趙軍亮 趙 飛

國網(wǎng)河南省電力公司新鄉(xiāng)供電公司

電動(dòng)汽車充電站建設(shè)與運(yùn)營的模式研究

趙軍亮 趙 飛

國網(wǎng)河南省電力公司新鄉(xiāng)供電公司

隨著當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科技不斷發(fā)展，電動(dòng)汽車在人們?nèi)粘Ｉ钪性絹碓狡占埃瑸槿藗兩钐峁┝撕艽髱椭?。由于電?dòng)汽車是以電能為驅(qū)動(dòng)能源的，為能夠使電動(dòng)汽車得到進(jìn)一步普及，并且使其更好應(yīng)用于人們生活，電動(dòng)汽車充電站建設(shè)運(yùn)營是必須要解決的一項(xiàng)任務(wù)，也是最重要的一個(gè)問題。基于此，本文將著重分析探討電動(dòng)汽車充電站建設(shè)措施及運(yùn)營的模式，以此能為以后的實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

電動(dòng)汽車；充電站；建設(shè)；運(yùn)營

1、電動(dòng)汽車充電站建設(shè)要點(diǎn)

1.1 充電站規(guī)劃布局

1.1.1 影響充電站布局的因素

1)電動(dòng)汽車總體充電量需求。電動(dòng)汽車的總體充電需求是影響充電站布局的重要因素之一，只有需求量達(dá)到一定時(shí)，充電站才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上的可行性。同時(shí)不同的充電需求和充電需求分布，對(duì)充電站的數(shù)目和位置具有重要影響。2)電動(dòng)汽車的運(yùn)行模式。電動(dòng)車的運(yùn)行模式可以分為：示范區(qū)用車、集團(tuán)用車、社會(huì)車輛、微型車輛。不同的運(yùn)營模式對(duì)電動(dòng)車的續(xù)航里程，充電時(shí)間的要求不同，進(jìn)而影響著充電方式和耗電速度，最終影響著充電站布局。3)電動(dòng)汽車的能源供給方式。目前電動(dòng)車的能源供給方式有兩種整車充電(包括常規(guī)充電和快速充電)和地面充電。常規(guī)充電即低電流充電?？焖俪潆娂赐ㄟ^高電流來實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的快速充電。地面充電即通過更換電池的方式來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的充電。4)充電時(shí)間。對(duì)充電時(shí)間的要求不同會(huì)影響著電動(dòng)汽車的運(yùn)營模式，進(jìn)而影響充電站的布局。在對(duì)充電時(shí)間沒有要求的情況下，可在電動(dòng)汽車停運(yùn)的夜間充電。對(duì)于需要緊急充電的可采用快速充電或更換電池的方法。

1.1.2 充電站規(guī)劃布局的原則

充電站的規(guī)劃原則應(yīng)考慮“充電需求”和“充電站建設(shè)的可行性”。影響充電需求的因素主要是電動(dòng)汽車的數(shù)量和充電服務(wù)半徑。影響充電站建設(shè)可行性的主要有路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，電力配置，環(huán)保等外部因素。因此，充電站規(guī)劃布局原則包括：1)充電站布局要與電動(dòng)汽車總體分布和充電需求點(diǎn)的分布盡量達(dá)到一致；2)充電站的布局應(yīng)滿足充電站服務(wù)半徑要大于充電需求點(diǎn)的距離；3)充電站的建設(shè)應(yīng)與城市總體規(guī)劃和路網(wǎng)規(guī)劃協(xié)調(diào)；4)充電站的容量設(shè)置應(yīng)小于本區(qū)域的輸配電網(wǎng)的容量限制，避免充電高峰期對(duì)區(qū)域電網(wǎng)的壓力；

1.2 電動(dòng)汽車充電站規(guī)模級(jí)別

電動(dòng)汽車的充電站也有一到四級(jí)之分，一級(jí)充電站的動(dòng)力蓄電池存儲(chǔ)能力較大，一天能夠?yàn)橹辽?00臺(tái)中大型的商用車提供充電或更換電池的服務(wù)；若是乘用車，一天至少可以給500臺(tái)提供充電或更換電池服務(wù)。二級(jí)充電站相比一級(jí)充電站的電池存儲(chǔ)能量較小，一天可以為100到200臺(tái)大中型商用車提供更換電池和充電的服務(wù)，而對(duì)于乘用車，一天可以給200到500臺(tái)提供充電或更換電池服務(wù)。三級(jí)充電站的電池存儲(chǔ)能量則一天只能給40到100臺(tái)大中型商用車提供更換電池或充電的服務(wù)，若是乘用車，則一天可以給100到200臺(tái)進(jìn)行更換電池或充電服務(wù)。四級(jí)充電站的存儲(chǔ)能量是最小，一天只能給40臺(tái)大中型商用車提供更換電池或充電服務(wù)，或者一天可以給100臺(tái)乘用車提供更換電池或充電服務(wù)。

