城市電動汽車充電設施規劃方法淺析

趙海敬　馮慈航

摘 要：通過分析我國電動汽車充電設施現狀，找出存在的關鍵問題并提出相關建議。最后以廣西柳州市電動汽車充電設施規劃為例進行分析，為促進我國電動汽車產業的健康發展提供借鑒意義。

關鍵詞：電動汽車;充電設施;規劃

0 引言

隨著經濟社會的快速發展，全球環境治理和能源危機問題已成為人們關注的焦點，新能源交通方式也得到很多國家的高度重視，電動汽車作為新能源汽車之一，也開始進入人們的日常生活。我國在“十五”期間就確立混合動力、純電動和燃料汽車為“三縱”，多能源動力總成控制系統、驅動電機及其控制系統、鋰離子電池和其管理系統為“三橫”的產業發展布局，這不僅僅祭奠了電動汽車和核心零部件的發展格局，還促進我國在電動汽車技術方面有更深入的研究。

雖然電動汽車的發展前景是美好的，但由于其電池、充電基礎設施等方面的羸弱，限制了電動汽車的進一步發展，因此需要建設電動汽車充電站來解決這一問題。

蓄電池的充電設備對于電動汽車來說是關鍵的，它分為車載充電裝置和非車載充電裝置，車載充電裝置即安裝在電動汽車上，采用地面上的交流電網及在車上的電源來對電池組進行充電的裝置，而非車載充電裝置，即在地面上的充電裝置[1]。

在現在的新能源汽車發展階段中，普遍存在的充電模式大多數為非車載充電裝置。電動汽車使用者了選擇到固定地點的充電站或充站樁為汽車的電池進行直接充電。為此，構建一個不僅可以滿足電動車使用者的充電消費系統，又能方便進行信息采集的平臺就顯得至關重要了。科學合理的規劃一個電動汽車充電站，為打造成一個充電格局網絡布局而努力，為電動汽車車主帶來便利，提高充電站的服務能力。

1 我國電動汽車充電站現狀分析

根據國家電網相關的數據顯示，到目前為止，我國已經建成2.6萬個電動汽車充電樁，但遺憾的是，其使用率卻較低，我國政府還未出臺相關的直流電接口和通訊協議標準。為加快電動汽車充電基礎設施建設，2015年9月29日國務院辦公廳印發并實施《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》，到2020年，中國將實現國民擁有近500萬輛左右的新能源汽車，同時我國也將基本建成適度超前、車樁相隨、智能高效的充電基礎設施體系;并配備較完善的標準規范和市場監管體系，形成開放、有序的充電服務市場。

1.1 發達城市充電站發展現狀分析

在推進落實充電網絡建設中，京滬沖在前端。北京市電力公司2016年計劃建設14座高速公路快充站，5 880個城市充電樁，將打造一個服務半徑為五公里的市中心電動汽車充電網絡，并建成公共充電網絡服務體系，使用快速直流充電法，車輛快速充電30分鐘后，能持續行駛近百公里。

上海提出年底前建設超1 000個新能源汽車分時租賃服務網點，超3 000輛純電動汽車和超5 000個的充電樁，同樣在中心區域及示范區域建設公共快速直流電充電網絡，到時候附近的新能源汽車充滿百分之八十的電源僅僅需要20分鐘左右[2]。

天津作為工業城市，由于用地資源較為緊張，可建設相關的充電樁來滿足需求。將建設7 000個電動汽車充電樁和70個充電站，它們都是優先利用出租車，公交車，環衛車等電動車輛的固有地方，缺少的由市政府規劃提供場地[3]，部分城市的充電設施現狀如表1所示。

