城市汽车应急充电站物流规划成本影响研究

茅以正

摘要：由于电动汽车的环保节能，电动汽车产业近年来越来越受到国家的扶持与人民的关注。文章分析了电动汽车应急充电的相关规划原则，并提出建设充电站物流规划的成本影响因素。

关键词：充电站；成本

一、引言

从1978年后的30年里，人民生活水平发生了翻天覆地的变化。富裕的经济和快速的城市化进程带来了机动车保有量的不断增加，据公安部交管局统计，截至2017年3月月底，中国机动车保有量已经超越3亿辆，其中汽车达2亿辆，仅次于美国的2.53亿辆，位居世界第二。伴随着机动车的增长，石油等一些不可再生能源大量的消耗，二氧化碳及其他污染气体的排放对环境造成的破坏加剧，而根据环保部部长提供了一组数据：2016年北京31.3%、上海29.2%、杭州28%的细颗粒物均来自机动车。为了减少机动车尾气排放，国家正在大力推动纯电动汽车的发展。然而，作为一种新兴的交通工具，纯电动汽车的续航已经成为了制约其发展的瓶颈之一。并且随着我国纯电动汽车保有量的快速增长，落后的充电基础配套设施已无法满足电动车辆的充电需求，大力建设公共充电网络己经成为电动汽车产业取得长远发展的物质基础和重要保障。

二、问题描述

本文研究的城市汽车应急充电站选址布局为：在给定区域内，备选充电站点和需求点的地理位置已知，不同需求点的所包含的充电需求不同，要求合理选择备选充电站点的位置数量和内部充电桩的数量，在满足所有用户都能完成應急充电的需求下，使得充电站的投资成本最小。

三、规划原则

1. 经济性原则是必须首先考量的，电动汽车充电站的建设选址是属于城市基础设施建设，必须要考虑成本，且在运营过程中不能持续性亏损，否则该建设就会劳民伤财，可能空闲久了还会带来安全隐患。所以在对充电站建立模型时要考虑该充电站的选址建设是否经济。经济性原则就是要求在保证用户能充上电的前提下，尽量降低成本。对于充电站来说需要符合选址、建站、服务这三方面的经济性。

2. 用户适用性原则就是电动汽车充电站的选址建设必须要满足用户的需求。用户的需要主要有用户的需求量、距离需求和排队需求这三个方面。

用户的需求量在已有的文献中，预测是以地区划片的方式来进行的。再有对需求量的分布确认大多是以燃油汽车的出现数据来统计推测电动汽车的出行规律，还有是以片区内人口多少来按比例推算出电动汽车充电的需求量。

距离需求是指用户需要在有限的汽车电量下能行驶到充电站，这个又称为站点的可达性。根据文献表明，通常情况下用户会选择最近的充电站而不是最远能到达的充电站。当然在模型中的反馈就是最大行驶距离要小于用户需求点到充电站的行驶路径距离，如果超出最大行驶距离，那么这个充电站就是不可以抵达的。

因为用户在充电整个过程中排队时间是无效的时间，不产生任何效益，并且等待时间越长用户的焦虑情绪就会加剧，所以在充电站能够尽量少的排队，最好能随到随充。这就需要每个充电站尽可能多的拥有充电桩来减少排队的可能性，方便用户随时充电。

3. 可靠性原则：充电站是一个耗电大的工程，其危险性虽然不如加油站那么大，但是一旦出问题则会影响到周围几公里范围内的单位和个人。在对充电站进行设计的时候，要考虑以下三点。

第一，对配电网络的影响。城市中每个区域的供电大体是确定的，当用户充电行为集中在某个区域的某个时段，则会导致该时段下这个区域的负荷压力大，如遇上用电高峰，电力系统的供电会跟不上，造成短时间内局部停电，所以需要对配电网的负荷进行确认，确保设计出来的充电站没有超出负荷。

第二，对输电线路的影响。当充电站中的充电桩数量达到一定规模，并且每台充电桩上都有汽车在充电，那么整个充电站所消耗的电能就会非常大，同时也会造成输电线路上电流过大，导致发热量大，增加了输电线路的损耗。

第三，对电力谐波的危害。电力谐波是指与电网电流频率不同的频率，产生这些频率的都是用电设备耗电后反馈给电网的频率。由于充电站设计的是直流充电桩，所需要大型交变直的设备，这些设备产生的谐波非常大。谐波会造成输电线路的大量损耗，并且有可能会造成同网下其他用电设备的损坏。

四、运营商建设成本

运营商指的是取得充电站运营资格后建设充电站，并对充电站后期运营进行有效的管理。运营商在整个充电站运营过程中需要投入：许可牌照费用、土地出让成本、建设投资成本和后期运营费用。在本文研究过程中运营商的许可牌照费用默认不计，假设已经取得牌照，并且不产生费用。

1. 土地成本：城市中不同区域的土地价格是不同的，所以在不同备选充电站点的单位地价也是不同的。因此要分别讨论每个充电站点的地价，根据文件《GBT 18508～2014 城镇土地估价规程》所述的五类地价计算方法（市场比较法、收益还原法、剩余法、成本逼近法和公示地价系数修正法），由于是商业服务类的，属于城市基础设施，客观开发利润解决于零，并且不适用于商住产品，所以选取公式地价系数修正法来计算客观地价。另外不确定每个充电站周边是商用还是民住，其中公式地价系数修正法里的路线价法和标定系数法不可以用，通用于基准地价系数修正法。

2. 建设成本：不同规模大小的充电站建设成本是不同的，主要包括充电桩及其他一系列的配套建设，主要成本与充电桩的数量有关。

3. 运营维护成本：运营维护成本包括充电站运营后续的一系列费用，包括设备的损耗维修等。一般情况下按照建筑价值一定比例核算，对于充电站来说建筑价值基本等于建设成本。

五、用户的时间成本

在对汽车充电满意度进行调查后发现用户对于给汽车充电站位置和排队时间关注程度很高。而汽车的充电战位置决定了用户行驶到充电站的时间。

一是行驶时间成本：对于已有的文献中计算时间的方法大多是考虑了使用平均速度来计算行驶消耗的时间，少数是根据路段自由车速、拥挤水平的不同，对各路段的平均行驶速度进行核算的基础上，得到各路段的平均行驶时间矩阵。但目前技术条件下，可以对实际路况采用“互联网+”的方式，从网络交通地图上获取需求点到备选充电站点的距离时间数据。由于目前交通摄像的普及，网路交通地图对于时间的计算误差率极小，并且对于道路交通还可以双向计算，可以视作与真正交通环境一样。二是排队时间成本：用户在充电站中基本需要等待，等待的时间将对用户体验产生不好的影响。

参考文献：

[1]黄振森，杨裙.考虑服务容量的充电站选址问题[J].工业工程与管理，2015（05）.

[2]王露.城市纯电动汽车快速充电设施的布局选址优化模型研究[D].北京交通大学，2016.

[3]徐青山，蔡婷婷，刘瑜俊，姚良忠，曾平良.考虑驾驶人行为习惯及出行链的电动汽车充电站站址规划[J].电力系统自动化，2016（04）.

[4]杨俊，廖斌杰，王小蕾，文福拴，张西竹，王蕾. 基于分区需求系数的电动汽车充电设施规划[J].电力建设，2015（07）.

（作者单位：杭州电子科技大学管理学院）endprint