電動汽車充電站建設與運營的模式研究

趙軍亮 趙 飛

國網(wǎng)河南省電力公司新鄉(xiāng)供電公司

電動汽車充電站建設與運營的模式研究

趙軍亮 趙 飛

國網(wǎng)河南省電力公司新鄉(xiāng)供電公司

隨著當前社會經(jīng)濟及科技不斷發(fā)展，電動汽車在人們?nèi)粘Ｉ钪性絹碓狡占埃瑸槿藗兩钐峁┝撕艽髱椭?。由于電動汽車是以電能為?qū)動能源的，為能夠使電動汽車得到進一步普及，并且使其更好應用于人們生活，電動汽車充電站建設運營是必須要解決的一項任務，也是最重要的一個問題?；诖?，本文將著重分析探討電動汽車充電站建設措施及運營的模式，以此能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

電動汽車；充電站；建設；運營

1、電動汽車充電站建設要點

1.1 充電站規(guī)劃布局

1.1.1 影響充電站布局的因素

1)電動汽車總體充電量需求。電動汽車的總體充電需求是影響充電站布局的重要因素之一，只有需求量達到一定時，充電站才能實現(xiàn)經(jīng)濟上的可行性。同時不同的充電需求和充電需求分布，對充電站的數(shù)目和位置具有重要影響。2)電動汽車的運行模式。電動車的運行模式可以分為：示范區(qū)用車、集團用車、社會車輛、微型車輛。不同的運營模式對電動車的續(xù)航里程，充電時間的要求不同，進而影響著充電方式和耗電速度，最終影響著充電站布局。3)電動汽車的能源供給方式。目前電動車的能源供給方式有兩種整車充電(包括常規(guī)充電和快速充電)和地面充電。常規(guī)充電即低電流充電。快速充電即通過高電流來實現(xiàn)對電動汽車的快速充電。地面充電即通過更換電池的方式來實現(xiàn)電動汽車的充電。4)充電時間。對充電時間的要求不同會影響著電動汽車的運營模式，進而影響充電站的布局。在對充電時間沒有要求的情況下，可在電動汽車停運的夜間充電。對于需要緊急充電的可采用快速充電或更換電池的方法。

1.1.2 充電站規(guī)劃布局的原則

充電站的規(guī)劃原則應考慮“充電需求”和“充電站建設的可行性”。影響充電需求的因素主要是電動汽車的數(shù)量和充電服務半徑。影響充電站建設可行性的主要有路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，電力配置，環(huán)保等外部因素。因此，充電站規(guī)劃布局原則包括：1)充電站布局要與電動汽車總體分布和充電需求點的分布盡量達到一致；2)充電站的布局應滿足充電站服務半徑要大于充電需求點的距離；3)充電站的建設應與城市總體規(guī)劃和路網(wǎng)規(guī)劃協(xié)調(diào)；4)充電站的容量設置應小于本區(qū)域的輸配電網(wǎng)的容量限制，避免充電高峰期對區(qū)域電網(wǎng)的壓力；

1.2 電動汽車充電站規(guī)模級別

電動汽車的充電站也有一到四級之分，一級充電站的動力蓄電池存儲能力較大，一天能夠為至少200臺中大型的商用車提供充電或更換電池的服務；若是乘用車，一天至少可以給500臺提供充電或更換電池服務。二級充電站相比一級充電站的電池存儲能量較小，一天可以為100到200臺大中型商用車提供更換電池和充電的服務，而對于乘用車，一天可以給200到500臺提供充電或更換電池服務。三級充電站的電池存儲能量則一天只能給40到100臺大中型商用車提供更換電池或充電的服務，若是乘用車，則一天可以給100到200臺進行更換電池或充電服務。四級充電站的存儲能量是最小，一天只能給40臺大中型商用車提供更換電池或充電服務，或者一天可以給100臺乘用車提供更換電池或充電服務。

1.3 電動汽車充電站監(jiān)控系統(tǒng)建設

1.3.1 監(jiān)控后臺建設。兩臺工作站和一臺服務器是充電站監(jiān)控后臺的主要組成結(jié)構(gòu)，通常情況下，充電站監(jiān)控后臺的建設都是根據(jù)自身需要來選擇服務器和監(jiān)控工作站數(shù)量的，以太網(wǎng)絡是連接系統(tǒng)內(nèi)所有計算機的主要網(wǎng)絡。配電系統(tǒng)和充電機數(shù)據(jù)的收集、處理和存儲，監(jiān)控配電系統(tǒng)和充電機的運行使充電站監(jiān)控后臺的主要工作任務。充電站不僅具有配電站監(jiān)控SCADA功能，還有專門針對充電站系統(tǒng)的高級應用功能，例如智能負荷調(diào)控等。

1.3.2 配電系統(tǒng)監(jiān)控建設。測控和保護是組成配電系統(tǒng)監(jiān)控的兩個部分，配電系統(tǒng)監(jiān)控是實現(xiàn)配電系統(tǒng)監(jiān)控和保護功能的主要方法，它利用充電站后臺系統(tǒng)和通信管理機進行雙向數(shù)據(jù)的交換。配電系統(tǒng)監(jiān)控中的測控部分具有配電系統(tǒng)各間隔的電壓電流等電氣參數(shù)的遙測功能、重要開關(guān)的遙控功能和開關(guān)位置的遙信功能。除此以外，在0.4kV側(cè)還配置了分段備自投裝置，若是其中一路電源失電，備自投裝置就可以快速的合上聯(lián)絡開關(guān)，有效的提高了充電站的供電可靠性。

