高速公路高峰期部署移动充电车的综合效用分析

摘 要：随着电动汽车（Electric Vehicle， EV）普及率的不断提高，充电基础设施不足成为其发展的主要瓶颈，特别是在高速公路高峰期，充电需求激增，传统固定充电站无法灵活应对这一挑战。文章提出了一种创新解决方案——部署移动充电车，以缓解高峰期的充电难题。从技术可行性、经济效益和环境影响三个方面对移动充电车进行了综合分析。研究结果表明，移动充电车依靠先进的充电技术和高效的电池管理系统，能够提供快速、安全且稳定的充电服务。与固定充电站相比，移动充电车具有较低的初始投资和运营成本，并通过灵活调度和多样化的收益模式展现出显著的经济效益。同时，移动充电车在减少碳排放、优化能源利用和缓解环境压力方面表现出积极的环保效应。综上所述，移动充电车在解决高速公路高峰期电动汽车充电难题方面具有巨大潜力，未来可在更大范围内推广应用，不仅支持电动汽车产业的可持续发展，还能推动绿色交通体系的建设。

关键词：电动汽车 充电基础设施 移动充电车 经济效益 环境影响

0 引言

随着全球环境问题的日益严峻，电动汽车作为一种绿色交通工具，正逐步成为主流[1]。然而，电动汽车的快速普及也带来了新的挑战，其中最突出的便是充电基础设施的不足[2]。尤其在高速公路高峰期，充电需求激增，传统的固定充电站由于建设成本高、部署周期长和位置固定，无法灵活应对瞬时激增的充电需求，导致充电排队、等待时间长等问题频发，严重影响了电动汽车用户的出行体验[3]。

在高速公路服务层面，这种充电基础设施的不足带来了多方面的影响。首先，由于充电站数量有限，电动汽车用户在高峰期往往需要在充电站排队等待，这不仅延长了行车时间，还增加了用户的心理负担。长时间的等待不仅浪费了用户的时间，也可能导致用户错过重要的行程安排，影响工作和生活。其次，充电站排队现象会导致服务区内的交通拥堵，影响其他车辆的正常通行和服务区整体运营效率。此外，固定充电站的位置固定，无法根据实时需求进行调整，导致一些地区充电站过于拥挤，而另一些地区则闲置，资源利用不均衡[4]。

充电基础设施不足还会带来一系列连锁反应[5]。例如，用户在等待充电的过程中，车辆空调和其他电器设备持续运转，增加了能源消耗和碳排放，不利于环保目标的实现。同时，由于无法及时充电，一些用户可能被迫在服务区滞留，增加了服务区的负担，进一步挤压了其他旅客的休息和服务空间。此外，因充电需求未得到满足，用户可能会产生对电动汽车的不满和质疑，影响电动汽车的推广和普及[6]。

综上所述，传统固定充电站在应对高速公路高峰期充电需求方面存在显著不足，迫切需要一种灵活、高效的解决方案来缓解这些问题。移动充电车作为一种创新解决方案，能够根据实时需求快速部署至高峰期充电需求集中的区域，提供灵活、高效的充电服务[7]，如图1所示。这种移动充电模式不仅可以大幅缓解高峰期的充电压力，还能优化充电基础设施的整体布局，提高资源利用效率。本研究旨在对高速公路高峰期部署移动充电车的综合效用进行全面分析。通过系统性的分析，本研究将为相关政策的制定和实际应用提供科学依据，并为未来高速公路电动汽车充电基础设施的优化提供有力支持。

1 移动充电车的技术可行性分析

移动充电车作为一种新兴的充电解决方案，其技术可行性是实现其广泛应用的基础。本文从充电技术、车辆设计与改装、电池管理系统、安全性及操作便捷性五个方面对移动充电车的技术可行性进行分析。

1.1 充电技术

移动充电车必须配备先进的充电技术，以提供快速、高效的充电服务。当前，直流快充（DC Fast Charging）技术是电动汽车快速充电的主流选择。移动充电车可采用多种快充技术，如CCS（Combined Charging System）、CHAdeMO等，以兼容不同品牌和型号的电动汽车。此外，移动充电车还可以配备无线充电技术和大功率充电设备，以进一步提升充电效率和便捷性。

