電動汽車充電站的優(yōu)化布局方法分析

劉輝

摘 要：近年來電動汽車逐漸受到了人們的歡迎，市場的保有量在穩(wěn)步提升，有必要加強電動汽車充電站的建設(shè)，保證電動汽車能夠安全方便進行充電。電動汽車充電站的布點過程中會面臨一定的困難，本文對電動汽車充電站的布局問題方面進行了分析。

關(guān)鍵詞：電動汽車;充電站;布點;優(yōu)化布局

1 引言

隨著能源形勢的日益嚴(yán)峻，發(fā)展新能源是今后能源行業(yè)的重要發(fā)展方向，采用電動汽車可以降低傳統(tǒng)化石能源的消耗，目前國家也正大力推廣充電站建設(shè)。但電動汽車充電站在推廣的過程中可能會面臨一定的困難，由于對充電車的認(rèn)知度低，不太愿意接受充電車，但社會趨勢是要用充電車取代燃油車，因此需要分析電動汽車充電站的布點選擇及管理。

2 電動汽車充電站發(fā)展的背景

隨著傳統(tǒng)化石能源的形勢日益嚴(yán)峻，發(fā)展電動汽車產(chǎn)業(yè)是今后重要的發(fā)展趨勢，目前已經(jīng)有較大規(guī)模的電動汽車充電站投入到實際的運行中。隨著電動汽車迅猛發(fā)展，建設(shè)充電站將具有較大的市場[1]。在對電動汽車充電站的布局方面，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐碾妱悠嚨膶嶋H情況，綜合考慮確定電動汽車充電站的具體布局。在高速公路、停車場等地方，都可以配套建設(shè)一定規(guī)模的電動汽車充電站，滿足電動汽車用戶對充電的需求。在建設(shè)電動汽車充電站時，需要考慮的因素較多，包括當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源、線路的容量和電動汽車的充電需求等，這需要城市規(guī)劃部門、交通部門以及供電企業(yè)共同加以協(xié)調(diào)解決。

3 電動汽車充電站

3.1 電動汽車充電站的特點

隨著電動汽車的快速發(fā)展，需要建設(shè)一定量配套的電動汽車充電站，以滿足電動汽車在日常行駛過程中的充電要求。建設(shè)電動汽車充電站時，應(yīng)提供不同的充電方式和充電接口，滿足不同類型的電動汽車的充電需求。一般而言，按照充電方式的不同，可以將電動汽車分為交流充電站、直流充電站。對于交流充電站，其充電的速度相當(dāng)較慢，但也具有一定的優(yōu)點，如占地面積小，布點靈活等，故在某些特定的場合也具有較大的應(yīng)用和推廣空間。同時，交流充電站能夠應(yīng)用在企事業(yè)單位、居民小區(qū)等場所。對于直流充電站，其充電速度較快，輸出的功率也較大，可以建設(shè)在購物中心、游覽區(qū)等區(qū)域。在建設(shè)電動汽車充電站時，應(yīng)考慮到后期電動汽車充電樁的運維人員的方便性，不應(yīng)造成導(dǎo)致難以維護和改造的問題[2]。對于電動汽車充電樁的用電電價問題，應(yīng)建立一套專門針對電動汽車用電的電價體系，和一般的居民電價和工業(yè)電價應(yīng)有所不同。

同時，規(guī)模較大的電動汽車同時并入電網(wǎng)，也會對電網(wǎng)企業(yè)帶來較大的影響，故合理布局電動汽車充電站具有重要的意義。在電動汽車充電行為方面，電動汽車用戶一般可以分為有序充電模式和無序充電模式等。如果采用有序充電模式，則對電網(wǎng)所產(chǎn)生的影響較小，但需要依靠電價等配套政策的鼓勵。如果是無序充電模式，則會對電網(wǎng)產(chǎn)生較大的影響，在對電動汽車充電站的布局過程中，對此應(yīng)在優(yōu)化規(guī)劃模型中加以考慮。隨著私家車保有量大幅提高，石油消耗量不斷增加，能源短缺的現(xiàn)象逐步凸顯，新能源替代的重要性日益顯現(xiàn)。目前電動汽車的研究趨進成熟，電動汽車需要使用動力電池提供驅(qū)動的能量，其中涉及到動力電池的充電技術(shù)，通常采用大電流和大電壓充電方式。充電連接器要求耐高壓，且插頭查到一定位置方能開始充電，但現(xiàn)有的充電連接器操作不便、連接可靠性差，需要加強電動汽車充電連接器的設(shè)計。

