電動汽車充電站建設(shè)與運營的模式研究

劉鴻杰

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

關(guān)鍵詞：電動汽車；充電站建設(shè)；運營模式

中圖分類號： TM910.6 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）19-11-2

0 引言

近年來我國對于新能源汽車的發(fā)展十分的重視，尤其是對于電動汽車。電動汽車能夠有效的降低廢氣排放、提高國家能源安全，并推動智能電網(wǎng)的發(fā)展。而在電動汽車充電站發(fā)展初期，科學合理的建設(shè)方案和運營模式是非常重要的，這些直接決定了電動汽車充電站是否能夠持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，對整個電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國家能源戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)也會造成極大的影響。

1 電動汽車充電站的建設(shè)

電動汽車充電站的主要組成結(jié)構(gòu)就是三臺或以上電動汽車交流充電樁和非車載充電機，這些設(shè)備可以在充電過程中監(jiān)控充電機、動力蓄電池，并為電動汽車提供充電和更換電池的服務。充電站中有四個系統(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，具體可以細化為電力電池檢測、動力電池更換和動力電池維護[1]。充電站不僅需要給電動汽車提供電源，還要對整個充電站進行監(jiān)控，同時它需要行車道、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)計中必須考慮被充電車輛的停放和進出，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、存儲的設(shè)備和場所。

1.1 電動汽車充電站施工原則

在對充電站進行總體設(shè)計時，需要融合當?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)境保護的要求，對于周圍的消防、防排洪、交通等公用設(shè)施，應當充分進行利用。充電站的建設(shè)首先需要選擇合適的地點，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進行施工，同時科學合理的設(shè)計防排洪設(shè)施、電源進出線走廊、進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、地勢低洼和高溫或有劇烈運動的地方。

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[2]。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(shè)

1.3.1 監(jiān)控后臺建設(shè)

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(shè)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(luò)是連接系統(tǒng)內(nèi)所有計算機的主要網(wǎng)絡(luò)。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(shè)

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(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(shè)備有紅外報警器、監(jiān)控屏柜、攝像機等。

2 電動汽車充電站的運營模式

2.1 整車充電模式

目前有很大一部分國家都在研究電動汽車充電站的整車充電模式。這種模式將電動汽車的電池和車輛視為了一個整體，生產(chǎn)成本較低、容量較大，充電較快、壽命較長的電池產(chǎn)品是它規(guī)模化發(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行充電，它的充電時間一般為五到八個小時，較長的能夠達到十至二十個小時。雖然這種充電方式的時間較長，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)商務車和私家車等車輛。快速充電則是在電動汽車停車的二十分鐘到兩個小時內(nèi)，給其提供短時的充電服務，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]。而整個整車充電模式的運營需要政府部門、電動汽車制造商、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)支付一定的建站費用給建站企業(yè)來進行充電站的建設(shè)，完成充電站的建設(shè)之后，能源供給企業(yè)和充電站會在用戶來充電站對電動汽車充電時收取一定的費用來實現(xiàn)自身的盈利。刷卡是整車充電管理和繳費的主要形式，能源供給企業(yè)會給用戶提供統(tǒng)一的IC卡，電動汽車用戶只需要使用能源供給企業(yè)提供的IC卡就可以進行汽車的充電繳費了。目前為止電動汽車的充電電價還沒有統(tǒng)一的規(guī)定，一般按照其地區(qū)的商業(yè)用電其他類型進行費用收取。

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整體考慮，而是將它們分開進行考慮。這種模式的主要思路是用戶只需要購買汽車，電池的購買、充電和更換、管理等可以讓專門的電池租賃公司負責，這樣就可以為用戶的能源供給提供方便。利用各個電池更換站集中對標準化的電池進行充電是它主要的運營模式，在用戶需要能源供給時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、租賃和維護回收都在它的具體運營過程內(nèi)。在電池的租賃方面，需要能源供給企業(yè)進行電池的購買，然后向建站企業(yè)支付一定的建站費用用于電池更換站的建設(shè)，電動汽車用戶在完成汽車的購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。在電池的使用過程中難免會有容量不均衡的現(xiàn)象出現(xiàn)，所以充電站建設(shè)中需要設(shè)置檢測電池容量的設(shè)備，還有充放電維護的設(shè)備，一旦發(fā)現(xiàn)個別電動汽車的動力電池容量有了明顯下降，就需要利用設(shè)備進行容量檢測，對容量落后的電池進行多次充放電操作，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，可以通過電池租賃的方式對電池進行再回收，不僅可以對廢棄電池進行專業(yè)的處理，還可以使運營成本有效的降低，從而使系統(tǒng)綜合成本得到下降。

3 結(jié)語

電動汽車有著零污染、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。能源補給是保證電動汽車發(fā)展的重要前提，電動汽車充電站是電動汽車能源補給的基礎(chǔ)設(shè)施，只有電動汽車充電站擁有良好的建設(shè)和運營模式，才能有效的促進電動汽車的發(fā)展。

參 考 文 獻

[1] 周偉，施勇，楊帆，王文斌.電動汽車單相智能無損化充電系統(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.電動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.電動汽車充電站經(jīng)濟運行分析[J].電工技術(shù)學報，2013（02）.