1.2 中小城市充電站發展現狀分析

在中小城市，對于新能源汽車還未被廣大消費者所接受，要加強新能源汽車的宣傳力度，最好的方法就是完善充電基礎設施，讓用戶體會到使用電動汽車的便捷，才能更好的促進新能源汽車的發展，在這個過渡過程中，充電樁就起了一個過渡作用，它不會像充電站一樣需要大面積的土地，多個充電設施，在一個片區內，簡單的幾個充電樁就可以滿足電動車車主的充電需求，避免了供過于求，造成資源上、土地上、人力上的浪費，既有利于用戶的方便使用，有促進了對新能源汽車的接受程度。

2 城市電動汽車充電基礎設施存在的問題

現階段，新能源汽車社會配套體系不完善，特別是充電樁、充電站等基礎建設相對滯后，使充電不便，導致電動汽車產業化和市場化發展受到制約。此外，充電基礎設施在續航里程、配建標準等方面也存在很多問題，亟待解決。

2.1 規劃技術層面的欠缺

電動汽車充電基礎設施的規劃布局，目前還沒有完善的、成熟的理論及案例可以進行模仿，基本處在定點示范的階段，并無電動汽車行業發展、城市道路發展、電網發展規劃三者結合的充電基礎設施選址理論，讓電動汽車充電設施規劃存在城市用地緊張，自身供電能力不足等難題。

充電基礎設施選址要和該區域電動汽車的交通密度保持一致性，和附近用車的充電需求互相契合，同時要在充電設施的服務半徑上滿足需求。隨著現在相關科技的發展，在選址的時候必須站在宏觀角度來進行，結合該區域的未來規劃和附近區域的網點布局，綜合考慮再確定建設地點，有關的電力供應部門也要互相協調，把電動汽車充電設施的規劃加入城市電網的未來規劃中。

2.2 相關充電標準不完善

在我國建設的京滬高速公路開通后，相關的充電站也投入了使用，不過卻發生了電動車輛充不上電的情況，為了確保給電動汽車使用者一個舒適、便捷、可靠的充電環境，首先需要檢查充電設施相關設備的接口與汽車所擁有的接口是否符合國際標準。同時在不少城市，由于沒有相關的標準文件，幾乎都是按照當地政府的設想制定了地方標準，沒有形成統一的標準，這是需要國家和政府介入進行完善的。

目前，世界上有三個充電標準，美國的SAE標準、歐洲標準和中國標準。SAE標準是美國機動車工程師學會（Society of Automotive Engineers）制定的標準，現在日本和韓國也在引用這一標準，而中國標準則是介于SAE標準和歐洲標準之間，形成三個完全不相同的標準[4]。

我國已將接口標準加入新能源汽車購置稅減免目錄的準入條件中，還計劃把其加入到新能源汽車的準入條件，這將很好地解決充電設備標準執行力不強的問題，進一步完善充電基礎設施，讓電動汽車使用者有效地進行電動車充電，提高充電服務質量。

2.3 充電設施對應周邊服務的空白

電動汽車充電基礎設施以服務客戶為宗旨，加大客戶生活便利性為目的，除了自身服務以外，應開發對應的周邊服務，加大對用戶的便捷。比如電動汽車充電站APP，像國外的CHARG POINT一樣，它不僅作為一個簡單的充電網絡，還能向電動汽車制造商、經銷商和車主們提供云服務[5]。電動車使用者可以在手機上下載充電站APP，當車輛需要充電服務時，確定好自己所處位置，軟件就會顯示周邊哪些充電樁處于使用狀態和空閑狀態，可就近尋找閑置的充電樁，定位該充電樁的位置。此外，使用者還可進行預約充電服務，并查看充電樁使用情況及預約情況，不僅高效率整合所在區域的公用充電設施資源，同時也避免電動汽車使用者長時間等待，能有效降低當地電力公司減少削峰填谷的難度。

充電站APP集成服務可以給電動車車主、電力公司以及電動汽車充電站帶來方便，減少了中間大都數繁瑣的人工步驟。現在手機科技高速發展，人們對手機軟件的依賴性也變強。所以，開發一款對應的電動汽車充電站APP，是電動汽車充電設施發展必不可缺的一環。

