淺談我國電動汽車發(fā)展中充電站設施建設的應用

0 引言

盡管充電基礎設施建設在國內(nèi)外普遍得到高度重視，但是目前世界各國都面臨著相關技術標準與運營模式不明確等一系列問題，我國亟待在試點基礎上加大研究和創(chuàng)新力度，探索一條適合我國國情的充電基礎設施發(fā)展道路。

近幾年來，我國已經(jīng)投產(chǎn)了一定數(shù)量的充電站與充電樁，充電方式有快充、慢充、換電池等多種，先期的工作為后續(xù)建設提供了寶貴經(jīng)驗。目前，國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司、普天海油、中石化等企業(yè)已經(jīng)與多數(shù)地方政府簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，制定了較為明確的建設目標和計劃，充電站建設開始呈現(xiàn)加速發(fā)展的勢頭。

充電基礎設施的服務對象是電動汽車這一交通工具，而其服務內(nèi)容屬于用電服務，因而充電基礎設施具有雙重基礎設施特性，既是重要的電力服務基礎設施，又是重要的現(xiàn)代交通基礎設施。理清充電基礎設施的本質、屬性及其與電網(wǎng)的關系具有十分重要的意義。

1 充電服務的本質是滿足一種新型用電需求

對于電動汽車這一新型電力用戶而言，其自身特點決定了其用電需求與普通電力用戶的需求有較大區(qū)別，具有移動性、多樣性、可引導性3個新特征。

1.1 電動汽車的用電需求具有移動性

與普通電力用戶的用電需求不一樣，電動汽車的用電需求具有顯著的移動性特征。這是因為作為交通運輸工具，同一輛電動汽車可能會?？吭诙鄠€不同的位置，其用電需求也會在不同?？课恢瞄g移動，因此針對傳統(tǒng)用戶設計的“定點用電、定點計費”的用電服務方式就不再適用，而必須為電動汽車用戶提供“多點用電、多點計費”的用電服務。

1.2 電動汽車的用電需求具有多樣性

首先，不同種類電動汽車用戶的用電需求不同。如電動公交車、環(huán)衛(wèi)車、出租車和私人轎車的用電需求存在較大差異。其次，同一個電動汽車用戶存在多種用電需求，既有對電池快速更換的需求，也有對直流充電和交流充電的需求。

1.3 電動汽車的用電需求具有可引導性

電動汽車的用電需求具有很好的可引導性。在利用分時電價等手段進行有效引導的情形下，能夠起到削峰填谷的作用，提高系統(tǒng)的整體運行效率。就目前采用的慢充技術而言，一般可在5～8 h 完成充電過程。據(jù)統(tǒng)計，90%的汽車有95%的時間處于停駛狀態(tài)，這意味著通過合理的激勵手段和先進智能電網(wǎng)技術，能夠引導電動汽車用戶把充電時間安排在電網(wǎng)負荷低谷時段，實現(xiàn)與電網(wǎng)的友好互動。

2 網(wǎng)絡化是充電基礎設施的基本屬性

從目前試點階段來看，眾多試點工程主要是為特定電動汽車用戶單獨建設充電樁和充電站。隨著未來電動汽車規(guī)?；?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/發(fā)展">發(fā)展，就需要根據(jù)其用電需求的移動性、多樣性、可引導性3 大特征，從系統(tǒng)優(yōu)化集成的角度，優(yōu)化充電站和充電樁的網(wǎng)點布局，并通過統(tǒng)一信息管理平臺構建一個有機的充電服務網(wǎng)絡，實現(xiàn)高效、智能、規(guī)范的網(wǎng)絡化建設與運營。網(wǎng)絡化屬性應當成為充電基礎設施的基本屬性，并作為我國開展充電基礎設施頂層設計和規(guī)劃布局的一項重要原則。

2.1 網(wǎng)絡化建設與運營能適應電動汽車用電對移動性和多樣性的要求

對于電動汽車用戶而言，由于其用電需求的移動性和多樣性，用戶將希望基礎設施運營商提供“多點用電、多點計費”的多網(wǎng)點充電服務以及換電池、慢充、快充等多種方式相結合的多樣化充電服務。用戶的這類需求決定了我國充電設施建設不能采取“分散經(jīng)營、各自為政”的建設與運營模式，而必須按照統(tǒng)一規(guī)范的標準，根據(jù)用戶的實際需求，合理配置服務網(wǎng)點和服務方式，為用戶提供網(wǎng)絡化和規(guī)范化的充電服務。