1.3.3 安防監(jiān)控系統(tǒng)建設。充電站的門禁、周界安全和門禁的監(jiān)控，還有視頻監(jiān)控都是在安防系統(tǒng)內(nèi)完成的，它主要利用通信管理機來獲取充電機和配電系統(tǒng)監(jiān)控的告警信息，給視頻聯(lián)動監(jiān)控提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。充電站的安防監(jiān)控系統(tǒng)主要組成設備有紅外報警器、監(jiān)控屏柜、攝像機等。

2、電動汽車充電站運行體系

電動汽車必將成為下一代汽車發(fā)展的方向，但其發(fā)展受限于電池，電池的充電便捷性是電動汽車發(fā)展的瓶頸。同時，大量的電動汽車快速充電的需求無序接入，對整個配電網(wǎng)的負荷穩(wěn)定也存在非常大的安全隱患。因此，如何引導用戶快速找到一個最優(yōu)的充電點是決定電動汽車能否大受歡迎的關(guān)鍵。然而，目前電動汽車的監(jiān)控與配電網(wǎng)的監(jiān)控是分離的，其他與之相關(guān)的監(jiān)控也是割裂的，一個以電動汽車為核心的運行體系亟待建立。電動汽車運行體系是以電動汽車為中心，把與電動汽車相關(guān)的因素(電網(wǎng)網(wǎng)絡、充電設備、地理信息和交通信息)進行關(guān)聯(lián)并構(gòu)建成一套邏輯關(guān)聯(lián)的體系。電網(wǎng)公司擁有最完整的充電站、充電樁和配電網(wǎng)絡的設備信息及相應的網(wǎng)絡拓撲，同時配網(wǎng)自動化和計量自動化的大量應用實現(xiàn)了對配網(wǎng)網(wǎng)絡和充電設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控。在深圳市政府的大力推動下，深圳供電局獲得了電動汽車公司關(guān)于電動汽車和車載電池的設備信息及實時監(jiān)控信息，同時也從交警局獲取了實時的道路交通信息和從第三方公司獲取的導航算法。上述信息通過WebGIS系統(tǒng)進行關(guān)聯(lián)和展示，使得電動汽車的運行體系得以建立。

3、電動汽車充電站運營模式

3.1 以政府為中心的運營模式，顧名思義就是說電動樁的建設經(jīng)費主要來源于政府的投資，政府作為主持者，聯(lián)系汽車生產(chǎn)商、電網(wǎng)企業(yè)、設備供應商來建設電動充電樁。此模式適用于電動汽車發(fā)展的初期階段，對于運營經(jīng)費較大的不適用。電動充電樁的運營初期所建設的充電樁較少，政府出資投到建設上的資金較少，這樣在政府的政策和資金的大力支持下，電動汽車的早期商業(yè)化發(fā)展很快得到提升。但隨著電動汽車生產(chǎn)的發(fā)展，所要建設的電動充電樁越來越多，政府要投入的資金越來越多，政府僅有的財政難以支撐。而且僅靠政府的資金支撐來建設，沒有市場競爭，建設的效率就會大打折扣。

3.2 以電網(wǎng)企業(yè)為中心的電動汽車充電樁運營模式是電動汽車充電樁的資金來源是以電網(wǎng)企業(yè)為主。電網(wǎng)企業(yè)為整個建設過程中的負責主體，所建設的充電設施具有完全商業(yè)化的性質(zhì)。適合汽車商業(yè)化規(guī)模較大、有固定的充電用戶、投資的渠道通暢。電網(wǎng)企業(yè)在投資電動汽車充電樁的建設過程中有較好的技術(shù)支持、能源供應、網(wǎng)絡傳輸優(yōu)勢。但相比之下也存在缺點，比如電網(wǎng)企業(yè)沒有較為穩(wěn)定的終端客戶，會出現(xiàn)盲目投資的現(xiàn)象，而且電網(wǎng)企業(yè)也沒有相關(guān)的經(jīng)驗，因此在建設過程中會走不少彎路。

3.3 以汽車生產(chǎn)商為中心的充電樁運營模式是電動汽車充電樁建設的資金主要來源于汽車生產(chǎn)商，汽車生產(chǎn)商是建設中的主要負責主體。汽車生產(chǎn)商為了提高銷量，自己出錢建充電樁來刺激消費者來提高成交量，達到最終雙贏的目的。大家所熟知的通用、豐田都是自己出資建設充電樁的企業(yè)。此模式適用于已經(jīng)成熟化的電動汽車生產(chǎn)，基礎設施、商業(yè)化條件各方面都很成熟的條件下生產(chǎn)商把充電樁作為一種售后服務來吸引消費者，鞏固消費人群的穩(wěn)定。但是充電樁的需求量增多，汽車生產(chǎn)商在技術(shù)、能源供給方面就會吃力，不利于達到雙贏。

總而言之，隨著當今時代能源形勢越來越嚴峻，新能源的利用也越來越重要。作為一種重要能源形式，電力能源在當前社會上各個方面均有著十分廣泛的應用，電動汽車的出現(xiàn)及發(fā)展就是其中一種。在電動汽車發(fā)展過程中，充電站建設運營是必須要解決的一個問題，因此構(gòu)建科學合理電動汽車充電站建設及運營模式有著十分重要的作用，在電動汽車發(fā)展過程中屬于基礎內(nèi)容，這就要求我們在以后的實際工作中必須對其實現(xiàn)進一步研究探討。

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