小區(qū)電動汽車充電設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀與改進(jìn)措施

■國網(wǎng)浙江省電力有限公司杭州市富陽區(qū)供電公司 楊志超 呂 捷 楊千慧

全球能源危機(jī)日益增長，環(huán)境問題逐漸嚴(yán)峻，世界各國都在加快發(fā)展綠色可再生能源系統(tǒng)，中國于2020年提出“3060”目標(biāo)。交通出行的電能替代是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的有效途徑，隨著國家對電動汽車行業(yè)發(fā)展的大力推廣及補(bǔ)貼、螺旋增長的國際油價等，傳統(tǒng)的消費(fèi)者購車偏好逐漸發(fā)生改變，電動汽車規(guī)模日益擴(kuò)大，電動車主們對充電基礎(chǔ)設(shè)施的需求也急劇增加。然而，商業(yè)綜合體內(nèi)充電時間短的大功率超級充電樁數(shù)量有限，更多的電動車主還是更青睞于回家充電。同時政府鼓勵在社區(qū)中增加新能源汽車停車位，加裝公用充電樁以及進(jìn)行電網(wǎng)增容，通過建立服務(wù)便利的充換電網(wǎng)絡(luò)，增加個人對于電動汽車的接受度，促使居民選擇更加低碳的出行方式[1]。基于此，本文對小區(qū)居民電動汽車充電（CEVC，community electric vehicle charging）的管理模式與營銷對策進(jìn)行研究，探索如何保證電動汽車車主充電滿意度的同時，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷曲線削峰填谷，降低電網(wǎng)設(shè)備投資，同時保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

CEVC存在的問題

結(jié)合CEVC的基本情況，對CEVC的相關(guān)問題進(jìn)行研究，為后續(xù)電網(wǎng)對策的合理實(shí)施提供幫助，完善電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以滿足爆發(fā)式增長的小區(qū)電動汽車需求。

老舊小區(qū)充電設(shè)施難以配置

城鎮(zhèn)老舊小區(qū)建成年代久，由于原有設(shè)計施工標(biāo)準(zhǔn)相對較低、維修養(yǎng)護(hù)責(zé)任不到位等因素，普遍存在許多突出問題。（1）城鎮(zhèn)老舊小區(qū)普遍容積率低而建筑密度大，內(nèi)部接電無管廊或通道受阻，電力等市政基礎(chǔ)設(shè)施管網(wǎng)破損，車主缺乏在停車位建設(shè)充電樁的條件，且CEVC負(fù)荷需求大，原有配變承載能力難以滿足，無法實(shí)現(xiàn)“家門口”充電。（2）作為僅能滿足部分居民需要的充電設(shè)施，發(fā)動居民形成建設(shè)共識難度較大。（3）由于新能源汽車的配套設(shè)施屬于新增需求，獲得小區(qū)物業(yè)或居委會配合難。

充電高峰加劇電網(wǎng)承載困難

電動汽車充電不僅會影響配電網(wǎng)的負(fù)荷平衡，而且受電動汽車充電規(guī)律影響，電動汽車車主充電時間多重疊在用電高峰時段，這樣的充電行為會導(dǎo)致電網(wǎng)峰谷差增大，使電力系統(tǒng)過載，電網(wǎng)效率降低，加重配電網(wǎng)負(fù)擔(dān)[2]。充電高峰電網(wǎng)承載困難具體體現(xiàn)在兩方面：（1）普通充電樁的功率在7 kW左右，且瞬間充電電流很強(qiáng)，很多小區(qū)特別是城鎮(zhèn)老舊小區(qū)供電設(shè)施承壓不夠；（2）隨著電動汽車的爆發(fā)式增長，大規(guī)模負(fù)荷逐步接入電網(wǎng)，將進(jìn)一步增大電網(wǎng)峰谷差，對電力系統(tǒng)帶來巨大沖擊。

基于政企聯(lián)動的CEVC的改進(jìn)措施

基于CEVC基本情況及相應(yīng)問題的研究，結(jié)合電網(wǎng)配置的相應(yīng)需求，配合政府老舊小區(qū)改造，通過管理方法和技術(shù)手段對CEVC對策進(jìn)行研究，完善小區(qū)電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以滿足小區(qū)電動汽車需求，同時保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

開展負(fù)荷預(yù)測，提前管控

通過政企聯(lián)動做好負(fù)荷預(yù)測，小區(qū)充電設(shè)施建設(shè)應(yīng)考慮三方面規(guī)劃需求。（1）可采用電動化率法、回歸分析法等，結(jié)合片區(qū)過去幾年電動汽車增長率進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測；（2）采取需求調(diào)研方式，通過政府、居委會、供電公司等主體渠道，對小區(qū)電動汽車充電需求進(jìn)行調(diào)研，結(jié)合購車需求等了解小區(qū)電動汽車充電需求；（3）通過大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，獲取并預(yù)測小區(qū)外來車輛等臨時性CEVC需求。結(jié)合上述三方面進(jìn)行CEVC負(fù)荷預(yù)測，完善小區(qū)充電樁建設(shè)規(guī)劃，以滿足未來3～5年CEVC負(fù)荷需求。

