集约共享型有序充电网络布局方案

2022-03-20黄威丁海华沈恺俞卓言

电力与能源 2022年1期

黄威，丁海华，沈恺，俞卓言

(国网湖州供电公司，浙江湖州 313000)

随着居民用户申请充电桩接入需求急速增长，电力企业为了满足住宅小区居民充电桩接入需要投入大量的资源。电动汽车充电桩规划布局是否合理、运营是否得当、是否能够实现盈利，以及维护管理体系是否足够完善，这些因素都在很大程度上影响着电动汽车的安全性、便利性和普及性。本文以现状网络布局配套情况为基础，以充电桩负荷实测数据为依据，研究集约共享型有序充电网络布局方案，以为科学开展充电桩网络布局和有序引导用户使用提供参考。

1 集约共享型有序充电网络定义

1.1 集约含义

集约化可理解为“集合要素优势、节约生产成本、提高单位效益”的方式。集约化指在社会经济活动中，同一经济范围内，通过经营要素质量的提高、要素含量的增加、要素投入的集中以及要素组合方式的调整来增进效益的经营方式。集约是指集中利用公共资源，更合理的使用，提高资源的利用效率。集中建设充电桩配套设施，包括电力设施、通道资源、停车位、充电桩等，从而降低建设投资和资源投入。

1.2 共享含义

共享是从排他性使用，转变为共同分享使用。共享经济是指拥有闲置资源的机构或个人，将资源使用权有偿让渡给他人，让渡者获取回报，分享者通过分享他人的闲置资源创造价值。共享经济概念下的闲置资源可以理解为：该资源原本为个人或组织自身使用，在没有处于使用状态或被占用的状态时，即为闲置资源。

充电桩的共享模式是指基于不特定人且充电桩使用权暂时转移，并且以获得一定收益为主要目标的一种经济模式。住宅小区共享型有序充电模式分为2种：一种是快充共享，即住宅小区的公共车位安装快充桩共享给不特定人使用，获取收益；一种是慢充共享，即个人的固定车位安装慢充桩共享给不特定人使用，获取收益[1-2]。共享充电桩特点如表1所示。

表1 共享充电桩特点

充电桩分为普通充电桩(慢充桩)和快充桩。

普通充电桩(慢充桩)，充电功率为7～12 kW，380 V供电。交流充电模式，充电时间需要4～8 h。个人充电桩普遍使用此类充电桩。

快充桩，充电功率为30 kW以上，10 kV供电。直流充电模式，一般1～2 h就可以为电动汽车充电80%～100%。公共充电站普遍使用此类充电桩，为不特定电动汽车用户提供充电服务。

1.3 有序含义

有序是指物质的系统结构或运动是确定的、有规则的。电动汽车有序充电是指根据电网的运行状态，以经济性最优或对电网影响最小为目标，综合考虑电池性能约束与用户充电需求，协调电动汽车的充电过程，控制的手段为充电时间和充电功率的大小。

(1)无序充电模式下，用户将电动汽车连接到充电桩,以额定充电功率进行充电，直至充满电才断开充电连接。

(2)有序充电模式下，当电动汽车驶入小区充电站进行充电时，车载充电机连接交流充电桩，电池能量管理系统选择相应充电模式对电动汽车进行充电，并通过网络协议与小区充电站进行信息交互。小区充电站管理人员利用车载能量管理系统控制优化每辆电动汽车的充电功率，从而实现整个小区充电站的有序充电过程[3-4]。

2 住宅小区充电桩集约建设方案

2.1 新建住宅充电桩集约建设方案

根据湖州市人民政府办公室关于印发《湖州市促进电动汽车充电基础设施建设运营办法(暂行)的通知》(湖政办发〔2016〕68号)要求：新建住宅配建停车位应100%预留充电设施建设安装条件，充电桩供电设施已经在前期同步规划，因此无需再重新考虑新建住宅的充电桩集约建设方案。

2.2 老旧住宅充电桩集约建设方案

对于老旧住宅，受制于车位产权、管线走廊、物业管理等诸多因素影响，充电桩用电难矛盾与日俱增，零星充电桩配套设施建设无法满足大部分用户的充电桩报装需求。物业及业委会配合度不高，部分物业或业委会对安装充电桩及配套施工等工作不配合，导致充电桩报装或配套工程无法实施。

因此，建议推行老旧小区充电桩“整体加装方案”：①政府、物业、电力三方联动，电力公司主动对接物业、社区、街道，联合排查老旧小区充电桩报装需求；由小区物业或业委会提出小区充电桩配套设施整体加装申请；②配套设施标准化设计、施工，编制老旧小区充电桩供电配套建设典型设计及施工方案，采用表箱挂墙式安装方式，同步设置单、三相表箱，降低施工难度及资金投入，满足各类充电桩安全需求；③成立改造施工管理专班，集中管理充电桩配套设计、物资、施工等资源。

2.3 住宅小区充电桩共享使用方案

2.3.1 新建住宅充电桩共享使用方案

根据国务院办公厅关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见(国办发〔2015〕73号)，新建住宅配建停车场需确保100%建设充电设施或预留建设安装条件。因此，新建住宅中的充电设施可以完全满足业主需求。

