电动汽车充电桩设施网合理规划研究

戴荣杰 黄甜

摘 要：随着我国经济的快速发展，人们对汽车消费需求日益增大，电动汽车作为一种新型交通工具，在交通出行过程中发挥着越来越重要作用。然而伴随着城市建设与运营车辆数量激增和充电桩设施规模不断扩大等问题产生并引发了诸多负面影响。本文通过对电动汽车充电桩设施网合理规划进行研究和分析，并提出一些建议，希望能够为我国电动汽车充电桩设施网合理规划的发展起到积极促进的作用。

关键词：电动汽车;充电设施网;规划研究

1、充电设施计划

充电桩规划是指在政府补助和市场需求的基础上，通过对现有设施进行优化整合，形成一种新型的运营模式。其目的在于建立一个合理、安全以及高效地充电体系。政府补贴主要包括税收优惠政策及提供基础设施配套资金支持等;而企业投入则有充电站建设成本与电价收入两个部分组成;用户收费也分为固定费用（即：公用停车场）和临时性使用费两种方式分别管理不同类型的充电设施，但在不同类型的充电设施上又表现出一定差异。电动汽车充电桩规划的主要内容是对城市电网负荷预测，根据已有数据和分析，确定电动汽车充电站的数量、位置以及规模。建立数学模型。在构建出了基于线性加权求和计算方法后得到了一个非线性优化问题。通过求解得出最优解方案并进行比较验证该算法是否可行有效;然后将其结果与常规线路充电桩规划中所获得的经验作对比，找出两者之间存在差异性和合理性，分析原因找到解决办法及改进策略;最后通过计算验证，得到的最优方案为其充电桩规划提供了基础数据支持。

1.1 電动汽车充电负荷预测

电动汽车充电负荷预测主要是指对电动汽车用电需求、时间分布和未来发展情况进行分析，并通过数学模型计算出其功率平衡的方法。估算电网负荷时应考虑以下几个因素：电池容量。在确定了蓄电池电量与预期发电量后，接下来就要根据实际充放电量估计当前需要多少铅酸锂离子动力能源作为充电电源;同时还应该了解电动汽车用电设备对电能使用效率及排放水平等方面是否有影响并进行分析预测，以便进行电动汽车用电负荷预测，为电池规划充电及分布式换流器提供数据支持。电网建设。随着我国城市化进程的不断加快，城市电力供应量也在迅速增加;同时随着车辆数量和行驶里程增多、交通堵塞等问题日益突出且对环境造成了一定影响等因素导致电网紧张甚至是供不应求状态出现;电动汽车充电桩的建立，能够有效解决城市交通拥挤问题，同时也能为用户提供优质、便捷且环保便利出行方式。

1.2 充电桩选址

在电动汽车充电时，为了方便、安全的进行选址，需要考虑以下几个方面：城市边缘区。因为当地交通的影响和居民生活水平所限会出现大量机动车行驶驶入城郊或市区内无车位可停放问题。因此在规划建设过程中应该综合分析城市规划区内可能存在车辆停靠位置及停车条件等因素;停车场选址地点与道路状况相匹配原则的要求，应尽可能将其布置于靠近主道、次要道路以及公交专用车道上;停车场选址应尽可能在交通流量和公交线路最密集的地点;同时，应尽量将车辆停靠距离控制在一个平面上，以减少不必要的时间消耗;针对城市电网建设存在问题提出相应解决措施：首先应对电动汽车充电站分布合理化、集中式接入配电系统和智能调度管理;其次，应将配电网规划和运营管理分开，并在城市电力负荷高峰时段优先接入充电桩;最后提出相应的电动汽车充电方式、停车场选址及智能调度策略。

1.3 充电桩定量

充电桩在建设过程中，需要考虑到以下几个方面：电动汽车的电池寿命，包括其自放电和外部故障。因此要求充电站必须有良好可持续运行。同时还应避免因电池老化而造成电能质量下降;电费支出等因素对电动车电量消耗有着直接影响;充电桩是为用户提供充电服务、提高电力供应能力以及减少能源浪费的一种重要形式，在建设过程中需要考虑到这些问题：建立健全相关法律法规体系和政策制度;加强充电桩管理，提高服务质量;建立健全电动汽车产业发展规划。

