关键词：电动汽车；电能；快速充电桩
现实影响下，全球范围内的能源和资源都出现危机，各个国家的能源状况都受到影响，因此世界各国都在不断寻找适合本国经济发展形势的相应措施，同时推动社会经济的不断发展。在目前来说，汽车作为对于能源消耗的重要因素，能源缺失对其的限制和影响是巨大的，所以对于汽车的节能减排变得极其重要。而新能源电动汽车的发展也已经成为各国的共识，我国也在不断提出相关政策来推动新能源电动车的发展，在最大程度上降低能源消耗和碳排放量，为环保做出贡献。要推动电动汽车在全球的普及，除了技术突破和标准统一外，相关基础设施建设也必须同步开展，像建路边加油站一样，各国都必须尽快建立起高效的“汽车充电站”网络。电动汽车充电站(桩)的建设正在全世界各国迅速铺开
1我国新能源电动汽车发展现状
1.1我国新能源电动汽车市场规模
我国对新能源电动汽车的发展给予了大力支持，同时我国的新能源电动汽车的销量也在不断增加，2019年以来，新能源汽车产销高速增长。2019年6月中国新能源汽车产销量分别完成13.4万辆和15.2万辆，比上年同期分别增长56.3%和80.0%。其中，2019年6月中国纯电动汽车产销分别完成11.3万辆和12.9万辆，比上年同期分别增长78.0%和106.7%。2019年6月中国燃料电池汽车产销分别完成508辆和484辆，比上年同期分别增长9.8倍和14.6倍。就此可以看出新能源电动汽车的发展在我国是有良好前景的。随着市场的不断成熟和发展，我国的新能源电动汽车的发展也面临更加光明的前景。虽然前景较好，但是仍然需要认识到，我国对于新能源电动汽车的销售仍处在初级阶段，对于目前我们想依靠新能源电动汽车来推动发展、带动经济进步的目标还具有一定的差距，其规模和传统的汽车行业相比十分弱小。所以我们要做出更多的努力，真正促进新能源电动汽车的不断发展，提升市场规模。
1.2我国新能源电动汽车的地域分布
我国对于新能源电动汽车的发展推动还是较为重视的，每年都有数以万计的新能源电动车被投放在全国范围内。但是通过研究我们可以清晰地发现，大量拥有新能源电动车的城市主要还是集中在东部地区和中部地区，而西部地区对于新能源电动车的重视还是远远不够，这也和我国的经济发展形势是相匹配的。就此来看，新能源电动汽车的发展和经济发展是有极大的关联的，我们想要推动新能源电动汽车的发展，也应当配合经济的发展，做到共同进步。
2国内外充电桩的建设
2.1国外充电桩基础现状
巴黎是最早将清洁能源汽车引入公交系统的城市。在巴黎市区有大量纯电动公交车参与公共交通运营。随着电力驱动系统的开发成熟，纯电动轿车也在巴黎市民的生活中开始始扮演越来越重要的角色。当人们都开上电动汽车的时候，人们希望处处可见的便不再是加油站，而是公用电动汽车充电站了。法国政府不仅采用多项政策优惠方案，“买环保汽车享受高领补贴”等鼓励市民使用电动汽车，法国政府还将投入4亿欧元，用于包括电动汽车在内的清洁能源汽车研发。法国已经从国家政策层而准备采取配交措施，保证电动车等环保汽车的顺利运行，电力公司还将建设几百个充电站，如在工作场所、超市和住宅区等大幅增加充电站的数量，从而使充电如同加油一样便捷。
全美近几年来，联邦政府一直在联合科研机构和汽车厂商开展相关研究，并投资了一系列电动汽车充电基础设施的规划项目，电动汽车产业已基本进入商业化运营阶段。截至目前，电动汽车充电设施布点已基本覆盖全美，数量上则相对集中分布在加利福尼亚州、伊利诺伊州以及纽约州三地。而电动汽车充电设施的分布方式主要是结合露天或室内停车场安装，实现停车、充电一体化。根据IEA的测算，美国充电基础设施主要分布在东部和西部的沿海地区，2015年底，美国公共充电桩大约31，674个，到2016年9月份已经突破4.4万。
2.2我国充电桩基础现状
充电设施是电动汽车发展的重要基础，充电设施配套率是影响电动汽车发展的重点因素之一，需要适度超前。截至2019年6月我国已建成充换电站超过三万座，公共充电桩超过41.2万个（私人充电桩暂无统计）。近年来我国充电基础设施发展速度惊人，但充电基础设施数量与电动汽车保有量相比仍有较大差距。截止到2019年6月，全国充电运营企业所运营充电桩数量超过1万台的共有7家，分别为：特来电运营13.3万台、国网运营8.8万台、星星充电运营8.6万台、依威能源运营2.1万台、上汽安悦运营1.7万台、中国普天运营1.4万台、深圳车电网运营1.0万台。这7家运营商占总量的89%，其余运营商占总量的11%。.png)
2.3市内充电桩分布
充电难是电动车发展的设施瓶颈。新能源汽车需要大多数分散的常态充电桩方便用户日常充电，同时需要小部分相对集中、位置合理的快速充电站满足散户快充和集中用户需求。例如每个小区，写字楼，商场周边建设充电桩。
