电动汽车充换电设施建设中的相关问题分析

2020-01-06刘剑峰

科学与信息化 2020年34期

关键词：换电保有量电站

刘剑峰

国网江苏省电力有限公司苏州市吴江区供电分公司江苏苏州 215200

前言

随着全国能源危机以及环境问题的日益严重，各国都在积极寻找节能减排的方法。电动汽车的应用无疑是实现无碳经济的重要手段。而随着电动汽车的不断发展，充换电设施建设也需要不断规模化和智能化。

1 电动汽车的充电方式

电动汽车充换电的原则是快充主导、兼顾慢充、引导换电、经济实用，目前电动汽车的

充电方式主要有三种。

（1）整车快充。整车快充采用直流充电，电压为400～750V，充电电流为150～400A，充电时间为20min左右。整车快充的优点是充电时间短、方便快捷，几分钟就可以充电至原容量的70-80%；缺点是直流电流大，对电网运行质量影响较大，不能深度充电，影响电池寿命。

（2）整车慢充。整车慢充通过充电桩充电，将其连接至车载充电机，采用交流充电，电压为220V，充电功率为5～10kW，充电电流为10～15A。其优点是对电网影响较小，同时降低了电动汽车的充放电次数，可以延长电池的寿命。缺点是充电时间较长，一般为5～8h。

（3）整车换电。整车换电是将车载电池在换电站直接卸下，换上充满电的电池，然后由换电站对电量较低的电池进行集中充电。其优点是换电流程较短，一般为5～10min，同时租赁电池的方式将低了初次购买汽车的成本，车载电池还可以进行统一维护，延长了其使用寿命。另外，还可以通过调整充电时间，在电力负荷低谷进行充电。缺点是成本高，同时电池和充电接口都需要进行标准化设计[1]。

2 电动汽车充换电设施建设原则

目前我国的电动汽车及其相关产业还处于发展的初级阶段，在充换电设施建设中要以培育电动汽车的使用习惯为目的，在科学合理、经济实用的前提下合理建设充换电设施。

（1）统筹规划。在电动汽车充换电设施建设过程中政府要发挥主导作用，在满足电动车产业发展和充换电要求的基础上，保持与产业发展、城乡建设、交通干线、电网发展等相关规划的统一协调。将电动汽车充换电设施纳入城市整体规划和建设中，进行合理布局，确保充换电设施的规划化、智能化以及网络化。

（2）适度超前。在进行电动汽车充换电设施建设时要注重其基础性作用，并考虑其发展趋势、推广数量、车辆类型以及其运行区域等多种因素，在布局时要适度超前，科学合理地布局充换电设施的建设类型、规模、位置，同时考虑市场的引导作用，以满足市场的需求，并不断培养新的市场。

（3）统一标准。电动汽车充换电设施建设中要制定统一的技术规范，严格市场准入机制，将市场化的经营理念引入其中，完善价格体系，做到政府对充换电设施的规范管理。另外，政府可以通过建设补贴，奖励资金，以及谁建设谁运营的方式来吸引多方投资，形成良性的管理和回报机制[2]。

3 电动汽车充换电设施建设规划思路研究

（1）充换电设施的比例分析。收集区域内电动汽车内不同充电模式的充电特点，包括了充电功率、充电情况等等，然后根据充电起始时刻、充电行为规律、日行驶里程数等因素通过仿真计算出整车快充、整车慢充以及整车换电三种不同充电模式在一定规模下的充电负荷曲线。最后根据曲线所反映的一天内最大在线的充电汽车数量等参数，得出不同充换电设施的所需数量以及比例。

（2）电动汽车保有量计算。首先要分析全国汽车保有量的历史数据，分析人口与公路里程、人均发电、汽车产量、人均粗钢、客运量等一系列因素对汽车保有量的影响情况，在此基础上，通过人工智能预测出未来的全国汽车保有量，然后对目标区域的汽车保有量进行预测。根据发改委对电动汽车的规划，预测出未来全国的电动汽车保有量，并考虑国家政策、技术发展等各种因素来计算出目标区域内未来电动汽车的保有量。

（3）不同类型充换电设施的数量计算。在目标区域内电动汽车未来保有量的基础上，确定不同类型电动汽车的保有量。根据不同类型电动汽车对充电桩的需求，计算出目标区域内充电桩的数量。然后根据前面分析所得的充换电设施比例，计算出不同充电设施，即充电站以及换电站的数量。

（4）建立充换电设施规划模型。首先是充电桩的布置。目标区域内充电桩的规划要考虑其不同行政区域内的GDP，按照其占总体GDP的比例来进行分配；再按照商业区、工业区、居民区三种形式，进行充电桩的再分配；然后再根据小区分布、面积、规划需求等进行最终分配。

其次是充电站和换电站的规划。以目标区域充电站及换电站的总数为基础，综合考虑电动汽车负荷的时空分布、充电设施的服务半径、建设及运行成本、用户的充电行为等因素，同时满足用户充电需求与电网运行需求，实现充换电设施建设投资、网损及电压的波动都达到最低，以此建立多目标的数学模型，选择充电站和换电站的建设地点，然后根据建设地点的交通流量确定充换电设施的容量，最终实现定址定容。