徐杰

摘要：完善電動汽車充電設施配套建設是發(fā)展新能源汽車的重要保障。通過對電動汽車充電設施規(guī)劃流程及方法的研究分析，科學、合理地推進充電設施建設，有效提高電動汽車用戶的充電滿意度和充電樁使用效率，降低充電站的建設和運營成本，同時適應新能源汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。

關鍵詞：電動汽車；充電設施；規(guī)劃；需求預測；選址定容

0引言

充電設施是電動汽車發(fā)展的重要基礎，對促進電動汽車的商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化具有重要的推動作用。隨著電動汽車的推廣普及，充電設施規(guī)劃與建設將進一步規(guī)模化、網(wǎng)絡粧化、智能化?，F(xiàn)有的充電數(shù)量與電動汽車數(shù)量基本達到標準配比，但是由于充電樁布局過程中沒有從電動汽車出行規(guī)律的角度分析充電需求的分布情況，造成了很多充電樁閑置的局面，充電需求得不到滿足。在滿足電動汽車充電需求及城市用電負荷的前提下，避免不必要的公共資源浪費，如何科學合理地開展充電設施規(guī)劃和空間布局尤為重要。

1、充電設施規(guī)劃原則

電動汽車充電設施規(guī)劃屬于新型市政專項規(guī)劃，規(guī)劃原則與諸多市政規(guī)劃相似，充電設施規(guī)劃參考以下原則：一是充電設施分布與電動汽車交通密度和充電需求分布盡可能一致，充電設施網(wǎng)點數(shù)量應盡可能與充電需求分布保持一致，與電動汽車交通密度成正比；二是充電設施規(guī)劃應與城市總體規(guī)劃、電網(wǎng)、路網(wǎng)規(guī)劃相結(jié)合[1]，充電設施是城市基礎設施的一部分，其選址布局應與城市規(guī)劃和路網(wǎng)規(guī)劃相匹配，由于充電設施功率較高，需同時立足于電網(wǎng)布局規(guī)劃。

根據(jù)以上原則對充電設施的需求進行評估，構(gòu)建符合需求的充電設施規(guī)劃模型，科學預測充電設施規(guī)模，最大限度地發(fā)揮充電設施的基礎作用。

2、充電設施規(guī)劃流程

電動汽車充電設施規(guī)劃編制的主要內(nèi)容是分析研究現(xiàn)狀和存在的問題，明確規(guī)劃依據(jù)；依據(jù)城市發(fā)展和行業(yè)發(fā)展目標[2]，確定電動汽車發(fā)展策略，運用合理的模型方法對電動汽車保有量進行預測；根據(jù)電動汽車出行規(guī)律及充電行為預測充電需求；根據(jù)城市、路網(wǎng)及電網(wǎng)規(guī)劃情況，對電動汽車充電設施進行選址布局、定容；最后對充電設施進行經(jīng)濟效益分析。具體流程圖如圖1所示。

2.1現(xiàn)狀分析

對規(guī)劃區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的各類型電動汽車數(shù)量（按用途分私人、租賃、公交、物流等）、充電設施數(shù)量（包括公共、專用、私人）、充電設施布局情況等相關數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，同時對規(guī)劃區(qū)域內(nèi)政府對電動汽車以及充電設施的整體發(fā)展規(guī)劃及目標、相關政策等進行收集，分析現(xiàn)階段存在的問題，為充電設施規(guī)劃提供基礎數(shù)據(jù)支撐。

2.2電動汽車保有量預測

根據(jù)電動汽車發(fā)展趨勢及政府規(guī)劃預測規(guī)劃年限內(nèi)各類型電動汽車數(shù)量，由于現(xiàn)階段電動汽車推廣受政策影響較大，可根據(jù)政府規(guī)劃年的發(fā)展目標采用更新替代法預測各年度電動汽車保有量，對于無推廣目標的采用千人汽車保有量法預測電動汽車保有量。

2.3 充電行為分析

隨著電動汽車出行數(shù)據(jù)及充電運營數(shù)據(jù)分析的不斷深入，可以越來越準確的分析電動汽車出行規(guī)律與充電行為。

電動汽車的出行規(guī)律與充電需求緊密相關，準確地描述電動汽車的出行特征及規(guī)律是預測充電需求的基礎。電動汽車的出行規(guī)律具有兩類特征量：時間特征量和空間特征量[3]。時間維度的特征量可以描述電動汽車出行活動在一天或者更長時段內(nèi)時間上的規(guī)律，包括出行起始時刻、行駛時長、到達目的地時刻、目的地停駐時長等；空間維度的特征量可以描述電動汽車一天內(nèi)在空間上的轉(zhuǎn)移，包括出行起始地點、出行目的地、出行選擇的路徑以及行駛里程等。從這兩個維度統(tǒng)計這些特征量的概率分布情況，則能準確的預測電動汽車充電需求的時空分布情況。

決定用戶充電方式的主要有兩方面因素：主觀偏好因素和客觀因素。主觀因素主要受電動汽車車主的偏好，包括電池最低荷電狀態(tài)和充電方式（直流、交流、換電）；客觀因素主要受出行規(guī)律的影響，包括運行時間及里程、目的地停留時間、電池狀態(tài)、充電設施位置等。