2.4充电桩基础设施技术路线
充电桩基础设施是指为电动汽车提供电能补给的各类充换电设施，是新型的城市基础设施，主要包括各类集中式充换电站和分散式充电桩。根据电动汽车动力电池组的技术和使用特性，电动汽车的充电模式存在一定的差别，可分为以下三类：一是普通充电，即常规充电或慢速充电。此种方式多为交流充电，主要由充电桩完成，外部提供220伏或380伏交流电源连接车载充电机，由车载充电机给动力电池充电，一般4—12小时可充满。二是大电流快速充电，主要为直流快速充电，少部分为交流快速充电。直流快速充电通常由充电站的地面充电机来实现，不经过车载充电机，直接给车载电池充电。电动汽车只需提供充电及相关通信接口，在20—30分钟内可充电至50%至80%，无需完全充满，满足续航需要即可。交流快速充电通过充电站可提供大电流的交流电源连接车载充电机给动力电池充电，充电效率与直流快速充电相当。三是电池更换。此种方式更加快捷便利，只需将电动汽车的动力电池模组取下，换上已充满电的同型号电池组即可。由于涉及到电池模块的充电、存储、维护和更换等环节，对于充电站的建设标准要求更高。
3电动汽车发展的不同阶段选址模型及算法
3.1电动汽车充电需求预测
假设车辆在L路段上的充电需求等于L路段上的电量消耗。
计算第f类电动汽车在L(i)路段上的耗油量V(i,f)：
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各类型电动汽车在L(i)路段上的耗电量V(i):
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式中：g——车辆每公里的电量消耗。与车辆类型、载重量、行驶速度有关。本模型使用的是平均电耗量的概念，对于某一类特定电动汽车，它的平均电耗量是一个固定值。
q(i)——单位时间内通过路段的车辆数，单位：辆/天。对于第f类车在i处的车流量用q(i,f)表示，车流量用双向流量。
L(i)——为路段i的长度。
3.2示范公益阶段
本阶段电动汽车技术尚未完全成熟，有效、可持续推动电动汽车发展的市场机制还为形成，电动汽车总量及比例极低，发展模式为依靠政府补贴、主导宣传，比如电力工程车、垃圾清运车、电动公交车、大型企事业单位公用车等。此阶段应合理利用加油站，扩充充电设施，增加其综合服务能力。示范公益阶段的充电设施规划可视为近期规划。
所建模型如下：.png)
模型中J表示已有加油站可扩充充电设施候选点集合。I表示充电需求集合。表示充电需求点i是否能接受到充电服务，值为1时表示可以接受到，反之为0；而为能覆盖到需求点i候选设施点j的集合。可以表示为：
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意义就是候选设施点j与需求点i之间的距离心不超过最大可接受充电距离s的候选设施点集合。而目标函数（3）式就是p个设施覆盖最多的充电需求；约束条件（5）表示设施的总是限定在P个。约束条件（6）式表示的取值范围0或1。
3.3商业运营阶段
此阶段着手建立充裕的充电设施从而满足电动汽车充电需求并使得建设费用最少。运营阶段所建模型如下：
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(8)式为新建桩投资费用，为第i个充电桩征地费用，为第i个初期安装费用，为日常营运维护费用。（9）式中为网损，r为系统电阻率，U为输电线电压，L为充电桩到变电站距离，为最大利用小时数。（10）式中为用户接受充电所消耗的额外费用，为需求点j的权重，为第j个需求点至第i个充电站的距离，为行驶单位距离的电量费用。（11）式保证所有需求点都在服务范围之内。
结论：
本文在考虑了交通、地理位置、配电网变电站等因素的基础上建立了分阶段充电站选址模型。其中使用路段消耗模拟电动汽车随机充电需求，可以为今后研究由电动汽车充电带来负荷预测的变化提供思路。 本研究感谢山东英才学院校级科研课题（项目编号：18YCYBZR02）和省级课题培育专项课题项目编号：19YCSBKT01）的支持。
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【10】熊左桥，白彩盛，蔡海红，王启峰电动汽车充电站规划研究 甘肃金城理工中等专业学校 2018.12
论文作者: 刘亚茹, 牟家运, 徐伟耀, 于海峰, 王颖
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第4期
论文发表时间:2020/4/22
标签：电动汽车论文; 充电站论文; 新能源论文; 设施论文; 需求论文; 我国论文; 汽车论文; 《工程管理前沿》2020年第4期论文;