用户出行需求导向下的电动汽车充电站规划探究

用户出行需求导向下的电动汽车充电站规划探究

关海山

广东电网有限责任公司佛山顺德供电局广东佛山528000

摘要：充电站运营中，明确用户出行需求，并构建电动汽车充电站规划布局优选模型，并对车流信息、路网结构、用户路程损耗等因素做出综合性分析，从而促进充电站选址定容的快速优化。本文主要针对电动汽车带来的环境效益和社会效益、电动汽车充电站规划中的方案模型、电动汽车充电站整体规划、电动汽车发展中的技术保障、规划评价体系等内容作出科学分析。

关键词：用户出行需求导向；电动汽车；充电站；规划探究

前言

为满足用户的出行需求，对电动汽车充电站进行有效规划，充分考虑用户意愿和充电个体需求，尽量减少电动汽车的充电次数。依据电动汽车出行里程和电池状态，对电动汽车充电系数进行科学分析，合理的安排电动汽车的充电次序，从而更好的满足充电负荷要求。将车辆运行数据作为支撑，及时构建电动汽车充电需求的时空分布预测模型，促进充电站的规模和位置优化。

1.电动汽车带来的环境效益和社会效益

1.1清洁环保

电动汽车基本上是零排放，无污染物直接排出，即使对于间接产生的污染物也可用于电池、发电等环节，比如将电动汽车间接排出的污染物用于风能、电能、核能，由此带来人们清洁的能源，有效减少了资源浪费，促进了能源的循环利用。将间接排出的污染物用于新型蓄电池中，给行业带来了更大的经济效益[1]。

1.2节能效果

电动汽车的节能效果很明显，原油发电厂输出的电能，在经过提炼、热电转换、输配电力等过程后，最后到电池充电，这整个过程可以节约20%的能量，电能作为一种高效的发电形式，提高了对能源的利用率，发挥出有效的节能效益。

2.电动汽车充电站规划中的方案模型

（1）开展电动汽车充电站规划建设过程中，分析充电站建成后的社会效益，坚持以用户出行需求为导向，及时明确电动汽车充电站规划方案，了解人员需要掌握的专业技术[2]。（2）权衡用户个人利益和充电站整体效益，采用社会成本最小化的规划方案，方案规划的环节，主要涉及充电站数量、充电站建设的投入资金、充电站的运行维护年费用、年充电成本、用户出行里程等因素，分析用户每年在充电路程中的损耗。（3）及时采集充电站变压器的配置、变压器单价、充电机数量、充电机运行年限等数据，人员做好本职工作，积极了解充电站运行维护年费用，尤其是对人力投入和设备折旧费用进行重点考虑，通常情况下，首先明确各项费用值，依据初期投资计算出充电站设备的运行维护费用[3]。

3.用户出行需求导向下的电动汽车充电站整体规划

3.1规划思路

（1）电动汽车充电站不易靠近城市道路，不易选在城市主干道交叉路口与繁华街道，总体规划要对防洪设施、给排水设施、电源进出线等进行合理布局，科学规划。（2）充电站不得靠近有爆炸、火灾危险的区域，不能设在有腐蚀性气体的旁边，远离污染源；（3）充电站尽量避开高温、有剧烈震动、积水等场所，提高电动汽车充电的安全性。（4）考虑电动汽车充电对电网的影响，积极分析电动汽车充电负荷增加，输电线路更换等行为对电网的影响，分析充电站规划总费用。（5）减少充电站的谐波污染，充电站和充电桩带来电网谐波污染，多台充电机的同时运行，导致电网谐波污染产生，因此要重点分析充电站的选址和定容。

3.2充电站建设目标

明确充电站规划的主要任务，积极明确电动汽车充电建设目标，了解电动汽车充电站建设产生的社会效益，实际工作中主要受到充电习惯、电网电压、用户需求、环境交通等诸多因素制约，根据充电站布局结构及具体构成了电动汽车充电站建设目标。采用电动汽车负荷、充电习惯等专业技术，提高作业人员的专业技能。选择基本的研究指标，将电网评价指标主要用于电动汽车充电站规划评价中，更好满足区域经济、环保、市政规划等工作的要求。

3.3出行链随机模拟法的运用

（1）工作人员运用出行链随机模拟法分析用户对电动汽车的充电需求，及时明确电动汽车充电站规划内容，如下图1所示。分析出行链及特征量，分析电气汽车用户的出行规律与充电需求，便于准确把握用户每日出行特征。（2）了解用户的行驶过程、停车过程、行驶的起始和结束时刻。（3）时间特征量概率分布特点分析中，将用户每日出行目的作为主要参考，分析行驶里程条件概率。因此每次的行驶速度不同，因此可以将用户的行驶速度看做是一个随机变量，依据中心极限定理，掌握用户的行驶时间。（4）比如在单个电动汽车用户的模拟环节，及时抽取了首次出行时刻和出行目的，首次出行的出发点为住宅区。下图1为