1.3 電動(dòng)汽車充電站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

1.3.1 監(jiān)控后臺(tái)建設(shè)。兩臺(tái)工作站和一臺(tái)服務(wù)器是充電站監(jiān)控后臺(tái)的主要組成結(jié)構(gòu)，通常情況下，充電站監(jiān)控后臺(tái)的建設(shè)都是根據(jù)自身需要來選擇服務(wù)器和監(jiān)控工作站數(shù)量的，以太網(wǎng)絡(luò)是連接系統(tǒng)內(nèi)所有計(jì)算機(jī)的主要網(wǎng)絡(luò)。配電系統(tǒng)和充電機(jī)數(shù)據(jù)的收集、處理和存儲(chǔ)，監(jiān)控配電系統(tǒng)和充電機(jī)的運(yùn)行使充電站監(jiān)控后臺(tái)的主要工作任務(wù)。充電站不僅具有配電站監(jiān)控SCADA功能，還有專門針對(duì)充電站系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用功能，例如智能負(fù)荷調(diào)控等。

1.3.2 配電系統(tǒng)監(jiān)控建設(shè)。測(cè)控和保護(hù)是組成配電系統(tǒng)監(jiān)控的兩個(gè)部分，配電系統(tǒng)監(jiān)控是實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)監(jiān)控和保護(hù)功能的主要方法，它利用充電站后臺(tái)系統(tǒng)和通信管理機(jī)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)的交換。配電系統(tǒng)監(jiān)控中的測(cè)控部分具有配電系統(tǒng)各間隔的電壓電流等電氣參數(shù)的遙測(cè)功能、重要開關(guān)的遙控功能和開關(guān)位置的遙信功能。除此以外，在0.4kV側(cè)還配置了分段備自投裝置，若是其中一路電源失電，備自投裝置就可以快速的合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)，有效的提高了充電站的供電可靠性。

1.3.3 安防監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。充電站的門禁、周界安全和門禁的監(jiān)控，還有視頻監(jiān)控都是在安防系統(tǒng)內(nèi)完成的，它主要利用通信管理機(jī)來獲取充電機(jī)和配電系統(tǒng)監(jiān)控的告警信息，給視頻聯(lián)動(dòng)監(jiān)控提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。充電站的安防監(jiān)控系統(tǒng)主要組成設(shè)備有紅外報(bào)警器、監(jiān)控屏柜、攝像機(jī)等。

2、電動(dòng)汽車充電站運(yùn)行體系

電動(dòng)汽車必將成為下一代汽車發(fā)展的方向，但其發(fā)展受限于電池，電池的充電便捷性是電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸。同時(shí)，大量的電動(dòng)汽車快速充電的需求無序接入，對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)的負(fù)荷穩(wěn)定也存在非常大的安全隱患。因此，如何引導(dǎo)用戶快速找到一個(gè)最優(yōu)的充電點(diǎn)是決定電動(dòng)汽車能否大受歡迎的關(guān)鍵。然而，目前電動(dòng)汽車的監(jiān)控與配電網(wǎng)的監(jiān)控是分離的，其他與之相關(guān)的監(jiān)控也是割裂的，一個(gè)以電動(dòng)汽車為核心的運(yùn)行體系亟待建立。電動(dòng)汽車運(yùn)行體系是以電動(dòng)汽車為中心，把與電動(dòng)汽車相關(guān)的因素(電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、充電設(shè)備、地理信息和交通信息)進(jìn)行關(guān)聯(lián)并構(gòu)建成一套邏輯關(guān)聯(lián)的體系。電網(wǎng)公司擁有最完整的充電站、充電樁和配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備信息及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑫r(shí)配網(wǎng)自動(dòng)化和計(jì)量自動(dòng)化的大量應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和充電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在深圳市政府的大力推動(dòng)下，深圳供電局獲得了電動(dòng)汽車公司關(guān)于電動(dòng)汽車和車載電池的設(shè)備信息及實(shí)時(shí)監(jiān)控信息，同時(shí)也從交警局獲取了實(shí)時(shí)的道路交通信息和從第三方公司獲取的導(dǎo)航算法。上述信息通過WebGIS系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)和展示，使得電動(dòng)汽車的運(yùn)行體系得以建立。

