基于电动汽车接入的智能配电网规划研究

陈 婷

（福建水利电力职业技术学院，福建永安，366000）

1 引言

随着经济的高速发展，汽车大量进入普通家庭，汽车带来的环境污染、石油供给紧张等问题越来越突出，全球各个国家及汽车行业普遍认识到电动汽车将成为当代最有发展希望的交通工具[2-3]。

对于电动汽车产业来讲，电动汽车接入系统是很重要的一部分，是发展电动汽车的基础。本文主要以某市为例，对电动汽车接入的智能配电网进行规划研究，为该地区智能配电网的建设提供科学的依据，具有现实的指导意义。

2 电动汽车接入的智能配电网规划

以某市为例：

2.1 该市电动汽车发展情况分析

目前，该市真正意义上的电动汽车尚无一辆，仅部分警用巡逻车、城市执法车和旅游景区及部分企业内部物流车辆配备以铅酸电池为动力电池的电瓶车。但近年来，随着燃油价格不断攀升，更加经济实惠的电动摩托车得到了市场的充分推广和普及。由此分析，当前电动汽车在城市区域内市场潜力较大，一旦条件具备及政策和配套服务建设跟上，便可得到充分的推广和普及。通过对该市电动汽车应用市场进行调研，可预测出未来五年所拥有的电动汽车数量，如下表1所示：

表1 该市未来五年电动汽车数量预测表（单位：辆）

表2 该市未来五年电动汽车分年度增长量的预测（单位：辆）

由表2可知，该市在政府的支持下，未来五年电动汽车将发展迅猛，有很大的发展空间。

2.2 基于电动汽车接入的智能配电网规划

2.2.1 电动汽车接入系统的意义

在文献[4]中阐述了电动汽车接入系统包括三部分：电动汽车充换电设施、电动汽车充电桩系统、电动汽车充换电站综合监控及运营管理系统。在文献[5-7]中还研究了电动汽车充电站的监控系统和信息管理系统的设计与实现。

电动汽车接入系统的发展对电动汽车的普及起到了重要的推动作用，对缓解能源紧张，减少温室气体的排放起到了关键性作用。同时，随着配电网智能化水平的提高以及需求侧管理手段的丰富，电动汽车还能完成需求响应等电网辅助服务，可以进一步提高电网配电效率[8] 。电动汽车用户可以在不影响自身使用的前提下，通过低谷时较低电价充电和高峰时段较高电价放电来获取直接的经济效益。

2.2.2 电动汽车充换电设施规划设计

（1）电池配送站建设

首先启动电池配送站（移动充电仓）建设工作，计划提供60组电动汽车电池，主要为该市新能源汽车示范运营项目使用，推动电动汽车的大规模应用。

（2）充电站建设

充电站主要为电动汽车提供充电服务。正常情况下，在充电站中，电动汽车内安装的电池不进行更换。规划分期建设综合型电动汽车充换电站，这种充换电站具备同时为商用车和乘用车更换电池的能力，可满足多种需求的充换电服务。

“标准化堤防”就是修建在河流周边的大堤等挡水建筑物，在建设中做到规范化和标准化，符合河道治理的规划和设计要求，其核心任务是保障河道防洪安全。2010年《淮河流域综合规划》将洙赵新河列入沂沭泗水系重要支流治理规划，近期按5年一遇除涝、50年一遇防洪标准治理，所以洙赵新河堤防将在这个标准上实施建设。

充电部分：提供20个充电位，可供四台大型机、四台中型机和12台交流充电桩充电，预留8个充电位。

（3）换电站建设

换电站主要为电动汽车提供更换车内电池箱服务。电动汽车当其电池电量过低时，驶入换电站，由换电站内换电设备对电动汽车内的电池进行更换，把车内电池换成电池架上已经充满电的电池，汽车可以继续运行，换下的电池放入充电架上进行充电。由于商用车和乘用车的设备不同建设需求也不同，所以区分商用车和乘用车换电站。初步规划平面示意图如图1所示。

图1 电动汽车充换电站项目初步规划平面示意图

2.2.3 充换电站综合监控及运营管理系统规划

计划初步建成电动汽车充换电站综合监控及运营管理系统，包含了车辆运行监控系统、充换电站设备监控系统、充换电站运行管理系统、计量计费系统以及数据服务系统等五个方面。其功能结构图如图2所示。

图2 充换电站运营管理系统框图

充换电站综合监控及运营管理系统建设的目标在于构造一个覆盖所有运营区域、提供同质同价服务的充换电网络，完成基于交通网、物联网和智能电网在内的智能化、信息化经营管理。如图3所示。

图3 充换电站综合监控及运营管理系统三网融合图

（1）动力电池的全寿命周期管理。利用物联网技术，为每一箱电池实施全寿命周期管理，包含登记备案、储存、充电、换电、运行、检验、报废等环节，使换电站的运转井然有序。

（2）换电站监控系统。通过物联网技术，如GPRS/CDMA/3G/4G、WiFi、RFID、视觉传感等，实时在线监控充换电站的运行设备、电动汽车和电池，实现物物相联，让运维人员对充换电站的运行状态了如指掌。

（3）车辆监控系统。利用GIS地理信息系统实现车辆远程管理，通过地图和公交线路的直观显示对运行中的公交车辆当前所处地理位置和运行状态及时把握。

（4）数据服务。通过专业化的数据处理，利用强大的查询统计功能，使得换电站对电动汽车和动力电池的业务分析变得简单易用。

2.3 电动汽车接入实施设计

依据智能配电网建设实施的总体目标，对电动汽车接入的短期、中长期实施设计：

短期实施计划：建设同时具备为商用车和乘用车更换电池能力的综合型电动汽车充换电站；建设电池配送站一个，计划提供60组电动汽车电池，为配送站覆盖范围内的电动汽车提供电池配送服务；新建交流充电桩20个，为公务电动汽车提供充电服务的设施；配合交流充电桩的建设，建设相应的充电桩管理控制系统。

中长期实施计划：新建交流充电桩100个，为社会电动汽车和出租车提供充电服务的社会公共设施。充电分为慢速充电和快速充电，以慢充为主要形式。大部分安装于市区新建和在建的、基础设施配套较齐全的居住小区、大型商业广场和大型酒店。配合交流充电桩的建设，建设相应的充电桩管理控制系统。

3 结语

电动汽车发展初期适合从中小城市发展，且市场发展前景良好。本文以某中小城市为例，分析当前电动汽车发展情况，提出基于电动汽车接入的智能配电网规划设计，为该地区智能配电网建设提供依据，具有现实的指导意义。

[1] 刘丰艺，崔征，王志刚.城市智能配电网规划建设模式研究[J] .科技信息,2014.

[2] 张文亮，武斌，李武峰，等.我国纯电动汽车的发展方向及能源供给模式的探讨[J] .电网技术，2009，33(4)：1-5．

[3] 宋永华，阳岳希，胡泽春.电动汽车电池的现状及发展趋势[J] 电网技术，2011，35(4)：1-7．

[4] 张晶.智能电网200问[M] .中国电力出版社,2012.

[5] 严辉，李庚银，赵磊，等.电动汽车充电站监控系统的设计与实现[J] .电网技术，2009，33(12)：15-19．

[6] 王健，姜久春.电动汽车充电站信息管理系统的设计与实现[J] .微计算机信息，2006，22(15)：16-17．

[7] 赵明宇，王刚，汪映辉，等.电动汽车充电设施监控系统设计与实现[J] .电力系统自动化，2011，35(10)：65-70．

[8] 刘振亚.智能电网技术[M] .中国电力出版社,2010.