茅以正

摘要：由于電動汽車的環(huán)保節(jié)能，電動汽車產(chǎn)業(yè)近年來越來越受到國家的扶持與人民的關(guān)注。文章分析了電動汽車應(yīng)急充電的相關(guān)規(guī)劃原則，并提出建設(shè)充電站物流規(guī)劃的成本影響因素。

關(guān)鍵詞：充電站；成本

一、引言

從1978年后的30年里，人民生活水平發(fā)生了翻天覆地的變化。富裕的經(jīng)濟(jì)和快速的城市化進(jìn)程帶來了機(jī)動車保有量的不斷增加，據(jù)公安部交管局統(tǒng)計，截至2017年3月月底，中國機(jī)動車保有量已經(jīng)超越3億輛，其中汽車達(dá)2億輛，僅次于美國的2.53億輛，位居世界第二。伴隨著機(jī)動車的增長，石油等一些不可再生能源大量的消耗，二氧化碳及其他污染氣體的排放對環(huán)境造成的破壞加劇，而根據(jù)環(huán)保部部長提供了一組數(shù)據(jù)：2016年北京31.3%、上海29.2%、杭州28%的細(xì)顆粒物均來自機(jī)動車。為了減少機(jī)動車尾氣排放，國家正在大力推動純電動汽車的發(fā)展。然而，作為一種新興的交通工具，純電動汽車的續(xù)航已經(jīng)成為了制約其發(fā)展的瓶頸之一。并且隨著我國純電動汽車保有量的快速增長，落后的充電基礎(chǔ)配套設(shè)施已無法滿足電動車輛的充電需求，大力建設(shè)公共充電網(wǎng)絡(luò)己經(jīng)成為電動汽車產(chǎn)業(yè)取得長遠(yuǎn)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和重要保障。

二、問題描述

本文研究的城市汽車應(yīng)急充電站選址布局為：在給定區(qū)域內(nèi)，備選充電站點和需求點的地理位置已知，不同需求點的所包含的充電需求不同，要求合理選擇備選充電站點的位置數(shù)量和內(nèi)部充電樁的數(shù)量，在滿足所有用戶都能完成應(yīng)急充電的需求下，使得充電站的投資成本最小。

三、規(guī)劃原則

1. 經(jīng)濟(jì)性原則是必須首先考量的，電動汽車充電站的建設(shè)選址是屬于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，必須要考慮成本，且在運營過程中不能持續(xù)性虧損，否則該建設(shè)就會勞民傷財，可能空閑久了還會帶來安全隱患。所以在對充電站建立模型時要考慮該充電站的選址建設(shè)是否經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)性原則就是要求在保證用戶能充上電的前提下，盡量降低成本。對于充電站來說需要符合選址、建站、服務(wù)這三方面的經(jīng)濟(jì)性。

2. 用戶適用性原則就是電動汽車充電站的選址建設(shè)必須要滿足用戶的需求。用戶的需要主要有用戶的需求量、距離需求和排隊需求這三個方面。

用戶的需求量在已有的文獻(xiàn)中，預(yù)測是以地區(qū)劃片的方式來進(jìn)行的。再有對需求量的分布確認(rèn)大多是以燃油汽車的出現(xiàn)數(shù)據(jù)來統(tǒng)計推測電動汽車的出行規(guī)律，還有是以片區(qū)內(nèi)人口多少來按比例推算出電動汽車充電的需求量。

距離需求是指用戶需要在有限的汽車電量下能行駛到充電站，這個又稱為站點的可達(dá)性。根據(jù)文獻(xiàn)表明，通常情況下用戶會選擇最近的充電站而不是最遠(yuǎn)能到達(dá)的充電站。當(dāng)然在模型中的反饋就是最大行駛距離要小于用戶需求點到充電站的行駛路徑距離，如果超出最大行駛距離，那么這個充電站就是不可以抵達(dá)的。

因為用戶在充電整個過程中排隊時間是無效的時間，不產(chǎn)生任何效益，并且等待時間越長用戶的焦慮情緒就會加劇，所以在充電站能夠盡量少的排隊，最好能隨到隨充。這就需要每個充電站盡可能多的擁有充電樁來減少排隊的可能性，方便用戶隨時充電。

3. 可靠性原則：充電站是一個耗電大的工程，其危險性雖然不如加油站那么大，但是一旦出問題則會影響到周圍幾公里范圍內(nèi)的單位和個人。在對充電站進(jìn)行設(shè)計的時候，要考慮以下三點。