1.2 车辆设计与改装

移动充电车的车辆设计需要满足多种要求，包括大容量电池的配置、充电接口的多样性以及车辆的稳定性和耐用性。改装车辆需要考虑电池组的安全放置与散热管理，确保在行驶和充电过程中维持良好的性能和安全。充电车的车身设计还需考虑便于移动和停靠的特点，以适应高速公路和服务区的各种环境。

1.3 电池管理系统（BMS）

电池管理系统是移动充电车的核心组件之一。一个高效的BMS可以实时监控电池的状态，管理充电和放电过程，确保电池的安全和寿命。BMS需要具备温度监控、充电控制、平衡电压和故障诊断等功能，以优化电池的性能和稳定性。先进的BMS技术可以显著提升移动充电车的充电效率和安全性。

1.4 安全性

移动充电车的安全性涉及多个方面，包括电池的热管理、防火防爆措施、充电过程的电气安全等。为了保障安全，移动充电车应配备完善的安全防护系统，如过热保护、短路保护和漏电保护等。此外，车辆应符合相关的安全标准和法规，定期进行检查和维护，以确保在各种使用场景下的安全可靠。

1.5 操作便捷性

移动充电车的操作便捷性直接影响其服务效率和用户体验。充电车应配备易于操作的界面和系统，支持多种支付方式和远程监控功能，便于操作人员进行管理和调度。

移动充电车在技术上具有很强的可行性。通过采用先进的充电技术、优化车辆设计和改装、应用高效的电池管理系统并强化安全性和操作便捷性，移动充电车能够满足高速公路高峰期电动汽车充电需求，为电动汽车用户提供可靠的充电服务。

2 经济效益分析

移动充电车作为一种灵活、高效的充电解决方案，其经济效益体现在多个方面。本文从初始投资、运营成本、收益来源、用户成本节约和社会经济效益五个方面进行分析。

2.1 初始投资

相比固定充电站，移动充电车的初始投资相对较低。固定充电站需要购置土地、建设基础设施和铺设电力线路，这些都会产生高昂的成本。而移动充电车仅需对现有车辆进行改装并配备充电设备，无需进行复杂的基础设施建设。虽然移动充电车的购置成本和改装费用较高，但总体投资仍低于固定充电站，尤其在需求不确定或临时性高的区域更具优势。

2.2 运营成本

移动充电车的运营成本包括电力成本、维护成本、人工成本和车辆运行成本。由于移动充电车能够灵活调度，避免了固定充电站可能面临的低利用率问题，从而提高了资源的使用效率，降低了单位服务成本。维护成本方面，移动充电车需要定期检查和保养，但相对于固定充电站的维护费用，仍具有一定的成本优势。

2.3 收益来源

移动充电车的收益来源主要包括充电服务收费和增值服务收入。充电服务收费可以根据电力市场价格、服务地点和时间灵活调整，以最大化收益。此外，移动充电车可以提供电池更换、车辆保养等增值服务，进一步增加收入来源。在高速公路高峰期，由于充电需求旺盛，移动充电车能够通过灵活定价策略获取更高的收益。

2.4 用户成本节约

移动充电车的部署能够显著降低用户的时间成本和经济成本。在高速公路上，用户不再需要长时间等待或绕道寻找充电站，节省了宝贵的行驶时间。此外，由于移动充电车可以灵活部署到需求最集中的区域，用户的充电便利性大大提高，减少了因充电问题带来的额外费用和不便。

2.5 社会经济效益

从社会经济效益的角度来看，移动充电车的应用有助于促进电动汽车的普及和发展，推动绿色交通体系的建设。通过提供高效、便捷的充电服务，移动充电车可以减少因充电基础设施不足导致的电动汽车使用障碍，提升整体交通体系的运行效率。此外，移动充电车的灵活调度能力可以缓解高峰期的充电压力，减少电网负荷波动，优化电力资源的配置。

移动充电车在经济效益方面具有显著优势。通过降低初始投资和运营成本、增加多元化的收益来源、节约用户成本以及带来广泛的社会经济效益，移动充电车在解决高速公路高峰期电动汽车充电难题方面展现出强大的经济可行性。

