淺談我國電動汽車發(fā)展中充電站設(shè)施建設(shè)的應(yīng)用

0 引言

盡管充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與運營模式不明確等一系列問題，我國亟待在試點基礎(chǔ)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(chǔ)設(shè)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(shè)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(shè)目標(biāo)和計劃，充電站建設(shè)開始呈現(xiàn)加速發(fā)展的勢頭。

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

1 充電服務(wù)的本質(zhì)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(dǎo)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停靠在多個不同的位置，其用電需求也會在不同停靠位置間移動，因此針對傳統(tǒng)用戶設(shè)計的“定點用電、定點計費”的用電服務(wù)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(wù)。

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(dǎo)性

電動汽車的用電需求具有很好的可引導(dǎo)性。在利用分時電價等手段進行有效引導(dǎo)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(shù)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(shù)，能夠引導(dǎo)電動汽車用戶把充電時間安排在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時段，實現(xiàn)與電網(wǎng)的友好互動。

2 網(wǎng)絡(luò)化是充電基礎(chǔ)設(shè)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(shè)充電樁和充電站。隨著未來電動汽車規(guī)模化發(fā)展，就需要根據(jù)其用電需求的移動性、多樣性、可引導(dǎo)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(gòu)建一個有機的充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)高效、智能、規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)與運營。網(wǎng)絡(luò)化屬性應(yīng)當(dāng)成為充電基礎(chǔ)設(shè)施的基本屬性，并作為我國開展充電基礎(chǔ)設(shè)施頂層設(shè)計和規(guī)劃布局的一項重要原則。

2.1 網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)與運營能適應(yīng)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(chǔ)設(shè)施運營商提供“多點用電、多點計費”的多網(wǎng)點充電服務(wù)以及換電池、慢充、快充等多種方式相結(jié)合的多樣化充電服務(wù)。用戶的這類需求決定了我國充電設(shè)施建設(shè)不能采取“分散經(jīng)營、各自為政”的建設(shè)與運營模式，而必須按照統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)用戶的實際需求，合理配置服務(wù)網(wǎng)點和服務(wù)方式，為用戶提供網(wǎng)絡(luò)化和規(guī)范化的充電服務(wù)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)與運營有利于促進充電服務(wù)產(chǎn)業(yè)規(guī)范有序發(fā)展

電動汽車充電服務(wù)屬于公用服務(wù)，與移動通信服務(wù)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(wù)，不希望出現(xiàn)無序發(fā)展、標(biāo)準(zhǔn)不一的局面。構(gòu)建具有強大實力的充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運營商，有助于確保網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)所有充電設(shè)施采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，確保充電計量以及維護保養(yǎng)等一系列相關(guān)公共服務(wù)的規(guī)范性和一致性。同時，類比移動通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，政府相關(guān)管理部門對充電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)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(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、服務(wù)不到位等問題。

2.3 網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)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(wù)質(zhì)量，運營商必須保證充換電設(shè)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(shè)施以保證服務(wù)質(zhì)量;而通過采用網(wǎng)絡(luò)化運營和管理，可達(dá)到集約互補，有助于降低備用設(shè)施的需求總量，充分發(fā)揮充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)化運營的互補效益與規(guī)模效益，節(jié)約建設(shè)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(shè)備的占用情況，用戶可輕松選擇空閑充電設(shè)施進行充電，在方便用戶的同時提高充電設(shè)施利用效率。最后，通過網(wǎng)絡(luò)化運營，有利于組建專業(yè)規(guī)范的技術(shù)服務(wù)隊伍，提高技術(shù)服務(wù)水平，降低對相關(guān)人員以及設(shè)備需求，節(jié)約社會資源。

3 充電網(wǎng)絡(luò)與電網(wǎng)具有不可分割的聯(lián)系

3.1 充電網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)施規(guī)劃建設(shè)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(luò)覆蓋范圍與密度增大以及快充設(shè)備大規(guī)模應(yīng)用，必須評估其充電行為對配電網(wǎng)供電可靠性和電能質(zhì)量的影響，對不符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的充電設(shè)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(luò)的建設(shè)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(shè)與運行管理結(jié)合起來，電網(wǎng)公司要掌握和引導(dǎo)充電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃布局以及建設(shè)工作。從運營管理方面來看，充電設(shè)施運營服務(wù)的本質(zhì)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(zhì)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(luò)在技術(shù)服務(wù)、電能計量、電費結(jié)算、用電管理等方面都離不開配電網(wǎng)的支撐。