新能源汽车充电服务发展

史志鹏闫芳李晓霞王斌

摘要：面对环境和能源问题的加剧，以“零污染、零排放”良好环保节能特性的电动汽车得到了快速发展。在电动汽车规模化发展的同时，充电站也向着规模化、网络化的方向前进，充电服务也顺应潮流成为了当今的热点之一。

关键词：充电汽车；充电服务

全世界面临着能源紧缺和环境污染的巨大压力。新能源汽车能够克服传统汽车效率低、污染严重的固有劣势，受到世界各国政府与企业界的广泛关注。我国新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力和燃料电池3种类型，与国际上通用的“电动汽车”一词内涵相同。在本文的表述中，“新能源汽车”与“电动汽车”的概念完全等同。电动汽车的迅猛发展，使得与之配套的充电站正成为一种新型产业，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。本文主要从汽车充电服务方面进行了初步的介绍。

1电动汽车充电服务模式分析

1．1快速充电站

快速充电站将是未来充电服务网络的重要组成部分。因此，建设快速充电站应作完善充电服务网络得重点。在网络覆盖上，商业化前期可优先考虑在城市路网、公路干线、居民区、公共停车场等，以满足重点客户的快速出行的需要。随着电动汽车在出租车、家用轿车等社会居民用车中的比例将大幅提高，综合考虑用户规模、分布、行驶半径和线路等要素，逐步完善城市中心区的配套充电网络。

1．2电池交换站

积极探索将电池交换站与快速充电站相结合的“一体站”建设模式。采用多种合模式，与第三方企业联合共建以一体站为核心的充电服务设施网络。在网络覆盖上，建议优先考虑对前期建成站点的潜力挖掘，增加建电池交换设施；同时考虑与公用事业单位、城市公交公司等集团客户合作，在客户停车点建立电池交换站，快速更换电池，满足车辆快速运营的需要。

1．3常规充电桩

在土地资源紧张的城市核心区和居民区、写字楼、企业单位、商场、超市、医院等公共区域，大量建设充电桩，主要用来进行常规充电。与小区物业管理公司、房地产公司、停车场管理公司等机构合作完成常规充电设施的建设，实现对充电电源的统一规划和建设，有利于将其他商业用电、居民用电等与汽车充电用电区分，并为充电定价及收费管理带来便利。

2电动汽车充电服务发展的必要性

目前充电站的充电规则是：（1）电动汽车就近选择充电站；（2）车辆进站后，选择空闲的充电桩进行充电；（3）停止充电，离开充电站。大规模的电动汽车进入商业化时代，继续沿用这样无秩序的充电规则，充电服务无法满足现有用户的充电需求。这种无序的充电行为将用户和充电站的经济性成本最小化，同时也对配电网的稳定性和安全性造成威胁。

当前充电服务市场的发展还处在萌芽初期阶段，市场机制的建立还处在探索当中。政府可以通过鼓励的方式，引导社会资本开展充电服务交易平台的建立和运行。针对不同的充电服务市场，结合市场发展阶段、市场运行整体目标需要以及充电服务市场个体利益诉求，鼓励社会资本开展充电服务平台调度试点。加强对中国地区快速与常规充电服务市场用户充电行为特征与充电基础设施运营商调研，明确市场关切，建立具有一定超前性的能够协调市场与个体利益诉求的市场运行机制。针对快速充电服务市场，引导物联网技术应用，鼓励市场进行快速充电服务市场资源配置模式创新与应用。针对常规充电服务市场，研究完善阶梯电价甚至动态电价机制，促进电动汽车市场与电力市场的协同发展。

3提升充电服务发展的策略

3.1电动汽车用户对充电站的选择

电动汽车用户在对出行过程中，选择充电站进行充电行为时，主要考虑的因素包括种：（1）时间：到充电站的行驶时间、进站排队等待的时间、充电时间；（2）路程：路上的距离、道路交通的拥堵情况；（3）费用：充电的费用。在实际生活中，充电用户在充电站选择上是受到多方面因素的影响和制约的，不能选择理论分析中确定的最优充电站，而选择最适合用户所处情况较优的充电站进行充电行为。如当用户所处道路交通拥堵，时间紧迫的时候，用户可能选择时间最短的充电站；当用户车辆的动力电池所剩SOC值偏低时，用户可能选择距离最短的充电站；当用户的时间和电池电量相对充足时，用户可能选择充电费用最省的充电站。对于上述分析可以看出，充电用户对充电站的选择具有随机性和多样性。随着电动汽车商业化的发展，在不对电动汽车充电用户进行有效的引导调度的情况下，单从充电用户自身利益最大化的角度出发，大规模的无序充电行为会增加整体电网以及充电设施的规划难度，同时也会对充电站的有效管理、经济运行造成负面影响。因此，电动汽车作为一种具有动态特性及可控特性的负荷，实时调度机制是一种“简单”而直接的充电服务市场化运行机制，即依照充电服务申请的时间先后顺序，逐个处理每个电动汽车的充电服务匹配问题并进行充电服务引导。实时调度机制能够以最迅速的方式，对每个电动汽车的充电服务做出安排和调度，实现电动汽车的有序充电，降低对整个允电网络的负面影响，提高充电设备的综合效率，完善充电服务的整体性运营。