第一，對配電網(wǎng)絡(luò)的影響。城市中每個區(qū)域的供電大體是確定的，當(dāng)用戶充電行為集中在某個區(qū)域的某個時段，則會導(dǎo)致該時段下這個區(qū)域的負(fù)荷壓力大，如遇上用電高峰，電力系統(tǒng)的供電會跟不上，造成短時間內(nèi)局部停電，所以需要對配電網(wǎng)的負(fù)荷進(jìn)行確認(rèn)，確保設(shè)計出來的充電站沒有超出負(fù)荷。

第二，對輸電線路的影響。當(dāng)充電站中的充電樁數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模，并且每臺充電樁上都有汽車在充電，那么整個充電站所消耗的電能就會非常大，同時也會造成輸電線路上電流過大，導(dǎo)致發(fā)熱量大，增加了輸電線路的損耗。

第三，對電力諧波的危害。電力諧波是指與電網(wǎng)電流頻率不同的頻率，產(chǎn)生這些頻率的都是用電設(shè)備耗電后反饋給電網(wǎng)的頻率。由于充電站設(shè)計的是直流充電樁，所需要大型交變直的設(shè)備，這些設(shè)備產(chǎn)生的諧波非常大。諧波會造成輸電線路的大量損耗，并且有可能會造成同網(wǎng)下其他用電設(shè)備的損壞。

四、運營商建設(shè)成本

運營商指的是取得充電站運營資格后建設(shè)充電站，并對充電站后期運營進(jìn)行有效的管理。運營商在整個充電站運營過程中需要投入：許可牌照費用、土地出讓成本、建設(shè)投資成本和后期運營費用。在本文研究過程中運營商的許可牌照費用默認(rèn)不計，假設(shè)已經(jīng)取得牌照，并且不產(chǎn)生費用。

1. 土地成本：城市中不同區(qū)域的土地價格是不同的，所以在不同備選充電站點的單位地價也是不同的。因此要分別討論每個充電站點的地價，根據(jù)文件《GBT 18508～2014 城鎮(zhèn)土地估價規(guī)程》所述的五類地價計算方法（市場比較法、收益還原法、剩余法、成本逼近法和公示地價系數(shù)修正法），由于是商業(yè)服務(wù)類的，屬于城市基礎(chǔ)設(shè)施，客觀開發(fā)利潤解決于零，并且不適用于商住產(chǎn)品，所以選取公式地價系數(shù)修正法來計算客觀地價。另外不確定每個充電站周邊是商用還是民住，其中公式地價系數(shù)修正法里的路線價法和標(biāo)定系數(shù)法不可以用，通用于基準(zhǔn)地價系數(shù)修正法。

2. 建設(shè)成本：不同規(guī)模大小的充電站建設(shè)成本是不同的，主要包括充電樁及其他一系列的配套建設(shè)，主要成本與充電樁的數(shù)量有關(guān)。

3. 運營維護(hù)成本：運營維護(hù)成本包括充電站運營后續(xù)的一系列費用，包括設(shè)備的損耗維修等。一般情況下按照建筑價值一定比例核算，對于充電站來說建筑價值基本等于建設(shè)成本。

五、用戶的時間成本

在對汽車充電滿意度進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)用戶對于給汽車充電站位置和排隊時間關(guān)注程度很高。而汽車的充電戰(zhàn)位置決定了用戶行駛到充電站的時間。

一是行駛時間成本：對于已有的文獻(xiàn)中計算時間的方法大多是考慮了使用平均速度來計算行駛消耗的時間，少數(shù)是根據(jù)路段自由車速、擁擠水平的不同，對各路段的平均行駛速度進(jìn)行核算的基礎(chǔ)上，得到各路段的平均行駛時間矩陣。但目前技術(shù)條件下，可以對實際路況采用“互聯(lián)網(wǎng)+”的方式，從網(wǎng)絡(luò)交通地圖上獲取需求點到備選充電站點的距離時間數(shù)據(jù)。由于目前交通攝像的普及，網(wǎng)路交通地圖對于時間的計算誤差率極小，并且對于道路交通還可以雙向計算，可以視作與真正交通環(huán)境一樣。二是排隊時間成本：用戶在充電站中基本需要等待，等待的時間將對用戶體驗產(chǎn)生不好的影響。

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（作者單位：杭州電子科技大學(xué)管理學(xué)院）endprint