集約共享型有序充電網絡布局方案

黃威，丁海華，沈愷，俞卓言

(國網湖州供電公司，浙江 湖州 313000)

隨著居民用戶申請充電樁接入需求急速增長，電力企業為了滿足住宅小區居民充電樁接入需要投入大量的資源。電動汽車充電樁規劃布局是否合理、運營是否得當、是否能夠實現盈利，以及維護管理體系是否足夠完善，這些因素都在很大程度上影響著電動汽車的安全性、便利性和普及性。本文以現狀網絡布局配套情況為基礎，以充電樁負荷實測數據為依據，研究集約共享型有序充電網絡布局方案，以為科學開展充電樁網絡布局和有序引導用戶使用提供參考。

1 集約共享型有序充電網絡定義

1.1 集約含義

集約化可理解為“集合要素優勢、節約生產成本、提高單位效益”的方式。集約化指在社會經濟活動中，同一經濟范圍內，通過經營要素質量的提高、要素含量的增加、要素投入的集中以及要素組合方式的調整來增進效益的經營方式。集約是指集中利用公共資源，更合理的使用，提高資源的利用效率。集中建設充電樁配套設施，包括電力設施、通道資源、停車位、充電樁等，從而降低建設投資和資源投入。

1.2 共享含義

共享是從排他性使用，轉變為共同分享使用。共享經濟是指擁有閑置資源的機構或個人，將資源使用權有償讓渡給他人，讓渡者獲取回報，分享者通過分享他人的閑置資源創造價值。共享經濟概念下的閑置資源可以理解為：該資源原本為個人或組織自身使用，在沒有處于使用狀態或被占用的狀態時，即為閑置資源。

充電樁的共享模式是指基于不特定人且充電樁使用權暫時轉移，并且以獲得一定收益為主要目標的一種經濟模式。住宅小區共享型有序充電模式分為2種：一種是快充共享，即住宅小區的公共車位安裝快充樁共享給不特定人使用，獲取收益；一種是慢充共享，即個人的固定車位安裝慢充樁共享給不特定人使用，獲取收益[1-2]。共享充電樁特點如表1所示。

表1 共享充電樁特點

充電樁分為普通充電樁(慢充樁)和快充樁。

普通充電樁(慢充樁)，充電功率為7～12 kW，380 V供電。交流充電模式，充電時間需要4～8 h。個人充電樁普遍使用此類充電樁。

快充樁，充電功率為30 kW以上，10 kV供電。直流充電模式，一般1～2 h就可以為電動汽車充電80%～100%。公共充電站普遍使用此類充電樁，為不特定電動汽車用戶提供充電服務。

1.3 有序含義

有序是指物質的系統結構或運動是確定的、有規則的。電動汽車有序充電是指根據電網的運行狀態，以經濟性最優或對電網影響最小為目標，綜合考慮電池性能約束與用戶充電需求，協調電動汽車的充電過程，控制的手段為充電時間和充電功率的大小。

(1)無序充電模式下，用戶將電動汽車連接到充電樁,以額定充電功率進行充電，直至充滿電才斷開充電連接。

(2)有序充電模式下，當電動汽車駛入小區充電站進行充電時，車載充電機連接交流充電樁，電池能量管理系統選擇相應充電模式對電動汽車進行充電，并通過網絡協議與小區充電站進行信息交互。小區充電站管理人員利用車載能量管理系統控制優化每輛電動汽車的充電功率，從而實現整個小區充電站的有序充電過程[3-4]。

2 住宅小區充電樁集約建設方案

2.1 新建住宅充電樁集約建設方案

根據湖州市人民政府辦公室關于印發《湖州市促進電動汽車充電基礎設施建設運營辦法(暫行)的通知》(湖政辦發〔2016〕68號)要求：新建住宅配建停車位應100%預留充電設施建設安裝條件，充電樁供電設施已經在前期同步規劃，因此無需再重新考慮新建住宅的充電樁集約建設方案。

