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【摘 要】电动汽车充电站作为电动汽车全面推广的重要基础设施，充电站选址规划问题受到了国内外众多研究机构和研究学者的广泛关注。纯电动汽车是未来新能源汽车的主要发展方向之一，因其节能、环保等优点越来越受到人们的重视。充电站是电动汽车能源补给的基础设施，所以对充电站的规划选址与定容是电动汽车得到广泛普及的重要前提。本文主要对电动汽车充电站的最优选址与定容进行分析探讨。
【关键词】电动汽车；充电站；最优选址；定容
1、前言
电动汽车作为一种新的节能环保型绿色交通工具，它的推广和运用对于缓解能源和环境压力具有重要意义。而电动汽车充电站是电动汽车商业化和大规模运行的基础设施，充电站建设和规划的好坏直接制约和影响电动汽车的普及和推广，因此，充电站的经济性、便利性和安全性是加快电动汽车发展进程的前提，如何实现电动汽车充电站的选址定容是我们必须要研究的课题。
2、充电站候选站址的确定
2.1确定候选站址时需要考虑的地理因素
从城市规划的角度来看，充电站选址时需要充分考虑城市交通网络布局约束。从电力网络规划的角度来看，作为中低压配电系统的重要组成部分，充电站的选址应与配电系统的现状、近远期规划、建设与改造等相融合，应尽可能接近负荷中心并满足负荷平衡、电能质量和供电可靠性等方面的要求。从电动汽车用户的角度来看，充电站站址应选择在充电需求比较集中和方便的场所。此外，在选择充电站候选站址时，还必须考虑地段的适应性和地价成本等因素。
2.2充电站服务半径
动力电池的放电深度对其循环寿命影响很大。一般而言，当动力电池的放电深度达到50％～70％时，动力电池的再次充电对延长其使用寿命效果最好。因此，为了使动力电池的循环寿命最大化，定义电动汽车的合理续驶里程为电动汽车从动力电池组处于最佳放电深度开始放电直到最大放电深度时所能行驶的里程。匀速行驶情况下电动汽车的合理续驶里程ｄＥＥＶ为
为保障电动汽车的行驶能力并满足用户的日常出行需要，２个相邻充电站间的距离不能太远。另外，为了避免资源浪费，在满足用户充电需求的前提下，应尽可能避免充电站分布过于集中，使相邻２个充电站的距离不能太近。根据相邻２个充电站之间的实际距离和每个充站的服务半径，对给定的初选站址进行筛选，从而确定合理的充电站站址规划方案。
2.3区域发展性
区域发展性指的是建设电动汽车充电站的区域未来的充电需求增长潜力，它是电动汽车充电站选址时需要考虑的重要因素之一。虽然对充电的需求量即要看顾客的充电需求，也要看顾客的购买力，没有购买力的顾客需求不是真正的需求，但是只要人口数量庞大，未来的充电需求仍然具有很大的增长潜力。建站区域的人口数量是该区域未来发展性的重要衡量指标之一。
2.4运行经济性
电动汽车充电站建设前期需要投入一定的资金，进行前期的勘察、设计、施工、管理等，形成新建充电站的前期投资成本。另外，充电站建设前期购置设备需要支出的设备购置费，建设过程中投入的建筑工程费和安装工程费以及其他费用等统一构成了充电站建设的预算费用，这些费用组成了充电站建设的前期投资成本的主要部分。
3、电动汽车充电站容量确定方法
上文中论述了电动汽车充电站的选址方法，从各候选站址中确定最终建站站址之后，需要对各拟建电动汽车充电站进行定容。充电站的容量的大小直接受充电站服务区域内充电需求的大小影响。因此，本文的定容思想是根据各拟建充电站服务区域内充电需求的大小来确定电动汽车充电站的容量。
3.1充电需求点
充电需求点的定义是将规划区按照电动汽车的充电需求划分为若干个特定的小区域，每个小区域相对于规划区而言很小，近似为一个点，小区域内的电动汽车都在这个需求点上，并且根据区域交通流量守恒定律，在一定的时间内，需求点的位置和电动汽车数量是恒定的，即对于一个需求点而言，在特定时间内，进入该需求点的电动汽车数量和离开该需求点的电动汽车数量之差可以近似为一个常数。按照这种理论，就可以将大面积的规划区域划分为若干个面积小、可以近似为一点的小型区域。