3.2 電動汽車充電連接器

發(fā)展電動汽車產(chǎn)業(yè)是今后汽車行業(yè)的重要趨勢，應(yīng)加強對電動汽車充電連接器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高電動汽車充電連接器的性能。對于電動汽車充電連接器，應(yīng)保證其密封性強、安全系數(shù)高、使用方便，電動汽車充電連接器主要包括插頭本體，用于與插頭本體配合的插頭蓋，其中插頭本體上設(shè)有防滑裝置，插頭本體與插頭蓋的配合處設(shè)有密封圈，插頭蓋設(shè)有用于與密封圈配合的密封槽，插頭蓋上設(shè)有斜拉坡，插頭蓋上靠近斜拉坡端面設(shè)有配合環(huán)，插頭本體上設(shè)有開關(guān)，插頭蓋上設(shè)有一體成型的拴住繩，拴住繩的末端設(shè)有拴住環(huán)，插頭本體上設(shè)有用于與拴住環(huán)配合的拴住孔，拴住環(huán)形狀為圓形或工字形狀。

3.3 電動汽車充電連接器的結(jié)構(gòu)

目前市場上用的電動汽車的充電連接器由于它的密封性不夠好，使用的時候容易造成密封條在裝置內(nèi)部被扭曲使得無法再插拔使用，從而也會造成更多的的觸電事故，安全系數(shù)低;在插拔使用過程中很容易手滑，造成使用不方便。對于電動汽車充電連接器的結(jié)構(gòu)，包括槍體、充電插頭、連桿和拉桿，充電插頭設(shè)于槍體的一端，槍體下方設(shè)有鎖桿，鎖桿的一端與連桿的一端連接，連桿的另一端與拉桿的中部連接，拉桿的一端鉸接于槍體上。

通過對電動汽車充電連接器的結(jié)構(gòu)進行改進和優(yōu)化設(shè)計，可以提高電動汽車充電連接器的性能。具體的方法為在插頭本體與插頭蓋的配合處設(shè)有密封圈，插頭蓋設(shè)有用于與密封圈配合的密封槽，使得密封效果好，使用安全性強;在插頭本體上設(shè)有防滑裝置[2]，插拔的時候不容易手滑，使用方便;在插頭蓋上設(shè)有斜拉坡，方便使用，容易把插頭蓋從插頭本體中拔出;在插頭本體上設(shè)有開關(guān)，使得使用更加安全;在插頭蓋上設(shè)有一體成型的拴住繩，拴住繩的末端設(shè)有拴住環(huán)，插頭本體上設(shè)有用于與拴住環(huán)配合的拴住孔，使得使用過程中插頭蓋不會輕易從插頭本體上脫掉。

4 電動汽車充電站的優(yōu)化布局及布點選擇

4.1 電動汽車充電站的優(yōu)化布局

對電動汽車充電站進行布點，對于推廣電動汽車充電站的建設(shè)具有重要的意義。充電站的建設(shè)在布點上面臨的困難主要有以下問題，首先是布點合理性的選擇方面，重點應(yīng)確定選在什么樣的點建設(shè)電動汽車充電站，另外現(xiàn)在都是寸土寸金，如何選擇充電站布點涉及到的土地使用協(xié)調(diào)。

對于電動汽車充電站的建設(shè)地點選擇，應(yīng)以滿足電動汽車消費者的需求為主，建設(shè)數(shù)量合理的電動汽車充電站。其次，在停車場區(qū)域內(nèi)可以按照一個車位一個樁的方式進行建設(shè)，在商場等區(qū)域應(yīng)建設(shè)快速充電站，給消費者帶來較大的便利性[3]。最后，對于高速公路區(qū)域，可以充分利用高速公路上的光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過光伏對電動汽車充電站進行充電，這樣也可以提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能利用效率，但需要在技術(shù)層面上加以創(chuàng)新。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電動汽車充電站的技術(shù)體系也將會更加完善，更好地給電動汽車用戶帶來方便和快捷。