2.2 老舊住宅充電樁集約建設方案

對于老舊住宅，受制于車位產權、管線走廊、物業管理等諸多因素影響，充電樁用電難矛盾與日俱增，零星充電樁配套設施建設無法滿足大部分用戶的充電樁報裝需求。物業及業委會配合度不高，部分物業或業委會對安裝充電樁及配套施工等工作不配合，導致充電樁報裝或配套工程無法實施。

因此，建議推行老舊小區充電樁“整體加裝方案”：①政府、物業、電力三方聯動，電力公司主動對接物業、社區、街道，聯合排查老舊小區充電樁報裝需求；由小區物業或業委會提出小區充電樁配套設施整體加裝申請；②配套設施標準化設計、施工，編制老舊小區充電樁供電配套建設典型設計及施工方案，采用表箱掛墻式安裝方式，同步設置單、三相表箱，降低施工難度及資金投入，滿足各類充電樁安全需求；③成立改造施工管理專班，集中管理充電樁配套設計、物資、施工等資源。

2.3 住宅小區充電樁共享使用方案

2.3.1 新建住宅充電樁共享使用方案

根據國務院辦公廳關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見(國辦發〔2015〕73號)，新建住宅配建停車場需確保100%建設充電設施或預留建設安裝條件。因此，新建住宅中的充電設施可以完全滿足業主需求。

購買電動汽車時，電動汽車企業會免費附贈慢充樁，供電公司免費安裝充電樁，同時對于住宅小區中的個人充電用戶，充電樁按照居民電費收取。若無相關優惠措施，對于有充裕停車位的新建住宅小區居民，若使用電動汽車，必將安裝慢沖樁。

對于新建住宅，可考慮多人共享充電樁，輪流利用充電樁車位充電，多戶業主共同向電力公司申請一個充電樁，考慮其節約的配套接入成本，由電力公司和政府對其進行補貼，共用同一充電樁的業主越多，補貼力度也越大。

2.3.2 老舊住宅充電樁共享策略

老舊小區由于固定停車位緊張，供電設施預留不足等原因安裝私人充電樁存在困難。因此，對于老舊小區，考慮共享充電樁應最大程度滿足小區居民充電需求。

電力公司牽頭完成老舊小區充電樁“整體加裝”工作，用戶充電時繳納充電服務費，充電服務費用于支付停車位費用支出、電力公司成本以及日常管理費用。為了提高充電樁的利用效率，避免業主霸占充電樁，可考慮采用智能充電樁，對于長時間占用充電車位的，提高充電單價。

為方便日常管理，電力公司可與物業公司簽訂合作協議，充電服務費與物業公司分成，物業公司協助開展充電次序維護等日常管理工作。

3 集約共享型有序充電網絡布局方案

3.1 新建住宅集約共享型有序充電網絡布局方案

對于新建住宅，考慮到車位配比以及充電設施預留條件，可考慮多人共享充電樁，輪流利用充電樁車位充電，多戶業主共同向電力公司申請一個充電樁，考慮其節約的配套接入成本，由電力公司和政府對其進行補貼，共用同一充電樁的業主越多，補貼力度也越大。

3.2 老舊住宅集約共享型有序充電網絡布局方案

電力部門主動對接物業、社區、街道，聯合排查老舊小區充電樁報裝需求，統一集中安裝充電樁滿足充電需求。同時，通過共享化管理，提高充電樁的利用率和經濟效益，并安裝利用電動汽車智能充電控制器對小區電動車進行多級排序，實現充電效果綜合最優。

4 電動汽車能源調節效益分析

電動汽車本身可成為規?？捎^且經濟高效的儲能資源。若不對電動汽車充放電模式進行管理或引導，電動汽車充電負荷非但無法幫助可再生能源發電并網消納，反而會導致電力系統調峰壓力增加，進而加劇可再生能源棄電問題。但電動汽車可通過有序充電等方式直接或間接參與電力系統儲能運行，實現與固定儲能相同或相似的功能。有序充電能以較低的成本實現電動汽車儲電容量與大規模可再生能源協同，助力電網吸納風能和太陽能。