3、電動(dòng)汽車充電站運(yùn)營模式

3.1 以政府為中心的運(yùn)營模式，顧名思義就是說電動(dòng)樁的建設(shè)經(jīng)費(fèi)主要來源于政府的投資，政府作為主持者，聯(lián)系汽車生產(chǎn)商、電網(wǎng)企業(yè)、設(shè)備供應(yīng)商來建設(shè)電動(dòng)充電樁。此模式適用于電動(dòng)汽車發(fā)展的初期階段，對(duì)于運(yùn)營經(jīng)費(fèi)較大的不適用。電動(dòng)充電樁的運(yùn)營初期所建設(shè)的充電樁較少，政府出資投到建設(shè)上的資金較少，這樣在政府的政策和資金的大力支持下，電動(dòng)汽車的早期商業(yè)化發(fā)展很快得到提升。但隨著電動(dòng)汽車生產(chǎn)的發(fā)展，所要建設(shè)的電動(dòng)充電樁越來越多，政府要投入的資金越來越多，政府僅有的財(cái)政難以支撐。而且僅靠政府的資金支撐來建設(shè)，沒有市場競爭，建設(shè)的效率就會(huì)大打折扣。

3.2 以電網(wǎng)企業(yè)為中心的電動(dòng)汽車充電樁運(yùn)營模式是電動(dòng)汽車充電樁的資金來源是以電網(wǎng)企業(yè)為主。電網(wǎng)企業(yè)為整個(gè)建設(shè)過程中的負(fù)責(zé)主體，所建設(shè)的充電設(shè)施具有完全商業(yè)化的性質(zhì)。適合汽車商業(yè)化規(guī)模較大、有固定的充電用戶、投資的渠道通暢。電網(wǎng)企業(yè)在投資電動(dòng)汽車充電樁的建設(shè)過程中有較好的技術(shù)支持、能源供應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)勢(shì)。但相比之下也存在缺點(diǎn)，比如電網(wǎng)企業(yè)沒有較為穩(wěn)定的終端客戶，會(huì)出現(xiàn)盲目投資的現(xiàn)象，而且電網(wǎng)企業(yè)也沒有相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，因此在建設(shè)過程中會(huì)走不少彎路。

3.3 以汽車生產(chǎn)商為中心的充電樁運(yùn)營模式是電動(dòng)汽車充電樁建設(shè)的資金主要來源于汽車生產(chǎn)商，汽車生產(chǎn)商是建設(shè)中的主要負(fù)責(zé)主體。汽車生產(chǎn)商為了提高銷量，自己出錢建充電樁來刺激消費(fèi)者來提高成交量，達(dá)到最終雙贏的目的。大家所熟知的通用、豐田都是自己出資建設(shè)充電樁的企業(yè)。此模式適用于已經(jīng)成熟化的電動(dòng)汽車生產(chǎn)，基礎(chǔ)設(shè)施、商業(yè)化條件各方面都很成熟的條件下生產(chǎn)商把充電樁作為一種售后服務(wù)來吸引消費(fèi)者，鞏固消費(fèi)人群的穩(wěn)定。但是充電樁的需求量增多，汽車生產(chǎn)商在技術(shù)、能源供給方面就會(huì)吃力，不利于達(dá)到雙贏。

總而言之，隨著當(dāng)今時(shí)代能源形勢(shì)越來越嚴(yán)峻，新能源的利用也越來越重要。作為一種重要能源形式，電力能源在當(dāng)前社會(huì)上各個(gè)方面均有著十分廣泛的應(yīng)用，電動(dòng)汽車的出現(xiàn)及發(fā)展就是其中一種。在電動(dòng)汽車發(fā)展過程中，充電站建設(shè)運(yùn)營是必須要解決的一個(gè)問題，因此構(gòu)建科學(xué)合理電動(dòng)汽車充電站建設(shè)及運(yùn)營模式有著十分重要的作用，在電動(dòng)汽車發(fā)展過程中屬于基礎(chǔ)內(nèi)容，這就要求我們?cè)谝院蟮膶?shí)際工作中必須對(duì)其實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步研究探討。

[1]周偉，施勇，楊帆，王文斌.電動(dòng)汽車單相智能無損化充電系統(tǒng)研究[J].華東電力，2014(08).

[2]張曦予，李秋碩，陶順，肖湘寧，趙炳強(qiáng).電動(dòng)公交車充電站功率需求影響因素分析及建模[J].現(xiàn)代電力，2014(01).

[3]葛文捷，黃梅，張維戈.電動(dòng)汽車充電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2013(02).

[4]徐凡，余國勤，顧臨峰，等.電動(dòng)汽車充電站布局規(guī)劃淺析[J].華東電力，2009，37(10)：1678-1682.

[5]劉志鵬，文福拴，薛禹勝，等.電動(dòng)汽車充電站的最優(yōu)選址和定容[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，36(3)：54-59.

[6]馬艷，黃俊齊.昆明長水國際機(jī)場的選址與霧天天氣分析[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2015，17(4)：13-15.