電動汽車充換電設施建設中的相關問題分析

劉劍峰

國網江蘇省電力有限公司蘇州市吳江區供電分公司 江蘇 蘇州 215200

前言

隨著全國能源危機以及環境問題的日益嚴重，各國都在積極尋找節能減排的方法。電動汽車的應用無疑是實現無碳經濟的重要手段。而隨著電動汽車的不斷發展，充換電設施建設也需要不斷規模化和智能化。

1 電動汽車的充電方式

電動汽車充換電的原則是快充主導、兼顧慢充、引導換電、經濟實用，目前電動汽車的

充電方式主要有三種。

（1）整車快充。整車快充采用直流充電，電壓為400～750V，充電電流為150～400A，充電時間為20min左右。整車快充的優點是充電時間短、方便快捷，幾分鐘就可以充電至原容量的70-80%；缺點是直流電流大，對電網運行質量影響較大，不能深度充電，影響電池壽命。

（2）整車慢充。整車慢充通過充電樁充電，將其連接至車載充電機，采用交流充電，電壓為220V，充電功率為5～10kW，充電電流為10～15A。其優點是對電網影響較小，同時降低了電動汽車的充放電次數，可以延長電池的壽命。缺點是充電時間較長，一般為5～8h。

（3）整車換電。整車換電是將車載電池在換電站直接卸下，換上充滿電的電池，然后由換電站對電量較低的電池進行集中充電。其優點是換電流程較短，一般為5～10min，同時租賃電池的方式將低了初次購買汽車的成本，車載電池還可以進行統一維護，延長了其使用壽命。另外，還可以通過調整充電時間，在電力負荷低谷進行充電。缺點是成本高，同時電池和充電接口都需要進行標準化設計[1]。

2 電動汽車充換電設施建設原則

目前我國的電動汽車及其相關產業還處于發展的初級階段，在充換電設施建設中要以培育電動汽車的使用習慣為目的，在科學合理、經濟實用的前提下合理建設充換電設施。

（1）統籌規劃。在電動汽車充換電設施建設過程中政府要發揮主導作用，在滿足電動車產業發展和充換電要求的基礎上，保持與產業發展、城鄉建設、交通干線、電網發展等相關規劃的統一協調。將電動汽車充換電設施納入城市整體規劃和建設中，進行合理布局，確保充換電設施的規劃化、智能化以及網絡化。

（2）適度超前。在進行電動汽車充換電設施建設時要注重其基礎性作用，并考慮其發展趨勢、推廣數量、車輛類型以及其運行區域等多種因素，在布局時要適度超前，科學合理地布局充換電設施的建設類型、規模、位置，同時考慮市場的引導作用，以滿足市場的需求，并不斷培養新的市場。

（3）統一標準。電動汽車充換電設施建設中要制定統一的技術規范，嚴格市場準入機制，將市場化的經營理念引入其中，完善價格體系，做到政府對充換電設施的規范管理。另外，政府可以通過建設補貼，獎勵資金，以及誰建設誰運營的方式來吸引多方投資，形成良性的管理和回報機制[2]。

3 電動汽車充換電設施建設規劃思路研究

（1）充換電設施的比例分析。收集區域內電動汽車內不同充電模式的充電特點，包括了充電功率、充電情況等等，然后根據充電起始時刻、充電行為規律、日行駛里程數等因素通過仿真計算出整車快充、整車慢充以及整車換電三種不同充電模式在一定規模下的充電負荷曲線。最后根據曲線所反映的一天內最大在線的充電汽車數量等參數，得出不同充換電設施的所需數量以及比例。

（2）電動汽車保有量計算。首先要分析全國汽車保有量的歷史數據，分析人口與公路里程、人均發電、汽車產量、人均粗鋼、客運量等一系列因素對汽車保有量的影響情況，在此基礎上，通過人工智能預測出未來的全國汽車保有量，然后對目標區域的汽車保有量進行預測。根據發改委對電動汽車的規劃，預測出未來全國的電動汽車保有量，并考慮國家政策、技術發展等各種因素來計算出目標區域內未來電動汽車的保有量。

（3）不同類型充換電設施的數量計算。在目標區域內電動汽車未來保有量的基礎上，確定不同類型電動汽車的保有量。根據不同類型電動汽車對充電樁的需求，計算出目標區域內充電樁的數量。然后根據前面分析所得的充換電設施比例，計算出不同充電設施，即充電站以及換電站的數量。

（4）建立充換電設施規劃模型。首先是充電樁的布置。目標區域內充電樁的規劃要考慮其不同行政區域內的GDP，按照其占總體GDP的比例來進行分配；再按照商業區、工業區、居民區三種形式，進行充電樁的再分配；然后再根據小區分布、面積、規劃需求等進行最終分配。

其次是充電站和換電站的規劃。以目標區域充電站及換電站的總數為基礎，綜合考慮電動汽車負荷的時空分布、充電設施的服務半徑、建設及運行成本、用戶的充電行為等因素，同時滿足用戶充電需求與電網運行需求，實現充換電設施建設投資、網損及電壓的波動都達到最低，以此建立多目標的數學模型，選擇充電站和換電站的建設地點，然后根據建設地點的交通流量確定充換電設施的容量，最終實現定址定容。

4 結束語

充換電設施已經成為電動汽車發展的重要基礎保障，是推廣和普及電動汽車的前提。在進行充換電設施建設時根據不同的建設目標，可以選擇不同的數學模型，例如經濟型、時間型、空間型等等。總之，在進行電動汽車充換電設施建設時需要綜合考慮電動汽車類型、數量、用戶的充電習慣、電網影響以及交通流量等多種因素。