完善電網(wǎng)布點(diǎn)，可靠供電

合理選擇已有配變。通過政府老舊小區(qū)改造，協(xié)調(diào)解決內(nèi)部接電無管廊或通道受阻等困難，對周邊電力供應(yīng)充足的小區(qū)，確定已有配變接入的最優(yōu)方案。具體做法為：通過查看小區(qū)供電線路及配變負(fù)荷等情況，分析小區(qū)周邊供電線路及配變的負(fù)載率、高峰時段負(fù)荷，排除負(fù)載率高的已有配變，選擇合適配變進(jìn)行接入。同時合理設(shè)置配變接入通道及電纜敷設(shè)方式，避開或繞越水管等易受潮部位、人防通道等特殊位置。

優(yōu)化布點(diǎn)新上配變。通過政府老舊小區(qū)改造，對小區(qū)周邊配變進(jìn)行增容布點(diǎn)，明確小區(qū)新上配變位置及供電路徑。（1）圍繞CEVC用電需求開展建設(shè)。增容布點(diǎn)須考慮滿足未來5年CEVC需求，優(yōu)先開展現(xiàn)有電網(wǎng)無法滿足充電需求的小區(qū)。（2）優(yōu)化選址及通道設(shè)置。配變選擇須充分考慮線路負(fù)載率及接電便利性，解決河道等特殊地段供電難問題，結(jié)合供電需求、通道可行性等確定最優(yōu)供電路徑。

加強(qiáng)需求側(cè)管理，有序充電

通過負(fù)荷控制方式，限制高峰時期電動汽車充電設(shè)施功率，避免公變高峰時段超容過載，降低線路及配變負(fù)載率，保障電網(wǎng)供電安全。是豐富居民充電時段，加大居民峰谷價差，利用主從博弈等技術(shù)手段制定實(shí)際有效的經(jīng)濟(jì)措施，引導(dǎo)用戶有序充電，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷。利用電動汽車儲能屬性，在充分考慮充電費(fèi)用、電池電量損失、電池壽命損耗等成本后，制定電動汽車電網(wǎng)上網(wǎng)機(jī)制，引導(dǎo)用戶通過V2G模式在電網(wǎng)高峰時向電網(wǎng)送電，緩解電網(wǎng)高峰負(fù)荷壓力。

加強(qiáng)需求側(cè)響應(yīng)，網(wǎng)荷互動

基于分時電價及實(shí)時電價的峰谷價差，通過帕累托均衡確定電動汽車充電舒適性與經(jīng)濟(jì)性的多目標(biāo)最優(yōu)組合，采用啟發(fā)式算法制定電動汽車充電時間，通過需求側(cè)響應(yīng)實(shí)現(xiàn)小區(qū)電動汽車網(wǎng)荷互動。具體做法為：在綜合考慮用戶的充電需求和電網(wǎng)負(fù)荷水平的基礎(chǔ)上，以CEVC的舒適性、經(jīng)濟(jì)性，電網(wǎng)削峰填谷為目標(biāo)，以用戶用電需求、電動汽車充電價格及電網(wǎng)配變承載能力為制約條件，建立CEVC的多目標(biāo)優(yōu)化問題，通過遺傳算法等啟發(fā)式算法進(jìn)行求解，明確電動汽車充電時間及功率，由用戶自主響應(yīng)降低電網(wǎng)設(shè)備投入成本和電動汽車用戶的充電成本，并有效實(shí)現(xiàn)充電負(fù)荷削峰填谷。

關(guān)注老舊小區(qū)，快速響應(yīng)

根據(jù)國家發(fā)展改革委等部門《關(guān)于進(jìn)一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實(shí)施意見》，結(jié)合城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造及城市居住社區(qū)建設(shè)補(bǔ)短板行動，因地制宜推進(jìn)既有居住社區(qū)充電設(shè)施建設(shè)，為用戶充電創(chuàng)造條件。（1）落實(shí)設(shè)施用地。在征得居民同意且不違反規(guī)劃的前提下，允許利用小區(qū)及周邊存量土地資源，配建一定比例的公共充電車位，建立充電車位分時共享機(jī)制，政企聯(lián)動多渠道落實(shí)設(shè)施用地；（2）鼓勵統(tǒng)建統(tǒng)營。鼓勵充電運(yùn)營企業(yè)或居住社區(qū)管理單位接受業(yè)主委托，開展居住社區(qū)充電樁“統(tǒng)建統(tǒng)營”，鼓勵“臨近車位共享”“多車一樁”等新模式；（3）促進(jìn)規(guī)劃統(tǒng)籌。電動汽車充電設(shè)施的專項規(guī)劃應(yīng)充分利用線上線下手段，主動與城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造計劃有效對接，同步推進(jìn)實(shí)施。

總結(jié)

本文結(jié)合電動汽車大規(guī)模接入的基本情況，分析了電動汽車配套設(shè)施建設(shè)中存在的困難，并從電網(wǎng)的實(shí)際出發(fā)，從電動汽車負(fù)荷預(yù)測、電網(wǎng)配套及布點(diǎn)、需求側(cè)管理、網(wǎng)荷互動以及老舊小區(qū)設(shè)施落實(shí)5個方面提出相應(yīng)對策，在保證電動汽車車主充電可靠性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性的前提下，確保經(jīng)過合理的電力營銷對策，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電力曲線削峰填谷，保障電網(wǎng)安全可靠。