城市电动汽车充换电基础设施网络规划及优化策略

城市电动汽车充换电基础设施网络规划及优化策略

王智

鄂尔多斯市能源局，内蒙古 鄂尔多斯 017000

摘要：随着经济的迅速进步，汽车的数量尤其是私人汽车的持有量呈现出急剧攀升的趋势，导致化石燃料消耗的稳步攀升。化石燃料，作为一种不可再生资源，随着消耗的增加，其储备量正逐步减少。同时，化石燃料的燃烧对环境造成显著污染。鉴于此背景，电动汽车因其清洁环保和经济实惠的特性，逐渐被大众接纳并广泛应用，电动汽车的数量也在持续增加。然而，电动汽车的增多暴露出充电设施不足的问题，如何合理规划和布局电动汽车的充电设施，以确保车辆能快速高效地充电，保证正常出行，成为亟待解决的实际问题。

关键词：城市电动汽车；充换电基础设施；网络规划；优化

引言：随着一系列国家政策的推进，电动汽车因其清洁、经济和环保特性，日益受到大众的青睐，其拥有量呈现急剧上升态势。据预测，在“十四五”规划期间，电动汽车的年度持有量将持续大幅攀升。当前，我国仅有少数城市建立了电动汽车的充换电基础设施，或在主要高速公路网络中布置了相关设施，并未从根本上解决电动汽车的充电难题。因此，如何对电动汽车的充换电设施进行科学且合理的规划，以应对日益增加的充电需求，从而实质性地解决充电困扰[1]。

1.充电基础设施规划的概念和目标

1.1充电基础设施规划的概念

电动汽车充电设施规划，是一项旨在科学规划充电站的位置和规模，以应对日益增长的电动汽车充电需求，提升充电效率，并确保行业长远发展的任务。规划涉及的关键要素如下：1）充电站分布。需依据用户的出行模式、交通流量和城市发展规划来决定充电设备的位置和数量，以确保分布合理，防止供不应求的情况。2）充电方式的选择。涵盖快速充电、普通充电及超级充电站等多种模式，根据用户需求及车辆类型，在不同区域和情境中设定适宜的充电方案，以提供高效便捷的服务[2]。3）技术规范的统一。确立统一的充电接口标准和通讯协议，确保所有品牌和车型的电动汽车都能共享充电设施，增强设备间的互操作性和兼容性。4）设施建设。确定适当的充电桩类型、功率和供电能力，构建充电站网络，打造稳固的基础设施，为消费者提供稳定的充电保障[3]。

1.2充电基础设施规划的目标

规划电动汽车充电基础设施的首要任务是确保用户满意度。这涉及到设计一个广泛的网络，保证充足的充电点，以便不断增加的电动车用户能轻松访问并迅速获取所需的充电服务。此外，提升充电效率也是核心目标，通过精心设计充电站的位置和调整充电设备的功率配置，以减少用户等待时间，加快充电速率，从而提高整体效率。同时，通过建设更多充电站，鼓励清洁能源的采用，减少对化石燃料车辆的依赖，减轻环境负担，推动能源结构的绿色转型。此外，充电基础设施规划应适应技术革新，如接纳超级充电站和快速充电技术，为电动汽车的未来创新奠定基础。最后，通过精确的规划，避免资源浪费和重复建设，通过选择最优的充电设备布局，最大化设施利用率，同时降低建设和运营成本。

