摘要：以公用充电站和专用充电站建设为例，对厦门市现有电动汽车及充电站运营进行调研分析，确定了充电站建设技术方案和投资效益分析的指标，从技术、经济、工程等方面进行研究和分析，并对项目建成以后可能取得的财务、经济效益进行预测，提出投资风险及机遇分析；对今后电动汽车充电设施建设可行性研究方案提供参考。
关键词：充电站；服务对象；建设方案；投资效益分析
目前电池是电动汽车的惟一动力能量，电池技术的初始成本高和续驶里程不理想等问题制约了电 动汽车大规模应用，而通过建设电动汽车充换电设施网络，实现及时对电动汽车进行充电，能够有效延长电动汽车的续驶里程。充电站是充换电设施网络重要组成部分。充电站建设还处于探索实践阶段，已建充电站由于建设方案不合理，投资效益分析的指标选取不正确，甚至一些建设项目因为时间紧迫未做可行性研究或可行性研究流于形式等原因，造成项目投资效益不明显，甚至建成后亏损运营。目前只有少数央企、地方国企介入，推广建设的速成度缓慢，充电站建设越缓慢越不利于电动汽车推广，投资效益越低，也就越难吸引更多企业参与建设，形成了不良循环。因此，充电站建设可行性研究工作对充电站推广一项基础性工作。
1 充电站类型及服务对象
充电站按服务车辆类型不同可分公共充电站、专用充电站。在不同运行模式下，要求电动汽车续 驶能力及充电时间也不同，从而也导致充电站类型和充电机功率选择不同。私家车、公务车是白天出行，时间短，行驶里程有限，夜间停在小区车位或单位停车位，有足够的时间充电，一般以家庭、单位自建充电桩和公共充电站为其提供充电服务。出租车全天几乎都运营，行驶里程长，充电时间有限，一般以公共充电站快速为其提供充电服务。公交、环卫、邮政等社会公共服务用车具有城市区域行驶、停车场地固定、行驶路线固定、行驶里程相关稳定 等特征，一般以专用充电站为其提供充电服务。
2 建设方案
2.1 充电系统
公共充电站属无固定服务车辆的充电站，必须能够满足进入市场的各种电压等级的电动汽车充电需求。现在研发的电动汽车存在多种电压等级，电 动汽车高压系统标准电压：144V、288V、317V、 346V、400V、576V。充电机配置方案是否合理，关系到充电机有效功率和充电时间，从而影响充电站投资效益。
1）方案一：选择同一规格充电机，充电机功率 为 60kW，充电电压为 300～750V，最大充电电流为 80A。假如充电机对比亚迪 E5 充电，充电电压为 680V，有效充电功为 54.4kW；假如对北汽福田 EV200 充电，充电电压为 380V，有效充电功只有 30.8kW。因此，充电电压越低有效充电功率越低，充电时间越长，变压器负载越轻。现已建充电站大 部分采用这种方案。
2）方案二：选择多种规格充电机，一种规格对一种车型或充电参数相近的几种车型充电。目前电动汽车种类繁多，充电机难于选择，且需人员人为充电调度管理，增加运营成本。
3）方案三：选用最大充电电压和最大充电电流多档可调的充电机，即是充电功率不变，选择不同 档充电压匹配不同充电电流。充电机功率为 60kW 充电电压为 300～500V，500～750V，最大充电电流为 120A、80A。假如对比亚迪 E5 充电，充电电压 为 680V，最大充电电流为 80A 有效充电功为 54.4kW； 假如对北汽福田 EV200充电，充电电压为 380V，最大充电电流为 120A，有效充电功也有46.2kW。可明显提高充电电电压低的有效充电功率。专用充电站属固定服务车辆的充电站，根据车 辆的电池容量、充电电压、充电速率，准确地选择充电机额定功率、充电电压和充电电流，充电机的有效充电功率近乎等于充电机额定功率。因此，专用充电站投资效益比较高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆充电机的最大充电电压应根据电动汽车电池的特性及电池单体串联数量确定，充电机输出电压（Ur）可按式（1）计算选择，大于等于 Ur 的数值 确定为充电机最大充电电压，即 Ur=nKuUcm （1） 式中，n 为电动汽车电池的串联电池单体数量；Ku 为充电机输出电压裕度系数，一般取 1.0～1.1；Ucm 为单体电池最高电压（V）。根据电动汽车电池的容量和充电速度以及供电 能力和设备性价比，在电池BMS 系统允许，确保安全、可靠充电的情况下确定最大充电电流。充电机最大输出电流可按式（2）计算，选择大于等于 Ir 的数值确定为充电机最大充电电流，即 Ir=KcIm （2） 式中，Kc 为充电机输出电流裕度系数，一般取 1.0～ 1.25；Im 为电动汽车电池最大允许持续充电电流（A）。 电动汽车充电机由大容量电力电子设备构成，容易造成谐波污染、功率因数下降和电压波动等问题。因此，充电机配置有源滤波和无功补偿装置，功率因数可补偿到 0.95 以上。 为了方便后面对两种充电站的经济效率分析比较，两种充电站的建设总充电功率均为 600kW，公 共充电站以乘用车快速充电站为例，选择 10 台 60kW 多档可调的充电机；专用充电站以公交充电 站为例，选择 5 台 120kW 充电机。
2.2 供配电系统
供配电系统包括配电变压器、开关柜及进出电缆部分，配电变压器决定了供配电系统的建设规模。配电变压器供电负荷主要是充电机负荷及站用电负荷。
2.3 监控系统监控系统包括充电监控系统、安防监控系统及计量系统。 1）直流充电桩内配置监控装置，监控装置具有数据采集、控制调节、数据处理与存储和记事记录功能，向车联网发送相关数据，并接车联网平台下发的控制命令。 2）安防监控系统由摄像头、硬盘录像机等装置组成。安防监控系统对站内充电区域进行 24h 不间断的监视。3）计量系统包括电网关口计量、充电计量两部分。网关口计量采用高压侧计量，设置在 10kV 母线上；充电计量在直流充电桩的输出侧配置直流智能电表。
2.4 通信系统 采用内置在充电桩内的认证计费模块或交换机，通过公共 4G 网络无线通信或光纤通信方式接入车联网平台。
2.5 土建充电站的布置以应便于服务车辆的进出站及停放为原则，功能区域分充电车位、设备区、站区道路等部分。设备区设置充电车位周围，设备区和充电车位 间距不大于 50m，若设备有被车撞的可能时，应设置其高度不应小于 0.8m 防撞栏。
3 结论
服务车型决定了建设充电站的类型，根据不同充电站类型的特性选择充电机充电电流电压及功率。充电站类型和规模决定了充电机的需要系数，只有合理选取需要系数才能科学选择配电变压器。通过对现有充电设施的调研分析，现阶段公共充电 站有效功率、有效充电时间指标较低，投资回收年限较长，专用充电站的投资回收较为思想。 电动汽车仍处于发展初期，电池技术还未取得突破，电动汽车的行驶里程得到明显提高前，充电站网络建设是解决电动汽车出行忧虑的有效办法，提高充电站的投资效益，吸引更多的社会资金和力量参与充电站建设，做好充电站建设项目可行性研究工作是推进充电站建设健康有序发展的重要基础 工作。
参考文献
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论文作者:郎浪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第33期
论文发表时间:2020/5/7