目前,充電樁普遍存在著利用率低，投資效益差，對電網運行造成負擔等問題。通過充電樁集約共享，可以優化充電樁網絡布局，降低全社會投入，提高設備利用效率。此外，老舊小區受制于車位產權、管線走廊、物業管理等諸多因素影響，充電樁用電難問題與日俱增，通過共享充電樁，可以用較少的車位和充電樁數量滿足電動汽車用戶的充電需求。

預計到2030年，我國風電、光伏發電裝機將分別達到10億kWh和11億kWh，風電和光伏發電日均發電量將達到99.5億kWh。按照2030年全國電動汽車保有量達到8 000萬輛的預測，電動汽車每年充電需求將達到4 100億kWh，理論儲能容量達到7億kWh/55億kWh，其功率儲能容量約為目前抽水蓄能裝機總量的27倍。僅電動汽車的有效儲能容量就可滿足49%波動性可再生能源日發電量的存儲。

大量隨機性電動汽車充電負荷的接入可能會對電網安全經濟運行等方面產生不利影響。但作為分布式儲能，通過對電動汽車充放電功率的合理引導和調度，可實現向電力系統提供調頻、調峰及能量型調節服務，從而提高電力系統對波動性可再生能源的利用水平。

5 集約共享有序充電樁的可推廣性

集約共享有序充電樁具有良好的可推廣性。老舊小區受制于車位產權、管線走廊、物業管理等諸多因素影響，充電樁用電難矛盾突出。物業及業委會配合度不高，導致充電樁報裝或配套工程無法實施。通過推行老舊小區充電樁“整體加裝方案”，實現充電樁的集約建設，從費用角度，集約充電網絡可以極大降低供電公司的投入，集約布置具有良好的經濟性。從施工難度考慮，若集約布置，每個小區僅需設置3～5個接入點，可以極大降低接入的工程量以及接入工程的施工難度，方便充電樁快速并網，提高用戶滿意度。

老舊小區由于固定停車位緊張、供電設施預留不足等原因安裝私人充電樁存在困難，供電公司牽頭完成老舊小區充電樁“整體加裝”工作后，通過共享充電樁，提高了充電樁的利用效率。另外，可考慮安裝智能充電樁，對于長時間占用充電車位的電動汽車在下次充電時需繳納車位占用費，以此提高車位的共享效率。

利用電動汽車智能充電控制器對小區需充電的電動汽車進行多級排序，實現充電效果綜合最優。

6 結語

(1)綜合車位配置、充電樁接入供電設施預留條件，未來新建商品房住宅小區均具有建設充電樁的良好條件；老舊住宅小區由于車位規劃少，供電配套設施也未預留，不具備充電樁接入條件，部分具有改造條件的老舊住宅小區，按照車位、供電設施改造條件，可以建設一定數量的充電樁。

(2)新建住宅共享充電樁可具備經濟性，老舊住宅小區改造可考慮共享充電樁。新建住宅小區共享充電樁比率配置越高，相同數量充電樁可滿足住宅小區電動汽車的充電量也越大。

(3)推進集約共享型有序充電網絡布局，提高充電樁利用效率。對于新建住宅，考慮到車位配比以及充電設施預留條件，可考慮多人共享充電樁，輪流利用充電樁車位充電，多戶業主共同向電力公司申請一個充電樁，考慮其節約的配套接入成本，由電力公司和政府對其進行補貼，共用同一充電樁的業主越多，補貼力度也越大。

(4)由電力公司對全市充電樁統一管理。適當補貼新建住宅小區共享充電樁，提高充電樁使用效率。老舊住宅小區以滿足充電需求為主，因此改造時可考慮共享充電樁。

(5)有序充電，形成動態管理。利用電池能量管理系統選擇相應充電模式對電動汽車進行充電，管理人員利用車載能量管理系統控制優化每輛電動汽車的充電功率，實現整個小區充電站的有序充電過程，達到充電效果綜合最優。