徐杰

摘要：完善電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施配套建設(shè)是發(fā)展新能源汽車(chē)的重要保障。通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施規(guī)劃流程及方法的研究分析，科學(xué)、合理地推進(jìn)充電設(shè)施建設(shè)，有效提高電動(dòng)汽車(chē)用戶的充電滿意度和充電樁使用效率，降低充電站的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)適應(yīng)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；充電設(shè)施；規(guī)劃；需求預(yù)測(cè)；選址定容

0引言

充電設(shè)施是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，對(duì)促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化具有重要的推動(dòng)作用。隨著電動(dòng)汽車(chē)的推廣普及，充電設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)將進(jìn)一步規(guī)?；⒕W(wǎng)絡(luò)粧化、智能化。現(xiàn)有的充電數(shù)量與電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量基本達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)配比，但是由于充電樁布局過(guò)程中沒(méi)有從電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)充電需求及城市用電負(fù)荷的前提下，避免不必要的公共資源浪費(fèi)，如何科學(xué)合理地開(kāi)展充電設(shè)施規(guī)劃和空間布局尤為重要。

1、充電設(shè)施規(guī)劃原則

電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施規(guī)劃屬于新型市政專項(xiàng)規(guī)劃，規(guī)劃原則與諸多市政規(guī)劃相似，充電設(shè)施規(guī)劃參考以下原則：一是充電設(shè)施分布與電動(dòng)汽車(chē)交通密度和充電需求分布盡可能一致，充電設(shè)施網(wǎng)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)盡可能與充電需求分布保持一致，與電動(dòng)汽車(chē)交通密度成正比；二是充電設(shè)施規(guī)劃應(yīng)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(shè)施是城市基礎(chǔ)設(shè)施的一部分，其選址布局應(yīng)與城市規(guī)劃和路網(wǎng)規(guī)劃相匹配，由于充電設(shè)施功率較高，需同時(shí)立足于電網(wǎng)布局規(guī)劃。

根據(jù)以上原則對(duì)充電設(shè)施的需求進(jìn)行評(píng)估，構(gòu)建符合需求的充電設(shè)施規(guī)劃模型，科學(xué)預(yù)測(cè)充電設(shè)施規(guī)模，最大限度地發(fā)揮充電設(shè)施的基礎(chǔ)作用。

2、充電設(shè)施規(guī)劃流程

電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)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(wèn)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(biāo)[2]，確定電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展策略，運(yùn)用合理的模型方法對(duì)電動(dòng)汽車(chē)保有量進(jìn)行預(yù)測(cè)；根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)出行規(guī)律及充電行為預(yù)測(cè)充電需求；根據(jù)城市、路網(wǎng)及電網(wǎng)規(guī)劃情況，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施進(jìn)行選址布局、定容；最后對(duì)充電設(shè)施進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。具體流程圖如圖1所示。

2.1現(xiàn)狀分析

對(duì)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的各類型電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量（按用途分私人、租賃、公交、物流等）、充電設(shè)施數(shù)量（包括公共、專用、私人）、充電設(shè)施布局情況等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)對(duì)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)政府對(duì)電動(dòng)汽車(chē)以及充電設(shè)施的整體發(fā)展規(guī)劃及目標(biāo)、相關(guān)政策等進(jìn)行收集，分析現(xiàn)階段存在的問(wèn)題，為充電設(shè)施規(guī)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

2.2電動(dòng)汽車(chē)保有量預(yù)測(cè)

根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)及政府規(guī)劃預(yù)測(cè)規(guī)劃年限內(nèi)各類型電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量，由于現(xiàn)階段電動(dòng)汽車(chē)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(biāo)采用更新替代法預(yù)測(cè)各年度電動(dòng)汽車(chē)保有量，對(duì)于無(wú)推廣目標(biāo)的采用千人汽車(chē)保有量法預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車(chē)保有量。

2.3 充電行為分析

隨著電動(dòng)汽車(chē)出行數(shù)據(jù)及充電運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析的不斷深入，可以越來(lái)越準(zhǔn)確的分析電動(dòng)汽車(chē)出行規(guī)律與充電行為。

電動(dòng)汽車(chē)的出行規(guī)律與充電需求緊密相關(guān)，準(zhǔn)確地描述電動(dòng)汽車(chē)的出行特征及規(guī)律是預(yù)測(cè)充電需求的基礎(chǔ)。電動(dòng)汽車(chē)的出行規(guī)律具有兩類特征量：時(shí)間特征量和空間特征量[3]。時(shí)間維度的特征量可以描述電動(dòng)汽車(chē)出行活動(dòng)在一天或者更長(zhǎng)時(shí)段內(nèi)時(shí)間上的規(guī)律，包括出行起始時(shí)刻、行駛時(shí)長(zhǎng)、到達(dá)目的地時(shí)刻、目的地停駐時(shí)長(zhǎng)等；空間維度的特征量可以描述電動(dòng)汽車(chē)一天內(nèi)在空間上的轉(zhuǎn)移，包括出行起始地點(diǎn)、出行目的地、出行選擇的路徑以及行駛里程等。從這兩個(gè)維度統(tǒng)計(jì)這些特征量的概率分布情況，則能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車(chē)充電需求的時(shí)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(dòng)汽車(chē)車(chē)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(yùn)行時(shí)間及里程、目的地停留時(shí)間、電池狀態(tài)、充電設(shè)施位置等。