3.2充电站运营效益最优

充电站内的充电设备在整个电动汽车充电服务网络中的分布决定了充电负荷在配电网中的分布，充电负荷的不均匀分布可能造成整个网络的负荷失衡，使供电线路损坏或变压器出现轻载或重载的现象，恶化整个配电网的经济性运行，从而不利于充电站的发展。对于充电设备的规划不仅仅要从配电网的基本情况进行考虑分析，同时还要将电动汽车保有量，充电需求分布，地理地质因素，城市道路交通以及社会环境影响等综合因素包括在内。基于诸多因素的限制，现有的充电设备无法均匀的接入配电网之中，造成充电服务的不均衡分布。作为新兴的、可以移动的负荷源，电动汽车若可以在相应的区问内进行合理的分配，从而起到改善整体充电服务、乃至配电网充电负荷不均衡的现象，提高充电网络的整体运行能力，促进充电站的良性服务发展。出于均衡性考虑，把规划区按照一定原则划分成若干个较小区域，在单位时间内，每个区域的交通流量守恒，电动汽车数量在一定时期内可以看作是不变的，可以将某一个区域内的电动汽车和充电站数目进行统计计算，在一定时间内，电动汽车的充电需求是一定的，且待充电车辆只能选择一个充电站进行充电。充电网络的充电负荷按照以需求量的多少作为分配标准进行分配，将该区内所有电动汽车的充电需求，以按需分配的方式分给各充电站或站内的充电设备，对充电站或充电设备设置需要达到的目标充电功率，使各充电站分配到的充电车辆相对均匀，其充电负荷尽量接近设定的平均充电功率，最终将总体网络的充电负荷实现合理均匀的分布。出于经济性考虑，在充电站建站规划前期，通常已经设定好电网线路的配电容量以及充电设备的充电规模，若充电站充电车辆不足，造成充电设备综合效率过低，对电网供电容量和充电设备资源是一种浪费。因此，也可以按照充电设施规模的大小作为标准合理的分配充电车辆，不仅可以提高充电设施的综合利用率，避免排队现象及充电设备闲置等资源浪费，也可以更加有效的利用电力线路所提供的配电容量，最终将总体充电网络实现经济运行。

3.3电动汽车智能充电服务平台搭建

充电服务平台将各个独立的充电桩联系成一个可供管理的整体，充电桩在示范站内的运行状态将实时反映在互控终端上，平台有一套完善的电力智能化系统，具备二次保护的措施。在充电服务平台的基础设施方面，需配备电力输入设备（接口与电缆）、交流和直流充电桩、电力输出设备（接口与电缆）、动力源性能检测与诊断仪器、专用灭火器材以及电动汽车零配件等。智能充电服务平台需要依托网络、通信和计算机技术的支撑，智能型充电服务平台包括监控中心、充电桩、独立的电能计量仪表等。监控中心实时对充电桩负荷进行远程监控，记录充电桩运行的故障情况，管理人员可以在监控中心对充电桩运行的参数进行查看。在充电过程中，机房记录充电数据，反馈至监控中心，同时，管控电力设备平衡用电负荷。电力保障系统确保了大功率电能输出时各设备的二次保护。

结束语

随着电动汽车充电服务的不断发展和市场的逐渐成熟，电动汽车充电服务产业链仍将不断调整，本文从电动汽车用户和充电站两个角度对电动汽车的充电服务提升进行考虑。不久的将来，电动汽车必将取代传统汽车，电动汽车的前景会更加美好。

参考文献：

[1]徐智威，胡泽春，宋永华，等．充电站内电动汽车有序充电策略叨．电力系统自动化，2012，36（11）：38—43．

[2]马银山．电动汽车充电技术及运营知识[M]．北京：中国电力出版社，2011．