3 城市電動汽車充電設施規劃方法建議

電動汽車充電設施以方便電動汽車換充電，以服務電動車使用者為宗旨，以擴大自身服務率為己任，打造成一個充電網絡格局為目的。首先要促進快速充電網絡建設，從而加強各地區之間的聯系，進一步建設成為涵蓋整個區域的高速公路城際快速充電網絡布局，在促進電動汽車充電站發展的同時，也滿足了電動汽車城際外出需求。

以服務客戶為目標的充電設施，提高自身服務至為重要，除了要求本身硬件技術強硬，充電插口要符合國際標準化，還要彌補自身不足，周邊服務如相關軟件開發，配套設施投入使用等，才能更好地發揮充電設施服務能力，本文提出以下幾點建議。

3.1 充電基礎設施規劃要求

通過前文分析，電動汽車充電設施規劃必須與交通密度和電池充電需求分布這兩個方面相結合。一個區域內電動汽車的充電站分布應與該區域內充電需求保持一致性，和該區域的電動汽車交通密度行成正比。至于服務半徑，則綜合考慮電動汽車本身的優缺點，在不同區域內計算服務半徑要結合現實情況。

不同交通區域的交通密度各不相同，所以充電站網點數量分布的服務半徑也各自不相同。影響電動汽車充電站服務半徑的另一個因素，就是電動汽車動力電池的持續行駛功能。理論上電動汽車動力電池每次充電使用路程在150公里到200公里之間，但實際應用時考慮電動汽車電池壽命自然老化、怠速對電池損耗、惡劣天氣對電池傷害等原因，在電動汽車續航里程的角度來看，充電設施服務半徑應以電動汽車一次充電行駛里程為100公里來進行計算，甚至更短。

3.2 電動汽車充電站規劃選址及布局

科學規劃電動汽車充電基礎設施，選址時應以建設經濟性、一致性、便捷性為原則，在電動汽車使用較為密集的地方建造，通過調研該地區電動車消費者的充電需求，確定合理的地理位置才能滿足區域內電動車車主的充電需求。且不能太靠近住宅或商場這些用電高峰的地方，保證電網安全可靠的運行。

從長遠的角度來看，充電設施規劃要有統籌性，國家和地方政府對充電設施規劃制定市場準入制度，依照城市發展規劃和電動汽車推廣使用狀況，來規劃電動汽車充電站的布局，更具科學性、合理性，區域充電站過分飽和不利于電動汽車快速發展。而且電動汽車充電設施規劃需要預留升級空間，充分考慮到未來電動汽車的發展方向，結合城市電路網絡的規劃，互相協調發展，避免造成資源浪費，更貼合現在社會中走可持續發展道路的宗旨。

在布局上，完善的電動汽車充電設施不僅具有電動汽車動力蓄電池充電功能，還需要對整個充電站監控，對供電系統、充電機的運行和充電站安全的監控外，還必須能夠對充電站輸入和輸出的電能進行計量。除此之外，充電站還應能對電動汽車動力電池更換、檢測及維護等專業性的功能，完善的充電站布局如圖1所示。

4 柳州市電動汽車充電設施規劃現狀及建議

4.1 現狀

2016年6月28日，廣西壯族自治區發改委印發了《廣西電動汽車充電基礎設施專項規劃（2016-2020）》，響應了國家的“三橫三縱”，在中國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃中，要在廣西壯族自治區中建設7.6萬個電動汽車充電站或者電動汽車充電樁。到2020年，廣西省內將新增約超過七萬輛的電動汽車，其中包括電動出租車、電動環衛用車、電動公交車及各種電動私人用車[6]。這也暗示了廣西電動汽車發展的迅速，加快建設電動汽車充電設施已經迫在眉睫。

