电动汽车充换电站网络发展与布局

李佳树

（江苏汽车技师学院 225003)

1 背景

随着政府的全力扶持和国际汽车企业的不断涌入，我国己经成为“新能源汽车”发展的热土[1]。2015年我国在13个城市进行了节能与新能源汽车的示范推广试点，比亚迪、北汽、江淮等国内知名整车厂相继推出自主研发的纯电动汽车，国家电网、南方电网、中石化等电力或石油公司则利用自身的资源优势，开始进入电动汽车的充电行业。随着石油等不可再生资源的价格持续增长，进一步加快了电动汽车时代的到来[2]。

电动汽车的发展完全取决于动力电池续航时间与充电时间。目前能够投入市场运营的动力电池，慢充要6～8 h，快充至少需要30 min，充满后可行驶160 km，每百公里耗电约25度[3]。对于有距离需求和时间需求的用户，这样的充电时间是远远无法满足的。在动力电池充电问题在技术层面难以突破的条件下，只有通过新的商业模式才能有效解决未来电动汽车产业化发展的困境。

为此，国内提出了一种解决动力电池充电问题的商业模式。如果采用动力电池快换系统，通过建设足够多的换电站，当电动汽车行驶到换电站内，由第三方公司直接把电量不足的动力电池卸下，换上满电的新动力电池就可以继续行驶了。这是未来电动汽车针对动力电池的运营，最为便捷的模式。不过动力电池的更换由于其技术性和安全问题，需要建设专业的换电站，这就涉及到本文提出的研究充、换店站的网络布局和运营问题。

2 电动汽车充换电站网络布局规划研究

与传统的加油站非常类似，建立能符合要求的充换电站。但是建立专门的充换电站需要考虑的因素非常多，要综合考虑电动汽车动力电池的充电需求和模式，以及车辆续航里程等因素来进行综合规划和设计。主要包括充电模式、充电需求的分析、充换电站规模的确定和充换电站的选址。

2.1 充换电站网络布局的时间规划

第一阶段（2015—2020年），通过行政手段在公共交通、职能用车或特殊功能用车，如邮政车、工程车、环卫车中普及应用。2017年是我国电动汽车走向市场化的发展起步阶段，是在公务车等车型中进行电动汽车普及应用的一年。也可以通过政策补贴鼓励一部分个人和出租车购买电动汽车。同时通过政策引导积极建立各种形式的充电站。

第二阶段（2020—2025年），政策不再补贴电动汽车的购买，更倾向于建立完善、规范和统一的充换电站。通过便利性和经济性吸引电动汽车广泛应用于各种场合，尤其是在私人家庭用车的各个领域。在该阶段，电动汽车技术水平及服务质量将进一步发展，电动汽车保有量不断增多，所占汽车总量的比例不断升高，对电动汽车的充换电将要求标准化、便利化，相配套的充换电设施的覆盖率将快速提高。

2.2 充换电站网络布局的影响因素与原则

电动汽车技术水平关系着电动汽车的充电时间、能耗水平、动力电池容量和续驶里程等，其中续驶里程和充电时间是影响充换电站布局的主要影响因素。

充换电站的容量与规模代表充换电站的服务能力，充换电站布局必须考虑容量与规模。在相同充电需求下，如果一个充换电站的容量与规模小，就需要建设更多的充换电站。电动汽车的保有量代表了充电的总需求，保有量越大说明电动汽车对充换电站需求也越大，所以保有量决定充换电站数量。

对燃油汽车使用者加油行为研究后发现，对于传统能源汽车加油多被安排在行程的起点或终点附近，且在起点附近的几率更大，这是使用者规避风险的一种考虑。现阶段电动汽车在我国尚处于发展初期，老百姓使用电动汽车较少，存在充换电站的低使用率与高建设费用的矛盾。

3 充换电站网络布局的原则

充换电站的布局首要考虑安全问题，通常充电电压是110 V以上；其次是与城市发展规划要一致，并且与道路甚至轨道交通相协调。之外，电动汽车充换电站布局主要原则还有以下几点：①接口标准化，电动汽车充换电站为了满足各个车型与动力电池的配套设配，必须与厂家和电动汽车协会统一充电接口和型号类别；②预估充电站规模，通过预估电动汽车的容量和规模，建设数量和规模符合需求的充换电站；③集中与分散相结合，分析各个居民区和商业区，对用户分布集中的地方，应多配置一些充换电站，同时规模和容量上也要适当提升；④充换电站服务半径应与交通拥堵程度一致，由于交通堵塞导致电动汽车实际的续驶里程与理论值有差异，所以充换电站的服务半径需考虑电动汽车的交通密度，对交通拥堵的区域，充换电站的服务半径要小；⑤应与当地配电网的供电能力相适应，一方面，充换电站功率大，布局时应与当地电网功率相协调，另一方面，由于电动汽车充电时会产生很大的谐波电流，对电网造成不良影响，因此充换电站布局应考虑电网布局。

4 电动汽车充换电站模式

4.1 集中充电及动力电池配送模式

此模式以动力电池能够大批量集中充电为基础。原因是需要给本站以及其他站调配过来的动力电池进行大规模充电，且后续可以根据不同的配送需求，配送到各个子电站，甚至是用户手中[4]。

4.2 充换电站的充电与换电模式

充换电站不仅可以为进入该电站的客户实现充换电，也可以通过建立集中充换电站，为充电设备不足、场地能力有限的电站实现充电服务，实现动力电池的分销、存储、转移及运输。同时能够实现对主站、充电、动力电池、供配电及安防等方面的监控功能，对充换电设施是否正常工作进行监控及报警。

该模式具有很多优势，可以充分利用电网的低谷用电期进行分时充电，对电网的平稳运行起到积极作用，也可以节约物流成本和电动汽车用电的成本。充换电模式可以克服电动汽车续驶里程短、充电时间长的不足，这样电动汽车将不仅仅是城市内的代步交通工具，还能完成长距离远途作业。集中充电及配送模式，虽然实际操作起来比较灵活，但是需要当地配电站，对集中充换电站的建设和使用提供足够的电力支持。同时，车流量变化大的站点，可能面临动力电池数量供应不足的情况[5]。

5 电动汽车充换电站建设规模

5.1 大型充换电站

该类充换电站的能力非常大，通常一个地级市只有几个。主要功能是对动力电池进行集中充电，对中型充电站进行动力电池调度和配送充满电量的备用动力电池。并且可以对电池组进行检测和维修，建立有完善的电池监测服务平台，还有能够对充满电的动力电池及废旧动力电池临时存储的空间，以及安防监控、信息共享、污水排放等设施建设，配送车辆的停放等功能。

5.2 充换电站

核心业务是具备中等以上电池组的充换电能力，可以同时满足较大规模的换电服务，可考虑建设在政务中心、企事业单位和大型商场附近。充换电站的建设要充分利用大型交通枢纽的网络布局以及重要市区，保证其服务覆盖在2 km左右。

5.3 配送站

配送站是位了为了更灵活、便捷的实现动力电池更换，对出行及高速路高峰期进行机动性服务。通过总部的实时监控和调度，实现不同时间、不同地点补充局部充换电站点的高峰换电作业[6]。

6 结束语

本文围绕充换电站服务网络的布局问题展开研究，详细的阐明了充换电站网络布局规划研究、网络布局原则、充换电站模式的选择和充换电站建设规模的选择。所以，电动汽车的充换电站服务网络的构建，是电动汽车产业发展的重要前提，也是逐步建设完善有效的充换电站网络的必要条件。