電動(dòng)汽車充電站建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的模式研究

劉鴻杰

摘 要：在未來(lái)的新能源汽車中，電動(dòng)汽車是最具有發(fā)展前景的，它能夠最大程度的對(duì)能源進(jìn)行利用，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)以電代油。相比傳統(tǒng)汽車，它的噪音和廢氣排放也較少。若想實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，電動(dòng)汽車充電站是最基礎(chǔ)的配套設(shè)施，它給電動(dòng)汽車提供了能量補(bǔ)給；而在電動(dòng)汽車充電站中，科學(xué)合理的運(yùn)營(yíng)模式是非常重要的。本文分析了電動(dòng)汽車充電站的建設(shè)方案，并對(duì)充電站的運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電站建設(shè)；運(yùn)營(yíng)模式

中圖分類號(hào)： TM910.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）19-11-2

0 引言

近年來(lái)我國(guó)對(duì)于新能源汽車的發(fā)展十分的重視，尤其是對(duì)于電動(dòng)汽車。電動(dòng)汽車能夠有效的降低廢氣排放、提高國(guó)家能源安全，并推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展。而在電動(dòng)汽車充電站發(fā)展初期，科學(xué)合理的建設(shè)方案和運(yùn)營(yíng)模式是非常重要的，這些直接決定了電動(dòng)汽車充電站是否能夠持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)整個(gè)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國(guó)家能源戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)也會(huì)造成極大的影響。

1 電動(dòng)汽車充電站的建設(shè)

電動(dòng)汽車充電站的主要組成結(jié)構(gòu)就是三臺(tái)或以上電動(dòng)汽車交流充電樁和非車載充電機(jī)，這些設(shè)備可以在充電過(guò)程中監(jiān)控充電機(jī)、動(dòng)力蓄電池，并為電動(dòng)汽車提供充電和更換電池的服務(wù)。充電站中有四個(gè)系統(tǒng)，分別是充電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、電池調(diào)度系統(tǒng)和充電站監(jiān)控系統(tǒng)，而計(jì)量功能、充電功能和監(jiān)控功能是充電站的基本功能，具體可以細(xì)化為電力電池檢測(cè)、動(dòng)力電池更換和動(dòng)力電池維護(hù)[1]。充電站不僅需要給電動(dòng)汽車提供電源，還要對(duì)整個(gè)充電站進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)它需要行車道、監(jiān)控室、供電設(shè)施、監(jiān)控室等基礎(chǔ)設(shè)施，在充電站的設(shè)計(jì)中必須考慮被充電車輛的停放和進(jìn)出，部分采用電池更換模式的充電站需要給被充電車輛提供更換電池、存儲(chǔ)的設(shè)備和場(chǎng)所。

1.1 電動(dòng)汽車充電站施工原則

在對(duì)充電站進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，需要融合當(dāng)?shù)貐^(qū)域的城鎮(zhèn)規(guī)劃和總體規(guī)劃，還要能滿足防火安全和環(huán)境保護(hù)的要求，對(duì)于周圍的消防、防排洪、交通等公用設(shè)施，應(yīng)當(dāng)充分進(jìn)行利用。充電站的建設(shè)首先需要選擇合適的地點(diǎn)，不能選擇交通繁忙路段和城市干道交叉路口，最好在靠近城市道路的地點(diǎn)進(jìn)行施工，同時(shí)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)防排洪設(shè)施、電源進(jìn)出線走廊、進(jìn)出站道路的位置也是非常重要的。在環(huán)境方面，充電站的建設(shè)不僅不能靠近那些具有潛在危險(xiǎn)和多塵、有腐蝕性氣體的地方，還不能靠近那些可能積水、地勢(shì)低洼和高溫或有劇烈運(yùn)動(dòng)的地方。

