電動汽車充換電站網(wǎng)絡發(fā)展與布局

李佳樹

（江蘇汽車技師學院 225003)

1 背景

隨著政府的全力扶持和國際汽車企業(yè)的不斷涌入，我國己經(jīng)成為“新能源汽車”發(fā)展的熱土[1]。2015年我國在13個城市進行了節(jié)能與新能源汽車的示范推廣試點，比亞迪、北汽、江淮等國內(nèi)知名整車廠相繼推出自主研發(fā)的純電動汽車，國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、中石化等電力或石油公司則利用自身的資源優(yōu)勢，開始進入電動汽車的充電行業(yè)。隨著石油等不可再生資源的價格持續(xù)增長，進一步加快了電動汽車時代的到來[2]。

電動汽車的發(fā)展完全取決于動力電池續(xù)航時間與充電時間。目前能夠投入市場運營的動力電池，慢充要6～8 h，快充至少需要30 min，充滿后可行駛160 km，每百公里耗電約25度[3]。對于有距離需求和時間需求的用戶，這樣的充電時間是遠遠無法滿足的。在動力電池充電問題在技術層面難以突破的條件下，只有通過新的商業(yè)模式才能有效解決未來電動汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的困境。

為此，國內(nèi)提出了一種解決動力電池充電問題的商業(yè)模式。如果采用動力電池快換系統(tǒng)，通過建設足夠多的換電站，當電動汽車行駛到換電站內(nèi)，由第三方公司直接把電量不足的動力電池卸下，換上滿電的新動力電池就可以繼續(xù)行駛了。這是未來電動汽車針對動力電池的運營，最為便捷的模式。不過動力電池的更換由于其技術性和安全問題，需要建設專業(yè)的換電站，這就涉及到本文提出的研究充、換店站的網(wǎng)絡布局和運營問題。

2 電動汽車充換電站網(wǎng)絡布局規(guī)劃研究

與傳統(tǒng)的加油站非常類似，建立能符合要求的充換電站。但是建立專門的充換電站需要考慮的因素非常多，要綜合考慮電動汽車動力電池的充電需求和模式，以及車輛續(xù)航里程等因素來進行綜合規(guī)劃和設計。主要包括充電模式、充電需求的分析、充換電站規(guī)模的確定和充換電站的選址。

2.1 充換電站網(wǎng)絡布局的時間規(guī)劃

第一階段（2015—2020年），通過行政手段在公共交通、職能用車或特殊功能用車，如郵政車、工程車、環(huán)衛(wèi)車中普及應用。2017年是我國電動汽車走向市場化的發(fā)展起步階段，是在公務車等車型中進行電動汽車普及應用的一年。也可以通過政策補貼鼓勵一部分個人和出租車購買電動汽車。同時通過政策引導積極建立各種形式的充電站。

第二階段（2020—2025年），政策不再補貼電動汽車的購買，更傾向于建立完善、規(guī)范和統(tǒng)一的充換電站。通過便利性和經(jīng)濟性吸引電動汽車廣泛應用于各種場合，尤其是在私人家庭用車的各個領域。在該階段，電動汽車技術水平及服務質量將進一步發(fā)展，電動汽車保有量不斷增多，所占汽車總量的比例不斷升高，對電動汽車的充換電將要求標準化、便利化，相配套的充換電設施的覆蓋率將快速提高。

2.2 充換電站網(wǎng)絡布局的影響因素與原則

電動汽車技術水平關系著電動汽車的充電時間、能耗水平、動力電池容量和續(xù)駛里程等，其中續(xù)駛里程和充電時間是影響充換電站布局的主要影響因素。

充換電站的容量與規(guī)模代表充換電站的服務能力，充換電站布局必須考慮容量與規(guī)模。在相同充電需求下，如果一個充換電站的容量與規(guī)模小，就需要建設更多的充換電站。電動汽車的保有量代表了充電的總需求，保有量越大說明電動汽車對充換電站需求也越大，所以保有量決定充換電站數(shù)量。

對燃油汽車使用者加油行為研究后發(fā)現(xiàn)，對于傳統(tǒng)能源汽車加油多被安排在行程的起點或終點附近，且在起點附近的幾率更大，這是使用者規(guī)避風險的一種考慮?，F(xiàn)階段電動汽車在我國尚處于發(fā)展初期，老百姓使用電動汽車較少，存在充換電站的低使用率與高建設費用的矛盾。