根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)出行規(guī)律與充電方式可得出電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間、充電時(shí)長(zhǎng)、充電次數(shù)、充電量等。

2.4充電需求預(yù)測(cè)

電動(dòng)汽車(chē)充電需求與電動(dòng)汽車(chē)保有量、日平均行駛里程以及單位里程綜合能耗水平有關(guān)[2]。對(duì)各類電動(dòng)汽車(chē)車(chē)型的出行規(guī)律進(jìn)行分析，構(gòu)建充電需求預(yù)測(cè)模式，根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)保有量和用戶的充電行為，預(yù)測(cè)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(shè)施能滿足的比例計(jì)算具體的數(shù)量規(guī)模。

充電需求數(shù)量主要由電動(dòng)汽車(chē)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(shí)間、地點(diǎn)和類型則主要由電動(dòng)汽車(chē)的出行規(guī)律和充電決策所決定。電動(dòng)汽車(chē)具有移動(dòng)性，移動(dòng)過(guò)程的不確定性決定了預(yù)測(cè)其充電需求需要以準(zhǔn)確分析電動(dòng)汽車(chē)的出行規(guī)律為前提[3]。一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)根據(jù)出行規(guī)律可分為兩類[2]：一類為固定線路運(yùn)行車(chē)輛，以公交、市政車(chē)輛等為主；一類為隨機(jī)線路運(yùn)行車(chē)輛，以出租、網(wǎng)約、私人、物流車(chē)輛等為主。

2.5 充電設(shè)施選址定容

充電站選址和定容也是一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，需綜合考慮用戶需求、經(jīng)濟(jì)因素、交通因素、電網(wǎng)因素以及服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可靠性，既要提高充電站的服務(wù)水平又要降低充電站的建設(shè)成本。

準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷的動(dòng)態(tài)時(shí)空分布規(guī)律是規(guī)劃電動(dòng)汽車(chē)充電站地址與容量的基礎(chǔ)[4]。電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷預(yù)測(cè)主要有以下兩種：一是對(duì)電動(dòng)汽車(chē)快充歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，找出變化規(guī)律并建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，此方法類似于傳統(tǒng)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，在模型特征建立準(zhǔn)確時(shí)有較高的精度。二是將電動(dòng)汽車(chē)當(dāng)作交通載具，統(tǒng)計(jì)其出行及快充時(shí)空分布規(guī)律，建立電動(dòng)汽車(chē)充電需求與充電行為相關(guān)的概率模型，再對(duì)之進(jìn)行預(yù)測(cè)。

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

一是充電運(yùn)營(yíng)商方面，充電設(shè)施的建設(shè)及運(yùn)營(yíng)成本，考慮其服務(wù)范圍對(duì)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(shí)間成本（用戶到充電站的時(shí)間損耗、排隊(duì)等待時(shí)間、充電時(shí)間）及充電費(fèi)用；

三是現(xiàn)有充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)情況；根據(jù)現(xiàn)有充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)情況，對(duì)利用率較高的站點(diǎn)考慮增建，利用率低的站點(diǎn)考慮遷建。

為了提高電動(dòng)汽車(chē)用戶充電滿意度，在進(jìn)行充電站布局時(shí)，還需為充電站設(shè)定服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn)。充電站服務(wù)水平包含平均充電距離和充電需求滿足率兩個(gè)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(wù)水平越高；否則，充電站服務(wù)水平越低。

2.6電網(wǎng)供電能力校核

考慮充電設(shè)施與電網(wǎng)錯(cuò)峰運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”的作用，充電負(fù)荷特性總體呈現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)充電負(fù)荷小，電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)充電負(fù)荷大[5]。對(duì)于電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)，考慮充電負(fù)荷與之疊加，主要校核110kV及以上電壓等級(jí)電網(wǎng)供電能力；對(duì)于電網(wǎng)低谷負(fù)荷時(shí)，充電負(fù)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(shè)成本主要由四部分組成[6]：固定投資成本、充電樁及配線費(fèi)用、變壓器費(fèi)用和土地費(fèi)用。按目前市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)選取單樁造價(jià)，計(jì)算固定投資成本。根據(jù)運(yùn)維成本、收取服務(wù)費(fèi)用、政府補(bǔ)貼等計(jì)算動(dòng)態(tài)投資回收期。同時(shí)對(duì)投資效益進(jìn)行測(cè)算，包括減少碳排量、拉動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)及充電設(shè)施產(chǎn)值等。

目前電動(dòng)汽車(chē)推廣受政策影響較大，在規(guī)劃實(shí)施過(guò)程中需要根據(jù)充電設(shè)施的運(yùn)營(yíng)實(shí)際情況來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整，以確保充電設(shè)施的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大值，并確保電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施滿足預(yù)期的運(yùn)行需求。

結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施作為電動(dòng)汽車(chē)供應(yīng)能源的基礎(chǔ)設(shè)施，其規(guī)劃、建設(shè)的合理性、便利性都是電動(dòng)汽車(chē)普及及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。在研究與分析電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施規(guī)劃方法的過(guò)程中，應(yīng)該立足于電動(dòng)汽車(chē)充電需求多樣化的特點(diǎn)上，從多個(gè)方面針對(duì)充電方式問(wèn)題以及充電設(shè)施規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)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。

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