電動(dòng)汽車充電樁設(shè)施網(wǎng)合理規(guī)劃研究

戴榮杰 黃甜

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對汽車消費(fèi)需求日益增大，電動(dòng)汽車作為一種新型交通工具，在交通出行過程中發(fā)揮著越來越重要作用。然而伴隨著城市建設(shè)與運(yùn)營車輛數(shù)量激增和充電樁設(shè)施規(guī)模不斷擴(kuò)大等問題產(chǎn)生并引發(fā)了諸多負(fù)面影響。本文通過對電動(dòng)汽車充電樁設(shè)施網(wǎng)合理規(guī)劃進(jìn)行研究和分析，并提出一些建議，希望能夠?yàn)槲覈妱?dòng)汽車充電樁設(shè)施網(wǎng)合理規(guī)劃的發(fā)展起到積極促進(jìn)的作用。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;充電設(shè)施網(wǎng);規(guī)劃研究

1、充電設(shè)施計(jì)劃

充電樁規(guī)劃是指在政府補(bǔ)助和市場需求的基礎(chǔ)上，通過對現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化整合，形成一種新型的運(yùn)營模式。其目的在于建立一個(gè)合理、安全以及高效地充電體系。政府補(bǔ)貼主要包括稅收優(yōu)惠政策及提供基礎(chǔ)設(shè)施配套資金支持等;而企業(yè)投入則有充電站建設(shè)成本與電價(jià)收入兩個(gè)部分組成;用戶收費(fèi)也分為固定費(fèi)用（即：公用停車場）和臨時(shí)性使用費(fèi)兩種方式分別管理不同類型的充電設(shè)施，但在不同類型的充電設(shè)施上又表現(xiàn)出一定差異。電動(dòng)汽車充電樁規(guī)劃的主要內(nèi)容是對城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測，根據(jù)已有數(shù)據(jù)和分析，確定電動(dòng)汽車充電站的數(shù)量、位置以及規(guī)模。建立數(shù)學(xué)模型。在構(gòu)建出了基于線性加權(quán)求和計(jì)算方法后得到了一個(gè)非線性優(yōu)化問題。通過求解得出最優(yōu)解方案并進(jìn)行比較驗(yàn)證該算法是否可行有效;然后將其結(jié)果與常規(guī)線路充電樁規(guī)劃中所獲得的經(jīng)驗(yàn)作對比，找出兩者之間存在差異性和合理性，分析原因找到解決辦法及改進(jìn)策略;最后通過計(jì)算驗(yàn)證，得到的最優(yōu)方案為其充電樁規(guī)劃提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

1.1 電動(dòng)汽車充電負(fù)荷預(yù)測

電動(dòng)汽車充電負(fù)荷預(yù)測主要是指對電動(dòng)汽車用電需求、時(shí)間分布和未來發(fā)展情況進(jìn)行分析，并通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出其功率平衡的方法。估算電網(wǎng)負(fù)荷時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：電池容量。在確定了蓄電池電量與預(yù)期發(fā)電量后，接下來就要根據(jù)實(shí)際充放電量估計(jì)當(dāng)前需要多少鉛酸鋰離子動(dòng)力能源作為充電電源;同時(shí)還應(yīng)該了解電動(dòng)汽車用電設(shè)備對電能使用效率及排放水平等方面是否有影響并進(jìn)行分析預(yù)測，以便進(jìn)行電動(dòng)汽車用電負(fù)荷預(yù)測，為電池規(guī)劃充電及分布式換流器提供數(shù)據(jù)支持。電網(wǎng)建設(shè)。隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，城市電力供應(yīng)量也在迅速增加;同時(shí)隨著車輛數(shù)量和行駛里程增多、交通堵塞等問題日益突出且對環(huán)境造成了一定影響等因素導(dǎo)致電網(wǎng)緊張甚至是供不應(yīng)求狀態(tài)出現(xiàn);電動(dòng)汽車充電樁的建立，能夠有效解決城市交通擁擠問題，同時(shí)也能為用戶提供優(yōu)質(zhì)、便捷且環(huán)保便利出行方式。