1.2 電動(dòng)汽車充電站規(guī)模級(jí)別

電動(dòng)汽車的充電站也有一到四級(jí)之分，一級(jí)充電站的動(dòng)力蓄電池存儲(chǔ)能力較大，一天能夠?yàn)橹辽?00臺(tái)中大型的商用車提供充電或更換電池的服務(wù)；若是乘用車，一天至少可以給500臺(tái)提供充電或更換電池服務(wù)。二級(jí)充電站相比一級(jí)充電站的電池存儲(chǔ)能量較小，一天可以為100到200臺(tái)大中型商用車提供更換電池和充電的服務(wù)，而對(duì)于乘用車，一天可以給200到500臺(tái)提供充電或更換電池服務(wù)。三級(jí)充電站的電池存儲(chǔ)能量則一天只能給40到100臺(tái)大中型商用車提供更換電池或充電的服務(wù)，若是乘用車，則一天可以給100到200臺(tái)進(jìn)行更換電池或充電服務(wù)[2]。四級(jí)充電站的存儲(chǔ)能量是最小，一天只能給40臺(tái)大中型商用車提供更換電池或充電服務(wù)，或者一天可以給100臺(tái)乘用車提供更換電池或充電服務(wù)。

1.3 電動(dòng)汽車充電站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

1.3.1 監(jiān)控后臺(tái)建設(shè)

兩臺(tái)工作站和一臺(tái)服務(wù)器是充電站監(jiān)控后臺(tái)的主要組成結(jié)構(gòu)，通常情況下，充電站監(jiān)控后臺(tái)的建設(shè)都是根據(jù)自身需要來(lái)選擇服務(wù)器和監(jiān)控工作站數(shù)量的，以太網(wǎng)絡(luò)是連接系統(tǒng)內(nèi)所有計(jì)算機(jī)的主要網(wǎng)絡(luò)。配電系統(tǒng)和充電機(jī)數(shù)據(jù)的收集、處理和存儲(chǔ)，監(jiān)控配電系統(tǒng)和充電機(jī)的運(yùn)行使充電站監(jiān)控后臺(tái)的主要工作任務(wù)。充電站不僅具有配電站監(jiān)控SCADA功能，還有專門針對(duì)充電站系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用功能，例如智能負(fù)荷調(diào)控等。

1.3.2 配電系統(tǒng)監(jiān)控建設(shè)

測(cè)控和保護(hù)是組成配電系統(tǒng)監(jiān)控的兩個(gè)部分，配電系統(tǒng)監(jiān)控是實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)監(jiān)控和保護(hù)功能的主要方法，它利用充電站后臺(tái)系統(tǒng)和通信管理機(jī)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)的交換。配電系統(tǒng)監(jiān)控中的測(cè)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(cè)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(luò)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(shè)

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(jī)來(lái)獲取充電機(jī)和配電系統(tǒng)監(jiān)控的告警信息，給視頻聯(lián)動(dòng)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(shè)備有紅外報(bào)警器、監(jiān)控屏柜、攝像機(jī)等。

2 電動(dòng)汽車充電站的運(yùn)營(yíng)模式

2.1 整車充電模式

目前有很大一部分國(guó)家都在研究電動(dòng)汽車充電站的整車充電模式。這種模式將電動(dòng)汽車的電池和車輛視為了一個(gè)整體，生產(chǎn)成本較低、容量較大，充電較快、壽命較長(zhǎng)的電池產(chǎn)品是它規(guī)?；l(fā)展的關(guān)鍵，很好的滿足了人們的便捷性要求。這種模式共有兩種類型，一種是常規(guī)充電，一種是快速充電。常規(guī)充電就是在蓄電池放電終止后進(jìn)行充電，它的充電時(shí)間一般為五到八個(gè)小時(shí)，較長(zhǎng)的能夠達(dá)到十至二十個(gè)小時(shí)。雖然這種充電方式的時(shí)間較長(zhǎng)，但充電器安裝成本較低。這種充電方式比較適合市內(nèi)環(huán)衛(wèi)車、企業(yè)商務(wù)車和私家車等車輛?？焖俪潆妱t是在電動(dòng)汽車停車的二十分鐘到兩個(gè)小時(shí)內(nèi)，給其提供短時(shí)的充電服務(wù)，這種方式可以大容量的充電和放電，便于人們的使用。這種充電方式適用于出租車和公交車等車輛[3]。而整個(gè)整車充電模式的運(yùn)營(yíng)需要政府部門、電動(dòng)汽車制造商、電池生產(chǎn)商和能源供給企業(yè)、建站企業(yè)等部門的參與。首先需要能源供給企業(yè)支付一定的建站費(fèi)用給建站企業(yè)來(lái)進(jìn)行充電站的建設(shè)，完成充電站的建設(shè)之后，能源供給企業(yè)和充電站會(huì)在用戶來(lái)充電站對(duì)電動(dòng)汽車充電時(shí)收取一定的費(fèi)用來(lái)實(shí)現(xiàn)自身的盈利。刷卡是整車充電管理和繳費(fèi)的主要形式，能源供給企業(yè)會(huì)給用戶提供統(tǒng)一的IC卡，電動(dòng)汽車用戶只需要使用能源供給企業(yè)提供的IC卡就可以進(jìn)行汽車的充電繳費(fèi)了。目前為止電動(dòng)汽車的充電電價(jià)還沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，一般按照其地區(qū)的商業(yè)用電其他類型進(jìn)行費(fèi)用收取。

