周金華

摘要：當(dāng)前全球環(huán)境污染日益嚴(yán)重，人類的生存和發(fā)展面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)，為倡導(dǎo)節(jié)能減排，提高能源利用效率，促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電動(dòng)汽車的發(fā)展作為新興產(chǎn)物勢(shì)在必行。但因充電電池存儲(chǔ)能量低，續(xù)航時(shí)間短，成為發(fā)展弊端。為解決這一需求，除克服對(duì)電池本身研究外，還需大力建設(shè)電動(dòng)汽車充電站作為配套實(shí)施，以滿足長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的需求?；诖耍恼戮托履茉措妱?dòng)汽車充電站發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電站；發(fā)展趨勢(shì)

1. 新能源電動(dòng)汽車充電站發(fā)展背景

電動(dòng)汽車碳減排能力是指電動(dòng)汽車行駛時(shí)消耗電量對(duì)應(yīng)發(fā)電側(cè)排放CO2相對(duì)于同等型號(hào)燃油汽車行駛時(shí)排放CO2的減排量。電動(dòng)汽車所消耗的電力由發(fā)電廠提供，相當(dāng)于“以煤代油”，并非真正意義上的新能源汽車；在完全由電廠發(fā)電對(duì)電動(dòng)汽車充電時(shí)，電動(dòng)汽車行駛每公里排放的 CO2與燃油汽車基本相同。但隨著電力系統(tǒng)發(fā)電側(cè)低碳化進(jìn)程不斷推進(jìn)，電動(dòng)汽車的節(jié)能減排效益還會(huì)繼續(xù)增加。所以，如何協(xié)調(diào)投資清潔能源與電動(dòng)汽車充電站是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。

2.充電站相關(guān)設(shè)施以及功能分析

充電站設(shè)施：配電系統(tǒng)、充電設(shè)備（充電器，電池充電平臺(tái)），調(diào)度系統(tǒng)（存儲(chǔ)、更換和維修）。

充電樁作為電動(dòng)汽車智能終端的功能。電動(dòng)汽車的消費(fèi)者可以購(gòu)買充電樁智能充電卡后，第一時(shí)間將個(gè)人信息在智能卡上激活，從而更好的體驗(yàn)的智能充電樁的功能。當(dāng)汽車進(jìn)入到充電軌道后，充電樁充電和充電端口可以自主進(jìn)行車距離分辨率的計(jì)算，電源接口通過(guò)自動(dòng)紅外傳感器和用戶汽車充電接口對(duì)接，完成充電過(guò)程。

智能充電站資源網(wǎng)絡(luò)共享。需要投入更多的智能充電站信息共享，如每個(gè)充電站的當(dāng)前存儲(chǔ)容量、充電樁空閑時(shí)間、充電等待時(shí)間等。用戶可以通過(guò)全球定位系統(tǒng)、實(shí)時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的新能源電動(dòng)汽車充電站、充電站和電動(dòng)汽車的負(fù)載恢復(fù)運(yùn)行，及時(shí)反饋給調(diào)度中心，以保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

新能源電動(dòng)汽車充電站是未來(lái)智能城市、智能電網(wǎng)建設(shè)的一部分。充電站的第一個(gè)層次是智能充放電控制單元結(jié)構(gòu)：智能控制與數(shù)據(jù)采集模塊（PM），智能電表（SM）、電池管理系統(tǒng)（BMS），用戶終端（UT）和其他相關(guān)部件。第二個(gè)層次是綜合控制和管理系統(tǒng)：汽車充電站系統(tǒng)包括充放電、計(jì)量計(jì)費(fèi)、安全等相關(guān)方面。利用SCADA監(jiān)控系統(tǒng)的功能、綜合監(jiān)控、智能負(fù)載調(diào)節(jié)和有效的網(wǎng)絡(luò)通信控制和管理功能。第三個(gè)層次是在充電和放電的電源管理系統(tǒng)：智能電網(wǎng)運(yùn)行從整體的角度來(lái)看，電動(dòng)汽車充電站區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一管理使用，監(jiān)督和對(duì)運(yùn)行的微電網(wǎng)能量存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行有效控制。

3.運(yùn)行模式

電動(dòng)汽車本質(zhì)動(dòng)力是儲(chǔ)能電池，其充電時(shí)可以看作隨機(jī)性的負(fù)荷、放電時(shí)可以看作移動(dòng)電源，即電動(dòng)汽車運(yùn)行在V2G模式。