4.2 電動汽車充電站的優(yōu)化規(guī)劃

充電站的總體規(guī)劃應(yīng)考慮到當(dāng)?shù)貙ν恋氐囊?guī)劃，相互之間應(yīng)協(xié)調(diào)，并滿足公用設(shè)施的建設(shè)要求。對電動汽車充電站進行布點，需要充分考慮到土地使用方面的問題，防止出現(xiàn)因土地使用方面的糾紛情況發(fā)生。在建設(shè)電動汽車充電站之前，需要對電動汽車充電站建設(shè)的土地性質(zhì)進行核查，是否滿足電動汽車充電站的建設(shè)施工條件。如果不滿足電動汽車的建設(shè)條件，則應(yīng)該考慮更換電動汽車的建設(shè)地點。對于具體的電動汽車優(yōu)化規(guī)劃模型，可以建立以電動汽車建設(shè)投資成本最小為目標(biāo)的優(yōu)化模型，以線路的容量、電動汽車的數(shù)量等為約束條件，通過采用優(yōu)化算法求解所建立的模型，得到具體的電動汽車充電樁的布局方案。

4.3 電動汽車充電樁的管理

對于電動汽車充電樁的管理，主要有電動汽車充電樁設(shè)備被破壞的隱患，以及電動汽車充電樁的使用者發(fā)生觸電的隱患，如果對電動汽車充電樁在使用過程中存在的安全隱患處理不到位的話，則有可能會限制電動汽車充電樁建設(shè)的布點，并在一定程度上限制電動汽車充電樁在縣級區(qū)域內(nèi)的推廣使用。

隨著電動汽車充電樁的普及，給電動汽車消費者增加了很多便利，可是在使用的過程中也出現(xiàn)了一些問題。其中最重要的一項，就是需要充電樁的輸出參數(shù)必須與電動車的電池參數(shù)匹配才能使用。電動汽車電池管理系統(tǒng)是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶，可以對電池內(nèi)部的狀態(tài)進行估算和監(jiān)控[3]。這些標(biāo)準(zhǔn)要求主要是基于電動汽車性能給出的，而充電裝置的匹配，出廠時也只是對原裝充電器進行了調(diào)校，市面上充電裝置并不會針對某一款車型進行特定的適配?？墒怯捎陔妱悠嚨碾姵乇容^難更換，現(xiàn)在很多人都選擇充電樁進行充電。而充電樁的充電模式分為快充和慢充，快充一般使用直流電，慢充使用交流電。雖然未來使用統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)是一種趨勢，但是目前市面上并沒有統(tǒng)一的充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)。

此外，在對電動汽車充電樁進行管理的過程中，還應(yīng)加強對電動汽車充電樁自身的管理，當(dāng)電動汽車充電樁出現(xiàn)漏電或者絕緣系統(tǒng)受損的安全隱患時，應(yīng)該能夠及時采取相應(yīng)的措施加以解決。目前我國充電樁市場發(fā)展雖然存在一些阻礙性的問題，但隨著新能源汽車的發(fā)展以及各方的努力，未來幾年，市場份額將逐漸增大，充電樁問題也會逐漸受到大家的重視。充電站應(yīng)為電動汽車動力蓄電池提供安全的充電場所，在充電過程中監(jiān)控充電設(shè)備及被充電動力蓄電池，以保證電能安全地從充電機傳輸給動力蓄電池。即使在正常使用中有些疏忽，也不應(yīng)給周圍的環(huán)境和人帶來危險。

5 結(jié)論

本文對電動汽車充電站的優(yōu)化布局方法進行了分析，包括電動汽車充電樁在建設(shè)過程中需要考慮到的多種不同類型的因素。隨著電動汽車投入市場的規(guī)模不斷變大，今后電動汽車充電站的建設(shè)規(guī)模也將變大，應(yīng)對電動汽車充電站進行合理優(yōu)化布局。

參考文獻：

[1]薛松，姚陽，蔡嘉雋，等.電動汽車充電站的選址和定容問題探究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2017，16（18）：57-58.

[2]薛冰，蔡磊，王鵬，等.電動汽車智能充電站管理方案[J].低碳世界，2016（9）：221-222.

[3]呂海博，郭旗，劉國峰.電動汽車充電站信息維護管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].供用電，2018，35（3）：86-92.