购买电动汽车时，电动汽车企业会免费附赠慢充桩，供电公司免费安装充电桩，同时对于住宅小区中的个人充电用户，充电桩按照居民电费收取。若无相关优惠措施，对于有充裕停车位的新建住宅小区居民，若使用电动汽车，必将安装慢冲桩。

对于新建住宅，可考虑多人共享充电桩，轮流利用充电桩车位充电，多户业主共同向电力公司申请一个充电桩，考虑其节约的配套接入成本，由电力公司和政府对其进行补贴，共用同一充电桩的业主越多，补贴力度也越大。

2.3.2 老旧住宅充电桩共享策略

老旧小区由于固定停车位紧张，供电设施预留不足等原因安装私人充电桩存在困难。因此，对于老旧小区，考虑共享充电桩应最大程度满足小区居民充电需求。

电力公司牵头完成老旧小区充电桩“整体加装”工作，用户充电时缴纳充电服务费，充电服务费用于支付停车位费用支出、电力公司成本以及日常管理费用。为了提高充电桩的利用效率，避免业主霸占充电桩，可考虑采用智能充电桩，对于长时间占用充电车位的，提高充电单价。

为方便日常管理，电力公司可与物业公司签订合作协议，充电服务费与物业公司分成，物业公司协助开展充电次序维护等日常管理工作。

3 集约共享型有序充电网络布局方案

3.1 新建住宅集约共享型有序充电网络布局方案

对于新建住宅，考虑到车位配比以及充电设施预留条件，可考虑多人共享充电桩，轮流利用充电桩车位充电，多户业主共同向电力公司申请一个充电桩，考虑其节约的配套接入成本，由电力公司和政府对其进行补贴，共用同一充电桩的业主越多，补贴力度也越大。

3.2 老旧住宅集约共享型有序充电网络布局方案

电力部门主动对接物业、社区、街道，联合排查老旧小区充电桩报装需求，统一集中安装充电桩满足充电需求。同时，通过共享化管理，提高充电桩的利用率和经济效益，并安装利用电动汽车智能充电控制器对小区电动车进行多级排序，实现充电效果综合最优。

4 电动汽车能源调节效益分析

电动汽车本身可成为规模可观且经济高效的储能资源。若不对电动汽车充放电模式进行管理或引导，电动汽车充电负荷非但无法帮助可再生能源发电并网消纳，反而会导致电力系统调峰压力增加，进而加剧可再生能源弃电问题。但电动汽车可通过有序充电等方式直接或间接参与电力系统储能运行，实现与固定储能相同或相似的功能。有序充电能以较低的成本实现电动汽车储电容量与大规模可再生能源协同，助力电网吸纳风能和太阳能。

目前,充电桩普遍存在着利用率低，投资效益差，对电网运行造成负担等问题。通过充电桩集约共享，可以优化充电桩网络布局，降低全社会投入，提高设备利用效率。此外，老旧小区受制于车位产权、管线走廊、物业管理等诸多因素影响，充电桩用电难问题与日俱增，通过共享充电桩，可以用较少的车位和充电桩数量满足电动汽车用户的充电需求。

预计到2030年，我国风电、光伏发电装机将分别达到10亿kWh和11亿kWh，风电和光伏发电日均发电量将达到99.5亿kWh。按照2030年全国电动汽车保有量达到8 000万辆的预测，电动汽车每年充电需求将达到4 100亿kWh，理论储能容量达到7亿kWh/55亿kWh，其功率储能容量约为目前抽水蓄能装机总量的27倍。仅电动汽车的有效储能容量就可满足49%波动性可再生能源日发电量的存储。

大量随机性电动汽车充电负荷的接入可能会对电网安全经济运行等方面产生不利影响。但作为分布式储能，通过对电动汽车充放电功率的合理引导和调度，可实现向电力系统提供调频、调峰及能量型调节服务，从而提高电力系统对波动性可再生能源的利用水平。

5 集约共享有序充电桩的可推广性

集约共享有序充电桩具有良好的可推广性。老旧小区受制于车位产权、管线走廊、物业管理等诸多因素影响，充电桩用电难矛盾突出。物业及业委会配合度不高，导致充电桩报装或配套工程无法实施。通过推行老旧小区充电桩“整体加装方案”，实现充电桩的集约建设，从费用角度，集约充电网络可以极大降低供电公司的投入，集约布置具有良好的经济性。从施工难度考虑，若集约布置，每个小区仅需设置3～5个接入点，可以极大降低接入的工程量以及接入工程的施工难度，方便充电桩快速并网，提高用户满意度。

老旧小区由于固定停车位紧张、供电设施预留不足等原因安装私人充电桩存在困难，供电公司牵头完成老旧小区充电桩“整体加装”工作后，通过共享充电桩，提高了充电桩的利用效率。另外，可考虑安装智能充电桩，对于长时间占用充电车位的电动汽车在下次充电时需缴纳车位占用费，以此提高车位的共享效率。

利用电动汽车智能充电控制器对小区需充电的电动汽车进行多级排序，实现充电效果综合最优。