2.电动汽车充换电基础设施网络规划的重要性

电动汽车充换电基础设施网络规划的重要性不容忽视，对于推动电动汽车的普及、提升城市能源结构、促进可持续发展等方面都具有关键性的作用。以下是电动汽车充换电基础设施网络规划重要性的几个主要方面：1）推动电动汽车的普及。电动汽车充换电基础设施网络规划是电动汽车大规模推广和应用的基础。一个完善、便捷的充换电网络能够消除电动汽车用户的里程焦虑，增加其购买和使用电动汽车的意愿，从而促进电动汽车的普及和市场份额的提升。2）提升城市能源结构。电动汽车作为一种清洁能源交通工具，其大规模应用有助于减少城市对化石燃料的依赖，降低温室气体排放，推动城市能源结构的绿色转型。充换电基础设施网络的合理规划，确保电动汽车在城市中的顺畅运行，进一步推动城市能源结构的优化。3）促进可持续发展。电动汽车充换电基础设施网络规划，是实现城市可持续发展的重要组成部分。通过合理规划充换电设施，确保电动汽车在城市中的广泛应用，从而减少城市交通对环境的影响，提高城市的能源利用效率，促进城市经济、社会和环境的协调发展。4）提升城市形象。完善的电动汽车充换电基础设施网络，不仅可提升城市的公共服务水平，还能够展现城市的现代化和环保形象，有助于吸引更多的投资和人才，推动城市的经济发展和社会进步。5）促进新能源汽车产业的发展。电动汽车充换电基础设施网络规划，是新能源汽车产业发展的重要支撑。通过合理规划充换电设施，促进新能源汽车产业链的完善和发展，推动相关技术的进步和创新，提升新能源汽车产业的竞争力和市场地位。

3.电动汽车充电基础设施优化措施

3.1充电站点布局优化

有效的充电设施布置规划是建立高效充电网络的前提条件。规划过程中，需分析城市的交通流动模式以及电动汽车的分布特性，通过整合大规模的城市交通数据，并利用GIS技术，结合电动汽车的注册及运营数据，识别出电动汽车活动最为频繁的区域。同时，为适应用户的日常行为，充电点应配置在用户易于到达和停留的地方，例如商业中心、公共停车区或办公楼附近，以提升充电的便捷性。

多目标优化算法在这一布局优化阶段发挥着重要作用，能平衡充电站点的服务效率、投入成本和覆盖半径等多种因素，寻找到最佳的站点配置策略。不仅要解决当前的充电需求，还需要前瞻性地考虑到城市长远规划和电动汽车数量的增长，以保证充电网络的持久性和适应性。

3.2充电设备配置优化

设备配置在充电站点的设计中兼顾效益与经济性。快速充电站尽管能迅速为电动汽车补能，以应对紧急充电的用户需求，但其建设和运维成本显著增加。相比之下，慢速充电站尽管充电周期较长，但其成本优势明显，适于在夜间或长时间停车期间进行充电。因此，依据不同场所的实际需求，精确平衡快速充电站和慢速充电站的数量配置至关重要。

在充电桩的职能设计上，未来的充电设施应超越单纯的充电功能，需融入与智能电网的协同运作，比如支持自动识别电价高低峰时段的充电策略。这就需要充电设备具有高度的智能化基础，确保能够通过更新升级来适应未来行业的发展趋势。

3.3智能充电管理优化

智能充电管控体系是充电设施高效运作的核心，运用数据收集和解析技术，执行充电操作的自动化调度、预先故障警告以及用户行为的研究。智能调度机制根据电网即时负荷和充电点的使用频率，灵活调节充电桩的功率输出，以提升设备利用率，防止电网承受过大的压力。

通过解析用户的充电模式，管理系统能为用户指示最佳的充电时间和地点，以防止在充电高峰期出现拥堵状况。对于充电站经营者，有助于其理解用户需求，从而提供更加个性化的服务。故障预测功能在确保充电安全性方面起着关键作用。系统能不间断地监测充电设备的工作状况，一旦检测到任何异常，会迅速通知维修团队进行修复，有效避免因设备问题导致的服务中止。

4.结束语

综上所述，电动汽车充换电基础设施网络规划，对于推动电动汽车的普及、提升城市能源结构、促进可持续发展等方面都具有重要的作用。因此，政府、企业和社会各界应该高度重视电动汽车充换电基础设施网络规划工作，加大规划研究和实施力度，确保电动汽车充换电基础设施网络的完善和高效运行。

参考文献：

[1]杨晓龙. 电动汽车参与区域电网需求响应优化管理研究[D]. 华北电力大学,华北电力大学(北京),2022.

[2]葛琴. 基于实际数据的电动汽车换电站选址规划研究[D]. 江苏:江苏科技大学,2021.

[3]顾腾飞. 电池交换式电动汽车充电设施规划方法研究[D]. 江苏:苏州大学,2018.