電動(dòng)汽車充電時(shí)，由于受控制策略和動(dòng)力電池特性的限制，電動(dòng)汽車相當(dāng)于一個(gè)低電壓、大電流的負(fù)荷。電動(dòng)汽車對(duì)應(yīng)著三種充電模式：慢充方式、快充方式和快換方式。慢充方式主要針對(duì)續(xù)航能力大的電動(dòng)汽車，積極利用晚間停運(yùn)時(shí)間給蓄電池充電；快充方式針對(duì)續(xù)航能力適中的電動(dòng)汽車，由于快速充電電流沖擊較大，只能用于標(biāo)準(zhǔn)的充電站；快換方式適合于車輛電池組設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，易更換，電動(dòng)汽車快速更換模式只適合有人值守的標(biāo)準(zhǔn)充電站。電動(dòng)汽車作為移動(dòng)負(fù)荷，需要對(duì)其進(jìn)行隨機(jī)負(fù)荷建模。分析大規(guī)模電動(dòng)汽車接入對(duì)電網(wǎng)的影響，包括對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響、接入點(diǎn)系統(tǒng)諧波處理等。

4.新能源電動(dòng)汽車充電站發(fā)展趨勢(shì)分析

新能源電動(dòng)汽車是汽車行業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要方向，這是能源及環(huán)保雙重壓力下的必然?！笆濉逼陂g，國(guó)家將大力普及新能源汽車、多能源混合動(dòng)力車。電動(dòng)轎車、氫燃料電池轎車將會(huì)在民眾普及，這樣背景下電動(dòng)汽車充電站這種配套設(shè)備將迎來(lái)新的發(fā)展。2010年到2013年三年間，我國(guó)充電站從原有的90座快速攀升至619座，增長(zhǎng)率達(dá)到89%，充電樁數(shù)量也從1129增長(zhǎng)至22628個(gè)，年負(fù)荷增長(zhǎng)率近200%。我國(guó)新能源汽車示范推廣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一就是充電設(shè)施的建設(shè)，得益于國(guó)家對(duì)新能源電動(dòng)汽車的大力推廣，新能源電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)行業(yè)將迎來(lái)一個(gè)新的爆發(fā)期。在這之前，受到電動(dòng)汽車數(shù)量及規(guī)模的限制，加上充電設(shè)施建設(shè)過(guò)程中需要大量資金投入，短時(shí)間內(nèi)得不到明顯效益回報(bào)，因此充電設(shè)施建設(shè)數(shù)量較少。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，截至2014年底，我國(guó)共建設(shè)完成充電站823個(gè)、充電樁3.8萬(wàn)個(gè)。而2014年我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量已達(dá)9.39萬(wàn)輛，充電設(shè)施供需之間的矛盾日益突出。但在2015年，全國(guó)計(jì)劃建成的充電站數(shù)量達(dá)到了2549個(gè)，而計(jì)劃建成充電樁的數(shù)量更是達(dá)到了34萬(wàn)個(gè)，相比于14年，有了近20倍的增長(zhǎng)。這些數(shù)據(jù)充分說(shuō)明在未來(lái)時(shí)間里，新能源電動(dòng)汽車充電站具有良好的市場(chǎng)空間。相關(guān)研究人員應(yīng)該做好設(shè)計(jì)及建設(shè)水平的研究工作，有效促進(jìn)行業(yè)進(jìn)步發(fā)展。

新能源電動(dòng)汽車充電站是未來(lái)智慧城市、智能電網(wǎng)建設(shè)的一部分。充電站中的第一層次是智能充放電控制單元建設(shè)：智能控制和數(shù)據(jù)采集模塊（PM），智能電表（SM），電池管理系統(tǒng)（BMS），用戶終端（UT）和其他相關(guān)部分。第二層次是綜合控制和管理系統(tǒng)：汽車充電站系統(tǒng)包括充電和放電，計(jì)量和計(jì)費(fèi)，安全等相關(guān)方面。利用SCADA監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能，完成綜合監(jiān)控、智能負(fù)載調(diào)節(jié)和有效的網(wǎng)絡(luò)通信控制和管理功能。第三層次是地區(qū)充放電站管理系統(tǒng)：從整體的角度操作的智能電網(wǎng)，在充電站區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一管理操作、監(jiān)管大量的電動(dòng)汽車電池的使用和有效地控制微電網(wǎng)儲(chǔ)能設(shè)備。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，發(fā)展清潔可再生能源可以解決環(huán)境和能源問(wèn)題之間的矛盾，電動(dòng)汽車是未來(lái)一種發(fā)展前景非常廣闊的交通工具，其利用電能產(chǎn)生動(dòng)力勢(shì)能，基本上為零污染。能源供應(yīng)是電動(dòng)汽車發(fā)展的重要前提，電動(dòng)汽車充電站基礎(chǔ)設(shè)施供給電動(dòng)汽車能源，從而更好的促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展。

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