1.2 充電樁選址

在電動(dòng)汽車充電時(shí)，為了方便、安全的進(jìn)行選址，需要考慮以下幾個(gè)方面：城市邊緣區(qū)。因?yàn)楫?dāng)?shù)亟煌ǖ挠绊懞途用裆钏剿迺?huì)出現(xiàn)大量機(jī)動(dòng)車行駛駛?cè)氤墙蓟蚴袇^(qū)內(nèi)無車位可停放問題。因此在規(guī)劃建設(shè)過程中應(yīng)該綜合分析城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)可能存在車輛停靠位置及停車條件等因素;停車場選址地點(diǎn)與道路狀況相匹配原則的要求，應(yīng)盡可能將其布置于靠近主道、次要道路以及公交專用車道上;停車場選址應(yīng)盡可能在交通流量和公交線路最密集的地點(diǎn);同時(shí)，應(yīng)盡量將車輛?？烤嚯x控制在一個(gè)平面上，以減少不必要的時(shí)間消耗;針對城市電網(wǎng)建設(shè)存在問題提出相應(yīng)解決措施：首先應(yīng)對電動(dòng)汽車充電站分布合理化、集中式接入配電系統(tǒng)和智能調(diào)度管理;其次，應(yīng)將配電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)營管理分開，并在城市電力負(fù)荷高峰時(shí)段優(yōu)先接入充電樁;最后提出相應(yīng)的電動(dòng)汽車充電方式、停車場選址及智能調(diào)度策略。

1.3 充電樁定量

充電樁在建設(shè)過程中，需要考慮到以下幾個(gè)方面：電動(dòng)汽車的電池壽命，包括其自放電和外部故障。因此要求充電站必須有良好可持續(xù)運(yùn)行。同時(shí)還應(yīng)避免因電池老化而造成電能質(zhì)量下降;電費(fèi)支出等因素對電動(dòng)車電量消耗有著直接影響;充電樁是為用戶提供充電服務(wù)、提高電力供應(yīng)能力以及減少能源浪費(fèi)的一種重要形式，在建設(shè)過程中需要考慮到這些問題：建立健全相關(guān)法律法規(guī)體系和政策制度;加強(qiáng)充電樁管理，提高服務(wù)質(zhì)量;建立健全電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

2、充電樁選址定容方案

2.1 電動(dòng)汽車負(fù)荷計(jì)算

公交車

公交車的負(fù)荷計(jì)算是以目前電池技術(shù)和充電裝置為基礎(chǔ)，根據(jù)電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)中的相關(guān)參數(shù)，通過建立數(shù)學(xué)模型，對電動(dòng)車輛進(jìn)行功率密度估算。在一般情況下，公交車?yán)m(xù)航里程約為250km，每天充電2次，功率為80kw，電池容量為324kw。公交車在5：30-8：00階段運(yùn)行，在夜間23：00-次日5：00充電。公交車起始充電與起始電池電荷狀態(tài)分別服從均勻分布和正態(tài)分布。

出租車

在一般情況下，出租車?yán)m(xù)航里程約為300km，每天充電兩次，功率為40kw，電池容量80kw。充電時(shí)間一般是在11：00-18：00和23：00-次日7：00。公交車起始充電與起始電池電荷狀態(tài)分別服從均勻分布和正態(tài)分布。

公務(wù)車和物流、環(huán)衛(wèi)車

在一般情況下公務(wù)車和物流、環(huán)衛(wèi)車每天充電一次，在18：00-次日7：00充電，功率為7kw，起始充電與起始電池電荷狀態(tài)分別服從均勻分布和正態(tài)分布。

私家車

私家車充電一次即可，充電時(shí)間為8：00-17：00，及下班回家后18：00-次日7：00，起始充電與起始電池電荷狀態(tài)分別服從均勻分布和正態(tài)分布。