《廣西電動汽車充電基礎設施》的規劃中，南寧，桂林，柳州三市為重點的建設實施對象，并以南寧和柳州為首要建設對象。柳州市在十三五期間規劃建設共約一萬五千個電動汽車充電樁和約38座電動汽車充電站。

4.2 建議

根據柳州市發展情況，電動汽車充電站采用的充電模式可分為快速充電模式和常規充電模式。

4.2.1 常規充電，智能收費

城市里用電高峰期在白天，到了晚上則是低峰期，利用常規充電方法，白天使用車輛，晚上則進行充電，合理利用谷峰電力，減少城市用電壓力，電網公司也可以利用峰谷不同的狀態來調整電動車使用者需支付的充電費和服務費。充電站自身也降低因維持電網低負荷運行帶來的調峰花費，有益于電網負荷改善。由此可以在居民小區或固定的停車場里規劃常規充電設備，采用機器智能的收費模式，電動車使用者利用APP或智能機器刷卡付費。

為解決電動汽車遠程行駛需求，采取快速充電模式是必要的。電動汽車充電站可進行全天候營業，在電動汽車需要充電的時候，能立刻提供服務，電動車可以通過軟件定位，實現快速充電，在一定范圍內構建成一個快速充電的服務網絡，以達到電動汽車遠程行駛的目的。

4.2.2 電池組快速更換運營模式

隨著電動汽車的普及和相關科技的發展，電動汽車充電站可以采用電池組快速更換的模式運營，在電動汽車需要充電時，使用者可支付一定金額租用電池。一方面可以方便電動車車主在長距離行駛中不必在電池充電時花費時間，節約了等待時間，另一方面也保證電動車電池可以在最佳時間內進行充電，延長了電池的使用年限，避免了造成資源上的浪費。

更重要的是，電池中的電量能得到有效的利用。一輛電動汽車，隨著使用年限的增加，電池老化后所對應的行駛里程會相應的減少，不少電動車主會選擇更換電池，而采取電池組快速更換模式后，這一費用將由電動汽車充電站負擔，減少了車主的花費，充電站在日常運營中補貼這一費用外，將這些舊電池當作儲存電量的容器，在用電低峰期進行充電，高峰期則可以作為供電設備，即作為維持充電站電力供應的平衡點，可以隨時調節充電站的用電需求。因為電池使用壽命有限，老化后可以進行合理利用，將電池交給電池制造廠進行回收再利用，從而形成一個合理的良性循環，符合可持續發展的宗旨。

5 總結

本文通過分析電動汽車充電設施發展現狀，對其規劃方法提出相關建議，比如運營模式改善，開發與充電站對應的軟件來提高充電站自身服務的便利性等。以廣西柳州市為例分析其電動汽車充電設施現狀，結合實際情況提出采用常規充電模式和快速充電模式的充電方法對新能源汽車進行充電，建議運營模式轉換，契合自身及未來發展狀況，符合可持續發展道路。由于目前電動汽車充電站停留在定點示范階段，并未出現形成體系的商業運營模式，需要在現實生活中不斷摸索，使電動汽車充電設施規劃更科學、更合理，加大電網運行的經濟性、安全性和服務性。

參考文獻：

[1]馬銀山.電動汽車充電技術及運營知識[M].中國電力出版社，2012.

[2]徐凡，于國琴，等.電動汽車充電站布局規劃淺析[J].華東電力，2009，37（10）：1678-1682.

[3]姚建琴，王梅，羅偉明.電動汽車充電系統建設應用分析研究[J].華東電力，2008，36（8）：107-110.

[4]李立里，王乾坤，張云洲.德國電動汽車發展動態分析[J].能源技術經濟，2012，24（1）：47-52.

[5]陳清泉.現代電動汽車技術[M].北京：北京理工大學出版社，2007.

[6]廣西省發改委，2016-2020年廣西電動汽車充電基礎設施規劃[R].2016.