3 环境影响分析

移动充电车作为一种新兴的充电解决方案，不仅在技术和经济方面具有显著优势，还对环境产生了积极影响。本文从减少碳排放、优化能源利用、减少环境压力和推动绿色交通四个方面进行分析。

3.1 减少碳排放

电动汽车的推广本身就具有减少碳排放的环保优势。然而，固定充电站的建设和运行过程中可能会产生额外的碳排放，例如基础设施建设过程中消耗的能源和材料。相比之下，移动充电车的灵活部署减少了固定基础设施的建设需求，进而减少了因建设产生的碳足迹。此外，移动充电车可以利用清洁能源进行充电，例如太阳能、风能等，从源头上进一步降低碳排放。

3.2 优化能源利用

移动充电车可以根据需求高峰灵活调度，避免了固定充电站可能面临的低利用率问题。高效的调度和灵活的服务模式有助于提高充电设施的利用率，减少能源浪费。同时，移动充电车可以配备先进的电池管理系统（BMS），优化充电和放电过程，提升能源利用效率。通过合理的能源管理，移动充电车能够最大限度地利用现有能源资源，减少不必要的能量损耗。

3.3 减少环境压力

固定充电站的建设需要占用大量土地资源，并可能对周边环境造成一定的影响，例如噪音污染、土地利用改变等。移动充电车则不需要占用固定的土地资源，能够灵活应对不同地点的充电需求，减少对环境的长期影响。尤其在高速公路服务区等临时性高需求区域，移动充电车的优势更加明显，可以在需求高峰期提供充电服务，之后迅速撤离，恢复环境原貌，减少对环境的压力。

3.4 推动绿色交通

移动充电车的广泛应用有助于加快电动汽车的普及，推动绿色交通的发展。通过提供便捷、高效的充电服务，移动充电车可以消除电动汽车用户在长途旅行中的充电顾虑，提升用户体验。更广泛的电动汽车应用将逐步替代传统燃油车，减少燃油消耗和尾气排放，改善空气质量，推动交通领域的绿色转型。同时，移动充电车的应用还可以激励更多企业和政府机构加大对电动汽车充电基础设施的投入，形成良性循环，进一步推动绿色交通体系的建设。

移动充电车在环境影响方面表现出显著的积极效应。通过减少碳排放、优化能源利用、减少环境压力和推动绿色交通，移动充电车不仅能解决电动汽车在高速公路高峰期的充电难题，还能为环境保护和可持续发展贡献力量。随着技术的进步和市场的推广，移动充电车将在未来的交通和能源领域发挥更大的环保作用。

4 结束语

本研究对高速公路高峰期部署移动充电车解决电动汽车充电难题的综合效用进行了全面分析。从技术可行性、经济效益和环境影响三个方面进行了深入探讨，结果表明，移动充电车作为一种创新的充电解决方案，具备显著的优势。在解决高速公路高峰期电动汽车充电难题方面展现出巨大的潜力和优势。未来，随着技术的进一步发展和政策的支持，移动充电车有望在更大范围内推广应用，为电动汽车产业的可持续发展提供坚实的保障和支持。推动这一解决方案的实施，不仅有助于提升充电基础设施的效率和覆盖范围，还能为环境保护和经济发展带来双重效益。

基金项目：国家自然科学基金（71971035）。

参考文献：

[1]于霄宇，纪正森，嵇灵，等.双碳目标下我国电动汽车碳减排贡献潜力分析[J].智慧电力，2024，52（02）：25-31+39.

[2]王轶辰.多举措破解假日汽车充电难[N].经济日报，2023-10-12（006）.

[3]王博.多政策齐出台，服务区“充电难”乱象一去不复返？[N].汽车商报，2022-02-14（A01）.

[4]戚路军.江苏高速公路服务区新能源基础设施布局研究[J].工程技术研究，2023，8（24）：1104-106.

[5]陈露，王超，陈晓楠，等.把脉电动汽车“恐高症”——高速公路充电设施建设运营现状初探[J].中国公路，2022（06）：30-39.

[6]周衍平，纪忠浩.高速公路服务区能源供应新视角[J].中国公路，2023（19）：47-49.

[7]国网江苏电力：部署移动充电车缓解高速充电难[J].电力安全技术，2022，24（02）：33.