2.2 充電樁需求量計(jì)算

在電動(dòng)汽車充電設(shè)施網(wǎng)合理規(guī)劃時(shí)，需要對城市發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，了解居民用電需求情況和未來可能增長量。根據(jù)上述分析結(jié)果可知：目前我國電動(dòng)汽車規(guī)模大、分布廣且數(shù)量多。因此對于充電樁而言其主要考慮的是用戶用電量與電網(wǎng)負(fù)荷之間關(guān)系如何;而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平提高以及人口老齡化程度加深等因素都會(huì)影響到電動(dòng)汽車使用人數(shù)，從而對電力系統(tǒng)的供需產(chǎn)生較大壓力，所以在規(guī)劃時(shí)應(yīng)考慮到這些因素并進(jìn)行分析計(jì)算。

2.3 地塊劃分

電動(dòng)汽車充電樁的選址，應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，在城市交通擁堵、道路資源有限和周邊環(huán)境良好的前提下選擇合適地點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃。對于建設(shè)區(qū)域內(nèi)無明顯綠化面積或占用耕地等問題?？紤]到城市規(guī)劃紅線范圍之內(nèi)要有足夠大車輛停放場地來滿足停車需求外還要盡量不占用地面積或者減少對土地及周圍居民生活影響程度;同時(shí)也不能破壞原有自然景觀風(fēng)貌，避免造成城市生態(tài)污染與噪聲污染、降低空氣質(zhì)量和改善居住環(huán)境的要求。

3、分析

隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，充電樁在城市中越來越受到重視，其需求量也逐漸增大，但由于分布不均、地域廣等特點(diǎn)導(dǎo)致對電網(wǎng)影響較大。目前我國大部分地區(qū)都建立了比較完善且統(tǒng)一規(guī)模的充電站。但是對于一些小區(qū)域和偏遠(yuǎn)山區(qū)而言其建設(shè)條件較差甚至無法滿足現(xiàn)有要求;同時(shí)隨著國家大力推廣新能源車使用范圍不斷擴(kuò)大以及電動(dòng)汽車數(shù)量逐年增加使得充電樁設(shè)施選址問題顯得尤為重要，如何合理規(guī)劃以及布局成為目前充電樁建設(shè)過程中急需解決的問題，希望能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車充電樁規(guī)劃設(shè)計(jì)提供一定的理論參考。

總結(jié)：電動(dòng)汽車充電樁網(wǎng)合理規(guī)劃研究是指根據(jù)城市電網(wǎng)的現(xiàn)狀，對建設(shè)中需要考慮的因素進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)方案以實(shí)現(xiàn)充電站與用戶之間友好互聯(lián)。目前我國大部分地區(qū)都在使用充電樁設(shè)施來解決公共停車場選址問題。但由于其分布不合理、管理不規(guī)范等原因?qū)е铝撕芏嗟胤經(jīng)]有充分利用資源和節(jié)約能源成本;同時(shí)也造成許多交通擁堵現(xiàn)象產(chǎn)生并且浪費(fèi)大量土地資源，增加城市運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用及環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，因此，解決充電樁網(wǎng)合理規(guī)劃問題，是電動(dòng)汽車快速發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉思，沈廣，胡金迪，葉承晉.一種利用剩余容量的電動(dòng)汽車充電站無功補(bǔ)償控制策略[J].浙江電力，2021，40（05）：14-19.

[2]于東民，楊超，蔣林洳，李濤永，嚴(yán)干貴，高鳳凱，劉華南.電動(dòng)汽車充電安全防護(hù)研究綜述[J/OL].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)：1-16[2021-06 -14].

[3].巨大商機(jī) 山東新建小區(qū)停車位 將全部配建電動(dòng)汽車充電設(shè)施[J].信息技術(shù)與信息化，2021（04）：9.

作者簡介：

戴榮杰，出生年月：19890416，籍貫：江蘇江陰，性別：男，民族：漢族，研究方向：電氣工程。

黃甜，出生年月：19850122，籍貫：江蘇南京，性別：女，民族：漢族，研究方向：電氣工程。