3.4电动汽车充电调度框架

（1）以降低用户充电费用、减少电动汽车充电时负荷波动为主，依据电动汽车负荷特点，更多的了解电动汽车的使用情况。（2）制定有效的电动汽车充电计划，明确充电顺序，对电动汽车在一天中各个时段的充电负荷进行合理安排，根据电动汽车自身行驶特征，有效的将充电总负荷均匀的分配至每辆电动汽车上[4]。（3）构建电动汽车有序充电模型，比如某人员输入原始数据，制定充电调度计划，帮助用户减少充电费用，并对充电高峰期负荷进行全面掌握，在用户自愿参与调度计划的基础上，立即接入电网，进行有效充电，依据充电负荷分配标准，合理的分配充电调度指令，根据要求对充电站内所有的电动汽车进行充电。电动汽车充电负荷分配标准：（1）尽量减少电动汽车充电次数，有效延长电动汽车的电池寿命。（2）充电站人员日常工作中，积极了解每辆电动汽车历史出行规律，在此环节主要对开始充电的时刻和每日行程进行分析，充电的高峰期在每日下班之后，电动私家车以休闲娱乐为主，夜间通常在工作地点充电。

图1为电动汽车充电站规划内容

4.电动汽车发展中的技术保障

（1）电池：电池是电动汽车的主要模块，也是其核心部分，目前在电动汽车运行中主要使用的是锂离子电池，这比传统的铅酸电池具有明显的能量密度大、比功率高、安全性能高等优势。锂离子电池运用在电动汽车运行中，采用高性能、高功率型锂离子动力电池，有效扩大电动汽车的发展规模，比如在新体系动力电池方面，主要研究多电子反应电池、金属空气电池、自由聚合物电池等，从而促进了电动汽车电池技术的广泛运用。

（2）电机：现阶段电动汽车运行中，有一部分用户使用了永磁同步电机，具有明显的质量轻、体积小、效率高等优点，同时后期维护较为方便，因此将永磁同步电机运用于驱动电机系统集中控制中。依据用户出行需求，积极研究安全性更高、功率范围覆盖面更高的电动汽车电机。

5.电动充电站规划评价体系

（1）根据用户出行需求，及时构建电动汽车充电站规划评价体系，科学的选址，考虑多个充电站对城市电动的共同作用。（2）提高充电站规划的经济性和实用性，及时改进电动汽车充电站规划评价方法，将充电站对电网影响纳入规划流程管理中，从而快速得到电动汽车充电站规划评价方案。（3）科学设置评价指标，同时将规划评价与评价指标设置及时纳入规划管理范畴内，提高规划评价方案执行的可行性。（4）将原始数据导入电动汽车充电站规划评价体系中，根据当前电动汽车充电情况，对相应的单项指标进行及时修正，由此顺利得出电动汽车规划评价分数。（5）以提高电动汽车电能质量和电网可靠性为目标，进一步提升充电站运行的稳定性和安全性。（6）高度重视规划工作的评价过程，充分利用专家决策及专业经验的优势，构建电动汽车充电站规划方案指标评估核心任务，采用模糊评价法得到最终的评价方案。

六、电动汽车充电站规划的案例

某工作人员及时制定有效的电动汽车充电站规划方案，明确规划布局思路，及时构建电动汽车公共快速充电站，及时更换电机和电池。尤其是对于居民小区、高校、停车场、商业密集区等区域，进行科学选址，将充电站选在靠近城郊、非主干线的位置，便于更好的服务于大众，构建电动汽车快速充电桩、慢速充电桩、快速换电站，满足不同用户的出行需求。

七、结束语

依据电动汽车出行里程和电池状态，对电动汽车充电系数进行科学分析，明确电动汽车带来的环境效益和社会效益：清洁环保、节能效果，及时采集充电站变压器的配置、变压器单价、充电机数量、充电机运行年限等数据，构建电动汽车充电站规划评价体系，及时更换电机和电池，科学选址，满足不同用户的充电需求。

参考文献：

[1]黄小庆，杨夯，陈颉，等.基于LCC和量子遗传算法的电动汽车充电站优化规划[J].电力系统自动化，2015（17）：176-182.

[2]党杰，汤奕，宁佳，等.基于用户意愿和出行规律的电动汽车充电负荷分配策略[J].电力系统保护与控制，2015（16）：8-15.

[3]付凤杰，方雅秀，董红召，等.基于历史行驶路线的电动汽车充电站布局优化[J].电力系统自动化，2018（12）：28-28.

[4]孟旭瑶，张维戈，鲍谚，等.考虑充电功率的电动汽车快充站充电设施优化配置[J].电力自动化设备，2018（7）：24-24.