2、充电桩选址定容方案

2.1 电动汽车负荷计算

公交车

公交车的负荷计算是以目前电池技术和充电装置为基础，根据电动汽车设计中的相关参数，通过建立数学模型，对电动车辆进行功率密度估算。在一般情况下，公交车续航里程约为250km，每天充电2次，功率为80kw，电池容量为324kw。公交车在5：30-8：00阶段运行，在夜间23：00-次日5：00充电。公交车起始充电与起始电池电荷状态分别服从均匀分布和正态分布。

出租车

在一般情况下，出租车续航里程约为300km，每天充电两次，功率为40kw，电池容量80kw。充电时间一般是在11：00-18：00和23：00-次日7：00。公交车起始充电与起始电池电荷状态分别服从均匀分布和正态分布。

公务车和物流、环卫车

在一般情况下公务车和物流、环卫车每天充电一次，在18：00-次日7：00充电，功率为7kw，起始充电与起始电池电荷状态分别服从均匀分布和正态分布。

私家车

私家车充电一次即可，充电时间为8：00-17：00，及下班回家后18：00-次日7：00，起始充电与起始电池电荷状态分别服从均匀分布和正态分布。

2.2 充电桩需求量计算

在电动汽车充电设施网合理规划时，需要对城市发展的现状进行分析，了解居民用电需求情况和未来可能增长量。根据上述分析结果可知：目前我国电动汽车规模大、分布广且数量多。因此对于充电桩而言其主要考虑的是用户用电量与电网负荷之间关系如何;而随着社会经济水平提高以及人口老龄化程度加深等因素都会影响到电动汽车使用人数，从而对电力系统的供需产生较大压力，所以在规划时应考虑到这些因素并进行分析计算。

2.3 地块划分

电动汽车充电桩的选址，应该根据当地实际情况，在城市交通拥堵、道路资源有限和周边环境良好的前提下选择合适地点进行规划。对于建设区域内无明显绿化面积或占用耕地等问题。考虑到城市规划红线范围之内要有足够大车辆停放场地来满足停车需求外还要尽量不占用地面积或者减少对土地及周围居民生活影响程度;同时也不能破坏原有自然景观风貌，避免造成城市生态污染与噪声污染、降低空气质量和改善居住环境的要求。

3、分析

随着电动汽车的发展，充电桩在城市中越来越受到重视，其需求量也逐渐增大，但由于分布不均、地域广等特点导致对电网影响较大。目前我国大部分地区都建立了比较完善且统一规模的充电站。但是对于一些小区域和偏远山区而言其建设条件较差甚至无法满足现有要求;同时随着国家大力推广新能源车使用范围不断扩大以及电动汽车数量逐年增加使得充电桩设施选址问题显得尤为重要，如何合理规划以及布局成为目前充电桩建设过程中急需解决的问题，希望能够为电动汽车充电桩规划设计提供一定的理论参考。

总结：电动汽车充电桩网合理规划研究是指根据城市电网的现状，对建设中需要考虑的因素进行分析，并提出相应方案以实现充电站与用户之间友好互联。目前我国大部分地区都在使用充电桩设施来解决公共停车场选址问题。但由于其分布不合理、管理不规范等原因导致了很多地方没有充分利用资源和节约能源成本;同时也造成许多交通拥堵现象产生并且浪费大量土地资源，增加城市运营维护费用及环境污染问题日益严重，因此，解决充电桩网合理规划问题，是电动汽车快速发展的必然趋势。

参考文献：

[1]刘思，沈广，胡金迪，叶承晋.一种利用剩余容量的电动汽车充电站无功补偿控制策略[J].浙江电力，2021，40（05）：14-19.

[2]于东民，杨超，蒋林洳，李涛永，严干贵，高凤凯，刘华南.电动汽车充电安全防护研究综述[J/OL].中国电机工程学报：1-16[2021-06 -14].

[3].巨大商机 山东新建小区停车位 将全部配建电动汽车充电设施[J].信息技术与信息化，2021（04）：9.

作者简介：

戴荣杰，出生年月：19890416，籍贯：江苏江阴，性别：男，民族：汉族，研究方向：电气工程。

黄甜，出生年月：19850122，籍贯：江苏南京，性别：女，民族：汉族，研究方向：电气工程。