電動汽車充電樁設施網合理規劃研究

戴榮杰 黃甜

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，人們對汽車消費需求日益增大，電動汽車作為一種新型交通工具，在交通出行過程中發揮著越來越重要作用。然而伴隨著城市建設與運營車輛數量激增和充電樁設施規模不斷擴大等問題產生并引發了諸多負面影響。本文通過對電動汽車充電樁設施網合理規劃進行研究和分析，并提出一些建議，希望能夠為我國電動汽車充電樁設施網合理規劃的發展起到積極促進的作用。

關鍵詞：電動汽車;充電設施網;規劃研究

1、充電設施計劃

充電樁規劃是指在政府補助和市場需求的基礎上，通過對現有設施進行優化整合，形成一種新型的運營模式。其目的在于建立一個合理、安全以及高效地充電體系。政府補貼主要包括稅收優惠政策及提供基礎設施配套資金支持等;而企業投入則有充電站建設成本與電價收入兩個部分組成;用戶收費也分為固定費用（即：公用停車場）和臨時性使用費兩種方式分別管理不同類型的充電設施，但在不同類型的充電設施上又表現出一定差異。電動汽車充電樁規劃的主要內容是對城市電網負荷預測，根據已有數據和分析，確定電動汽車充電站的數量、位置以及規模。建立數學模型。在構建出了基于線性加權求和計算方法后得到了一個非線性優化問題。通過求解得出最優解方案并進行比較驗證該算法是否可行有效;然后將其結果與常規線路充電樁規劃中所獲得的經驗作對比，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策略;最后通過計算驗證，得到的最優方案為其充電樁規劃提供了基礎數據支持。

1.1 電動汽車充電負荷預測

電動汽車充電負荷預測主要是指對電動汽車用電需求、時間分布和未來發展情況進行分析，并通過數學模型計算出其功率平衡的方法。估算電網負荷時應考慮以下幾個因素：電池容量。在確定了蓄電池電量與預期發電量后，接下來就要根據實際充放電量估計當前需要多少鉛酸鋰離子動力能源作為充電電源;同時還應該了解電動汽車用電設備對電能使用效率及排放水平等方面是否有影響并進行分析預測，以便進行電動汽車用電負荷預測，為電池規劃充電及分布式換流器提供數據支持。電網建設。隨著我國城市化進程的不斷加快，城市電力供應量也在迅速增加;同時隨著車輛數量和行駛里程增多、交通堵塞等問題日益突出且對環境造成了一定影響等因素導致電網緊張甚至是供不應求狀態出現;電動汽車充電樁的建立，能夠有效解決城市交通擁擠問題，同時也能為用戶提供優質、便捷且環保便利出行方式。

1.2 充電樁選址

在電動汽車充電時，為了方便、安全的進行選址，需要考慮以下幾個方面：城市邊緣區。因為當地交通的影響和居民生活水平所限會出現大量機動車行駛駛入城郊或市區內無車位可停放問題。因此在規劃建設過程中應該綜合分析城市規劃區內可能存在車輛停靠位置及停車條件等因素;停車場選址地點與道路狀況相匹配原則的要求，應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;停車場選址應盡可能在交通流量和公交線路最密集的地點;同時，應盡量將車輛停靠距離控制在一個平面上，以減少不必要的時間消耗;針對城市電網建設存在問題提出相應解決措施：首先應對電動汽車充電站分布合理化、集中式接入配電系統和智能調度管理;其次，應將配電網規劃和運營管理分開，并在城市電力負荷高峰時段優先接入充電樁;最后提出相應的電動汽車充電方式、停車場選址及智能調度策略。

1.3 充電樁定量

充電樁在建設過程中，需要考慮到以下幾個方面：電動汽車的電池壽命，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運行。同時還應避免因電池老化而造成電能質量下降;電費支出等因素對電動車電量消耗有著直接影響;充電樁是為用戶提供充電服務、提高電力供應能力以及減少能源浪費的一種重要形式，在建設過程中需要考慮到這些問題：建立健全相關法律法規體系和政策制度;加強充電樁管理，提高服務質量;建立健全電動汽車產業發展規劃。

2、充電樁選址定容方案

2.1 電動汽車負荷計算

公交車

公交車的負荷計算是以目前電池技術和充電裝置為基礎，根據電動汽車設計中的相關參數，通過建立數學模型，對電動車輛進行功率密度估算。在一般情況下，公交車續航里程約為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分別服從均勻分布和正態分布。

出租車

在一般情況下，出租車續航里程約為300km，每天充電兩次，功率為40kw，電池容量80kw。充電時間一般是在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分別服從均勻分布和正態分布。

公務車和物流、環衛車

在一般情況下公務車和物流、環衛車每天充電一次，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分別服從均勻分布和正態分布。

私家車

私家車充電一次即可，充電時間為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分別服從均勻分布和正態分布。

2.2 充電樁需求量計算

在電動汽車充電設施網合理規劃時，需要對城市發展的現狀進行分析，了解居民用電需求情況和未來可能增長量。根據上述分析結果可知：目前我國電動汽車規模大、分布廣且數量多。因此對于充電樁而言其主要考慮的是用戶用電量與電網負荷之間關系如何;而隨著社會經濟水平提高以及人口老齡化程度加深等因素都會影響到電動汽車使用人數，從而對電力系統的供需產生較大壓力，所以在規劃時應考慮到這些因素并進行分析計算。

2.3 地塊劃分

電動汽車充電樁的選址，應該根據當地實際情況，在城市交通擁堵、道路資源有限和周邊環境良好的前提下選擇合適地點進行規劃。對于建設區域內無明顯綠化面積或占用耕地等問題。考慮到城市規劃紅線范圍之內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;同時也不能破壞原有自然景觀風貌，避免造成城市生態污染與噪聲污染、降低空氣質量和改善居住環境的要求。

3、分析

隨著電動汽車的發展，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、地域廣等特點導致對電網影響較大。目前我國大部分地區都建立了比較完善且統一規模的充電站。但是對于一些小區域和偏遠山區而言其建設條件較差甚至無法滿足現有要求;同時隨著國家大力推廣新能源車使用范圍不斷擴大以及電動汽車數量逐年增加使得充電樁設施選址問題顯得尤為重要，如何合理規劃以及布局成為目前充電樁建設過程中急需解決的問題，希望能夠為電動汽車充電樁規劃設計提供一定的理論參考。

總結：電動汽車充電樁網合理規劃研究是指根據城市電網的現狀，對建設中需要考慮的因素進行分析，并提出相應方案以實現充電站與用戶之間友好互聯。目前我國大部分地區都在使用充電樁設施來解決公共停車場選址問題。但由于其分布不合理、管理不規范等原因導致了很多地方沒有充分利用資源和節約能源成本;同時也造成許多交通擁堵現象產生并且浪費大量土地資源，增加城市運營維護費用及環境污染問題日益嚴重，因此，解決充電樁網合理規劃問題，是電動汽車快速發展的必然趨勢。

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[3].巨大商機 山東新建小區停車位 將全部配建電動汽車充電設施[J].信息技術與信息化，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。