3 充換電站網(wǎng)絡布局的原則

充換電站的布局首要考慮安全問題，通常充電電壓是110 V以上；其次是與城市發(fā)展規(guī)劃要一致，并且與道路甚至軌道交通相協(xié)調。之外，電動汽車充換電站布局主要原則還有以下幾點：①接口標準化，電動汽車充換電站為了滿足各個車型與動力電池的配套設配，必須與廠家和電動汽車協(xié)會統(tǒng)一充電接口和型號類別；②預估充電站規(guī)模，通過預估電動汽車的容量和規(guī)模，建設數(shù)量和規(guī)模符合需求的充換電站；③集中與分散相結合，分析各個居民區(qū)和商業(yè)區(qū)，對用戶分布集中的地方，應多配置一些充換電站，同時規(guī)模和容量上也要適當提升；④充換電站服務半徑應與交通擁堵程度一致，由于交通堵塞導致電動汽車實際的續(xù)駛里程與理論值有差異，所以充換電站的服務半徑需考慮電動汽車的交通密度，對交通擁堵的區(qū)域，充換電站的服務半徑要??；⑤應與當?shù)嘏潆娋W(wǎng)的供電能力相適應，一方面，充換電站功率大，布局時應與當?shù)仉娋W(wǎng)功率相協(xié)調，另一方面，由于電動汽車充電時會產(chǎn)生很大的諧波電流，對電網(wǎng)造成不良影響，因此充換電站布局應考慮電網(wǎng)布局。

4 電動汽車充換電站模式

4.1 集中充電及動力電池配送模式

此模式以動力電池能夠大批量集中充電為基礎。原因是需要給本站以及其他站調配過來的動力電池進行大規(guī)模充電，且后續(xù)可以根據(jù)不同的配送需求，配送到各個子電站，甚至是用戶手中[4]。

4.2 充換電站的充電與換電模式

充換電站不僅可以為進入該電站的客戶實現(xiàn)充換電，也可以通過建立集中充換電站，為充電設備不足、場地能力有限的電站實現(xiàn)充電服務，實現(xiàn)動力電池的分銷、存儲、轉移及運輸。同時能夠實現(xiàn)對主站、充電、動力電池、供配電及安防等方面的監(jiān)控功能，對充換電設施是否正常工作進行監(jiān)控及報警。

該模式具有很多優(yōu)勢，可以充分利用電網(wǎng)的低谷用電期進行分時充電，對電網(wǎng)的平穩(wěn)運行起到積極作用，也可以節(jié)約物流成本和電動汽車用電的成本。充換電模式可以克服電動汽車續(xù)駛里程短、充電時間長的不足，這樣電動汽車將不僅僅是城市內(nèi)的代步交通工具，還能完成長距離遠途作業(yè)。集中充電及配送模式，雖然實際操作起來比較靈活，但是需要當?shù)嘏潆娬?，對集中充換電站的建設和使用提供足夠的電力支持。同時，車流量變化大的站點，可能面臨動力電池數(shù)量供應不足的情況[5]。

5 電動汽車充換電站建設規(guī)模

5.1 大型充換電站

該類充換電站的能力非常大，通常一個地級市只有幾個。主要功能是對動力電池進行集中充電，對中型充電站進行動力電池調度和配送充滿電量的備用動力電池。并且可以對電池組進行檢測和維修，建立有完善的電池監(jiān)測服務平臺，還有能夠對充滿電的動力電池及廢舊動力電池臨時存儲的空間，以及安防監(jiān)控、信息共享、污水排放等設施建設，配送車輛的停放等功能。

5.2 充換電站

核心業(yè)務是具備中等以上電池組的充換電能力，可以同時滿足較大規(guī)模的換電服務，可考慮建設在政務中心、企事業(yè)單位和大型商場附近。充換電站的建設要充分利用大型交通樞紐的網(wǎng)絡布局以及重要市區(qū)，保證其服務覆蓋在2 km左右。

5.3 配送站

配送站是位了為了更靈活、便捷的實現(xiàn)動力電池更換，對出行及高速路高峰期進行機動性服務。通過總部的實時監(jiān)控和調度，實現(xiàn)不同時間、不同地點補充局部充換電站點的高峰換電作業(yè)[6]。

6 結束語

本文圍繞充換電站服務網(wǎng)絡的布局問題展開研究，詳細的闡明了充換電站網(wǎng)絡布局規(guī)劃研究、網(wǎng)絡布局原則、充換電站模式的選擇和充換電站建設規(guī)模的選擇。所以，電動汽車的充換電站服務網(wǎng)絡的構建，是電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要前提，也是逐步建設完善有效的充換電站網(wǎng)絡的必要條件。