2.2 更換電池模式

更換電池模式?jīng)]有將電池和車輛視為一個(gè)整體考慮，而是將它們分開進(jìn)行考慮。這種模式的主要思路是用戶只需要購(gòu)買汽車，電池的購(gòu)買、充電和更換、管理等可以讓專門的電池租賃公司負(fù)責(zé)，這樣就可以為用戶的能源供給提供方便。利用各個(gè)電池更換站集中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的電池進(jìn)行充電是它主要的運(yùn)營(yíng)模式，在用戶需要能源供給時(shí)可以立即更換充好的電池，給用戶的使用提供了很大便利。電池的更換、租賃和維護(hù)回收都在它的具體運(yùn)營(yíng)過(guò)程內(nèi)。在電池的租賃方面，需要能源供給企業(yè)進(jìn)行電池的購(gòu)買，然后向建站企業(yè)支付一定的建站費(fèi)用用于電池更換站的建設(shè)，電動(dòng)汽車用戶在完成汽車的購(gòu)買之后可以前往電池更換站，首先辦理相關(guān)的電池租賃手續(xù)，再支付一定的租金就可以直接使用電動(dòng)汽車了。租賃手續(xù)和租金的具體數(shù)額由相關(guān)部門協(xié)商決定。在電池的使用過(guò)程中難免會(huì)有容量不均衡的現(xiàn)象出現(xiàn)，所以充電站建設(shè)中需要設(shè)置檢測(cè)電池容量的設(shè)備，還有充放電維護(hù)的設(shè)備，一旦發(fā)現(xiàn)個(gè)別電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池容量有了明顯下降，就需要利用設(shè)備進(jìn)行容量檢測(cè)，對(duì)容量落后的電池進(jìn)行多次充放電操作，使電池內(nèi)的活性物質(zhì)激活，從而有效的恢復(fù)電池容量。在電池的回收方面，電池租賃也有較大的好處，可以通過(guò)電池租賃的方式對(duì)電池進(jìn)行再回收，不僅可以對(duì)廢棄電池進(jìn)行專業(yè)的處理，還可以使運(yùn)營(yíng)成本有效的降低，從而使系統(tǒng)綜合成本得到下降。

3 結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)汽車有著零污染、零排放的特性，它是新能源中的綠色產(chǎn)品，有著非常廣闊的發(fā)展前景。能源補(bǔ)給是保證電動(dòng)汽車發(fā)展的重要前提，電動(dòng)汽車充電站是電動(dòng)汽車能源補(bǔ)給的基礎(chǔ)設(shè)施，只有電動(dòng)汽車充電站擁有良好的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)模式，才能有效的促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 周偉，施勇，楊帆，王文斌.電動(dòng)汽車單相智能無(wú)損化充電系統(tǒng)研究[J].華東電力，2014（08）.

[2] 張曦予，李秋碩，陶順，肖湘寧，趙炳強(qiáng).電動(dòng)公交車充電站功率需求影響因素分析及建模[J].現(xiàn)代電力，2014（01）.

[3] 葛文捷，黃梅，張維戈.電動(dòng)汽車充電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2013（02）.