2.2 網(wǎng)絡化建設與運營有利于促進充電服務產(chǎn)業(yè)規(guī)范有序發(fā)展

電動汽車充電服務屬于公用服務，與移動通信服務的需求類似，電動汽車用戶需要在較大區(qū)域范圍內(nèi)享受到規(guī)范一致、延續(xù)性好的充電服務，不希望出現(xiàn)無序發(fā)展、標準不一的局面。構建具有強大實力的充電網(wǎng)絡建設運營商，有助于確保網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)所有充電設施采用統(tǒng)一標準，確保充電計量以及維護保養(yǎng)等一系列相關公共服務的規(guī)范性和一致性。同時，類比移動通信網(wǎng)絡服務，政府相關管理部門對充電網(wǎng)絡服務也可通過發(fā)放經(jīng)營牌照等方式來有效規(guī)范行業(yè)發(fā)展，避免標準不統(tǒng)一、服務不到位等問題。

2.3 網(wǎng)絡化建設與運營有利于發(fā)揮規(guī)模效益，降低系統(tǒng)運維成本

為保障充換電服務質量，運營商必須保證充換電設施有一定的冗余度和備用，如北京奧運公交線路的換電站就有60%的電池儲備率。如果采取分散經(jīng)營方式，則需要大量備用設施以保證服務質量;而通過采用網(wǎng)絡化運營和管理，可達到集約互補，有助于降低備用設施的需求總量，充分發(fā)揮充電設施網(wǎng)絡化運營的互補效益與規(guī)模效益，節(jié)約建設和運營成本。另外，通過先進的信息通信等手段，還可以提前讓用戶知曉鄰近網(wǎng)點充電設備的占用情況，用戶可輕松選擇空閑充電設施進行充電，在方便用戶的同時提高充電設施利用效率。最后，通過網(wǎng)絡化運營，有利于組建專業(yè)規(guī)范的技術服務隊伍，提高技術服務水平，降低對相關人員以及設備需求，節(jié)約社會資源。

3 充電網(wǎng)絡與電網(wǎng)具有不可分割的聯(lián)系

3.1 充電網(wǎng)絡對配電網(wǎng)具有明顯的依附性

目前國家4 部門出臺的補貼政策把插電式混合動力和純電動汽車作為主要支持對象，要求二者電池容量分別超過10 kW·h 和15 kW·h，補貼標準為3 000 元/(kW·h)，而目前比亞迪E6 純電動車容量已經(jīng)超過60 kW·h。按照平均每輛車20 kW·h 的容量，假定快充采用1- 3C 充電方式(充電時間20~60 min)，慢充采用0.2- 0.3C 充電方式(充電時間3~6 h)，2 種情形下需要的充電功率分別為20~60 kW、4~6 kW，未來隨著電池容量成倍提高，其充電功率也需要成倍增加。

從充電設施規(guī)劃建設方面來看，由于充電功率較大且可能產(chǎn)生諧波污染，隨著充電網(wǎng)絡覆蓋范圍與密度增大以及快充設備大規(guī)模應用，必須評估其充電行為對配電網(wǎng)供電可靠性和電能質量的影響，對不符合相關技術標準要求的充電設施進行整改并由配電網(wǎng)管理部門實施必要的配電網(wǎng)升級改造工程。因此，充電網(wǎng)絡的建設與優(yōu)化布局不能僅考慮電動汽車用電需求，還必須與配電網(wǎng)的規(guī)劃建設與運行管理結合起來，電網(wǎng)公司要掌握和引導充電網(wǎng)絡規(guī)劃布局以及建設工作。從運營管理方面來看，充電設施運營服務的本質是向電動汽車提供電能，充電站既對配電網(wǎng)的安全運行和電能質量產(chǎn)生重要影響，又必然會受到配電網(wǎng)運行及控制的影響。充電網(wǎng)絡在技術服務、電能計量、電費結算、用電管理等方面都離不開配電網(wǎng)的支撐。