根據(jù)電動汽車出行規(guī)律與充電方式可得出電動汽車充電時間、充電時長、充電次數(shù)、充電量等。

2.4充電需求預測

電動汽車充電需求與電動汽車保有量、日平均行駛里程以及單位里程綜合能耗水平有關[2]。對各類電動汽車車型的出行規(guī)律進行分析，構(gòu)建充電需求預測模式，根據(jù)電動汽車保有量和用戶的充電行為，預測充電需求總量，并根據(jù)駕駛行為和充電模式按一定比例劃分到不同的區(qū)域，再根據(jù)各類型充電設施能滿足的比例計算具體的數(shù)量規(guī)模。

充電需求數(shù)量主要由電動汽車保有量決定，一般而言，保有量越大，充電需求量越多；充電需求發(fā)生的時間、地點和類型則主要由電動汽車的出行規(guī)律和充電決策所決定。電動汽車具有移動性，移動過程的不確定性決定了預測其充電需求需要以準確分析電動汽車的出行規(guī)律為前提[3]。一般來說，電動汽車根據(jù)出行規(guī)律可分為兩類[2]：一類為固定線路運行車輛，以公交、市政車輛等為主；一類為隨機線路運行車輛，以出租、網(wǎng)約、私人、物流車輛等為主。

2.5 充電設施選址定容

充電站選址和定容也是一個多目標優(yōu)化問題，需綜合考慮用戶需求、經(jīng)濟因素、交通因素、電網(wǎng)因素以及服務網(wǎng)絡可靠性，既要提高充電站的服務水平又要降低充電站的建設成本。

準確預測電動汽車負荷的動態(tài)時空分布規(guī)律是規(guī)劃電動汽車充電站地址與容量的基礎[4]。電動汽車負荷預測主要有以下兩種：一是對電動汽車快充歷史負荷數(shù)據(jù)進行研究，找出變化規(guī)律并建立相關的數(shù)學模型進行預測，此方法類似于傳統(tǒng)電力負荷預測方法，在模型特征建立準確時有較高的精度。二是將電動汽車當作交通載具，統(tǒng)計其出行及快充時空分布規(guī)律，建立電動汽車充電需求與充電行為相關的概率模型，再對之進行預測。

充電設施位置及規(guī)模大小的合理規(guī)劃，有利于電動汽車發(fā)展，減少一些不必要的資源浪費[6]，主要考慮以下因素：

一是充電運營商方面，充電設施的建設及運營成本，考慮其服務范圍對用戶的影響；

二是充電用戶方面，考慮便利程度及充電成本，包括時間成本（用戶到充電站的時間損耗、排隊等待時間、充電時間）及充電費用；

三是現(xiàn)有充電設施運營情況；根據(jù)現(xiàn)有充電設施運營情況，對利用率較高的站點考慮增建，利用率低的站點考慮遷建。

為了提高電動汽車用戶充電滿意度，在進行充電站布局時，還需為充電站設定服務水平標準。充電站服務水平包含平均充電距離和充電需求滿足率兩個方面。平均充電距離越短、充電需求滿足率越高，則充電站服務水平越高；否則，充電站服務水平越低。

2.6電網(wǎng)供電能力校核

考慮充電設施與電網(wǎng)錯峰運行，實現(xiàn)“削峰填谷”的作用，充電負荷特性總體呈現(xiàn)電網(wǎng)負荷高峰時充電負荷小，電網(wǎng)負荷低谷時充電負荷大[5]。對于電網(wǎng)負荷高峰時，考慮充電負荷與之疊加，主要校核110kV及以上電壓等級電網(wǎng)供電能力；對于電網(wǎng)低谷負荷時，充電負荷出現(xiàn)高峰，主要校核10kV電網(wǎng)供電能力。

2.7投資效益分析

充電站建設成本主要由四部分組成[6]：固定投資成本、充電樁及配線費用、變壓器費用和土地費用。按目前市場標準選取單樁造價，計算固定投資成本。根據(jù)運維成本、收取服務費用、政府補貼等計算動態(tài)投資回收期。同時對投資效益進行測算，包括減少碳排量、拉動電動汽車及充電設施產(chǎn)值等。

目前電動汽車推廣受政策影響較大，在規(guī)劃實施過程中需要根據(jù)充電設施的運營實際情況來動態(tài)調(diào)整，以確保充電設施的經(jīng)濟效益達到最大值，并確保電動汽車充電設施滿足預期的運行需求。

結(jié)語

電動汽車充電設施作為電動汽車供應能源的基礎設施，其規(guī)劃、建設的合理性、便利性都是電動汽車普及及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵。在研究與分析電動汽車充電設施規(guī)劃方法的過程中，應該立足于電動汽車充電需求多樣化的特點上，從多個方面針對充電方式問題以及充電設施規(guī)劃問題進行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署，確保所選擇的充電方式滿足充電需求。

參考文獻

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