总之，充电需求点的划分是为了更好的对规划区内的电动汽车进行定位，从而为各个位置的充电需求的分配打下理论基础，达到简化分析的目的。
3.2充电需求分配模型
电动汽车充电站的选址确定下来之后，就要确定充电站的容量，充电站定容的基本思路是：确定规划区内充电需求的位置及需求量，同时根据各需求点到各拟建站站址的距离，确定各个充电需求点的分配方案，最后根据各充电站分配到的充电需求的总和，计算各充电站的容量。本文以用户充电成本最小化为目标，基于以下假设来构建充电站定容模型每个充电需求点代表的是规划区内的一个小区域，相应的需求点在一定时期内的充电需求量与该需求点内电动汽车的数量成正比，因此，将需求点内电动汽车的数量来定义该需求点的充电需求量。
在固定的时期内，充电需求点内每个电动汽车的用户只在同一个电动汽车充电站充电。其中，固定的时期指的是电动汽车正常的充电需求时期。电动汽车用户从产生充电需求到充电完成所发生的成本与其到充电站的距离成简单的线性关系，电动汽车充电需求点到充电站点的距离越远，充电成本越高，反之亦然。其中，距离指的是欧式距离。
电动汽车充电站容量的确定将每一个充电需求点分配到相应的拟建站点可以用伏罗诺伊图形象的表示，如图1所示。这种形象的地理图形可以反映每个拟建站点的充电站所覆盖的服务区域范围。
4、电动汽车充电站选址定容实证研究
4.1构建算例
现假设如图2的一个8×8km经济开发区，将该区域平均划分成16个不同的功能模块（居民、商业、工业）。预计在2020该经济开发区人口总数将达到16万人，预测该区域2020年千人汽车保有量将达到300量，电动汽车市场占有率为9070，电动汽车数量合计4320辆，电汽车充电需求分布情况如图2示，
4.2算例参数
4.2.1各类征地单价
征地补偿费用是指土地补偿费、地上附着物、安置补助费和青苗补偿费的总和。我国当今处在高速发展的状态中，在以往的大工程建设当中征地事件经常存在。根据以往的经验可知，不同的被征对象其价格存在很大的差异，为了算例分析方便，已经把8×8km区域分为16个不同功能（住宅、工业、商业）用地，依据某市地铁用地征收方法合理预算本模型征地成本参数如下表所示。
4.2.2电动汽车单次充电费与充电次数
我国已经多个省市实施了电动汽车试点工程，北京在此项试点工作取得了良好的成绩。试点情况看，电动汽车充电费用与传统汽车耗能费相比有明显的降低。在北京试点，以比亚迪E6型号的纯电动汽车为例，进行快充2个小时可以充电57度，可行驶300公里。按照目前国家电网实行的阶梯电价进行计算，在用电高峰每度电收费1左右元，行驶300公里只需57元；若在用电低谷进行充电的话，每度电单价只有0.25元，充满一次仅需花费14.25元。传统的燃油汽车行驶100km耗油8L，按每升汽油6.5元计算，行驶300km将花费156元。由此可见在能耗费用上，电汽车使用费用远远低于传统汽车。
5、结语
电动汽车充电站是电动汽车能源补给的基础设施，所以对充电站的选址定容是电动汽车得到普及的重要前提。电动汽车充电站的选址定容究可使充电站的建设更加科学、合理。在节能减排的号召下，电动汽车成为传统燃油汽车的替代物，加快推广电动汽车的使用十分重要。为了消除电动汽车在行驶过程中电量耗尽而没有充电设施的顾虑，建设配套合理的充电站网络迫在眉睫。
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论文作者:李栋
论文发表刊物:《低碳地产》2016年12期
论文发表时间:2016/11/1
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