置疑的，因此，在建設(shè)充電設(shè)施時，除了要考慮當(dāng)下電動汽車的發(fā)展情況，也要對未來的電動汽車市場進(jìn)行合理的預(yù)測，并根據(jù)這個預(yù)測趨勢進(jìn)行充電設(shè)施的基礎(chǔ)建設(shè)，并在電動汽車市場的不斷發(fā)展中，對其充電設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)布局進(jìn)行合理地補(bǔ)充和完善。

參考文獻(xiàn)

[1]邱進(jìn)煊，高春雷，王林信.電動汽車充電設(shè)施選址的模糊評價(jià)方法[J].電力與電工，2012，（2）.

[2]盧委民.電動汽車充電站建設(shè)模式初探[J].北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2011（8）.

[3]譚敏，郭彥軍，白宇峰，張浩，于春菊.電動汽車充電設(shè)施的設(shè)計(jì)與探討[J].專題論壇，2011（09）.

[4]周舟，陳紹藝.電動汽車充電站建設(shè)探[J].電氣時空，2011（04）.

[5]辛建波，溫宇賓，李睿.電動汽車充電設(shè)施建設(shè)需求預(yù)測方法探討[J].江西電力，2010（05）.endprint