第37卷第10期2009年10月V o.l37N o.10O ct.2009电动汽车充电站布局规划浅析徐凡1,俞国勤2,顾临峰3,张华1(1.上海久隆电力科技有限公司,上海200070;2.上海电力公司,上海200025;3.上海市电力公司沪南供电分公司,上海200030)摘要:电动汽车充电站是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施,对电动汽车的充电需求进行了分析,提出了发展电动汽车对充电技术的要求,分析了影响电动汽车充电站规划的几方面因素,并对其布局规划提出了原则性建议。
关键词:电动汽车;充电站;布局规划作者简介:徐凡(1975-),男,硕士,从事电力企业科技研究与管理工作。
中图分类号:TM92文献标志码:B文章编号:1001-9529(2009)10-1678-05Tentative analysis of layout of elect r ical vehic le chargi n g st ationsXU Fan1,YU Guo-qin2,GU L in-feng3,ZHANG H ua1(1.Shangha i Ji u l ong E l ectric P o w er Sc ience&T echnology Co.,L td.,Shangha i200070,Ch i na;2.Shangha iM un ici pa l E l ec tric P o w er Company,Shangha i200025,Ch i na;3.H unan Pow er Supp l y Co m pany,S M EPC,Shangha i200030,Ch i na)Abstrac t:T he charg i ng station i s cons i dered as t he i m po rtan t i n frastruc t ure for e lectr i ca l vehicle develop m ent.T he charg i ng de m and of t he electrica l veh i c l e was analyzed,and requ irements o f charg i ng technology w ere proposed.F ac-tors i nfl uenci ng layout o f electrical veh icle charg i ng stati ons w ere i nvesti ga ted,and suggesti ons on gene ra l pri nc i p l es o f the l ayout were put for w ard.K ey word s:e lectr i ca l veh i c l e;charg i ng stati on;layout and planning建设电动汽车充电站是电动汽车产业推广的前提和基石,在拓展电力市场需求的同时,完善高效的能源供给网络是电动汽车广泛应用的必要条件之一。
电动汽车的充电系统是发展电动汽车的重要基础支撑系统,也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。
充电站的建设需要根据电动汽车的充电需求,结合电动汽车充电模式进行相应的规划和设计。
1我国充电站建设现状2007年12月14日,国家发改委新修订的5产业结构调整指导目录(2007年本)6,在原有鼓励建设燃气汽车加气站工程的基础上,首次提出鼓励建设新能源汽车充电站工程,为电动汽车产业化提供了现实依据。
在2008年8月初/首届绿色能源汽车发展高峰论坛0上,科技部计划通过连续3年,在国内10个以上有条件的大城市,进行千辆新能源汽车的试验,开展千辆级混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车以及能源供应基础设施的大规模示范。
2007年6月,国家电网公司在5国家电网公司/十一五0节能减排综合性工作方案6中就规划在北京、上海等试点省市开展公交车、出租车、工程抢险车、垃圾清运车等电动化改造、试点运营和建设充电站等工作。
预计到/十一五0末,国家电网公司经营区域内电动公交车运行将达到420条线路、4200辆车,电动出租车达到535辆。
国家电网筹建的首批/示范0电动汽车充电站,服务对象不仅仅是纯电动公交车,还包括未来商业化前景更大的纯电动轿车。
一旦国家电网公司正式启动电动汽车充电站全国网络的建设,势必会极大地推动我国电动汽车行业的发展。
目前,我国有不少城市和地区已经开始电动汽车充电站建设,但还没有形成一套成熟的布局规划体系,更没有形成充电站的规模建设。
随着电动汽车的不断发展进步,充电站的规划和建设将步入规模化、网络化时代,进行充电站布局研究徐凡,等电动汽车充电站布局规划浅析1679迫在眉睫。
2影响电动汽车充电站布局的因素2.1电动汽车充电量的总体需求电动汽车充电量的总体需求是影响充电站布局的关键因素。
只有充电量达到一定规模之后,充电站才可能实现经济地大规模布点。
电动汽车充电量与电动汽车保有量及车辆的日均行驶里程、单位里程能耗水平等相关。
以上海市为例,据预测,到2020年电动汽车年电力需求乐观预测将达到73.7亿k W#h,这将要求电动汽车充电站具有相当规模才能满足车辆的充电需要。
2.2电动汽车运行模式在不同的运行模式下,电动汽车对其续驶能力和充电时间要求也不同,从而影响着充电的方式和电能的消耗,充电站建设方式和功率需求也将受到直接影响。
根据不同的用户类型,电动汽车可以分为以下几类:(1)示范区用车。
如果为示范运行配备的车辆数有限,则为了提高车辆运营效率,建议采用更换电池组的方式,但是这就需要增加电池组的投资;如果配备的车辆能够满足运营要求,建议采用整车充电方式,这样就可以降低电池组的投资,减少电池更换操作造成的工作量。
鉴于示范区用车数量少,运行范围相对集中,可以在示范区内建立集中的大型充电站(电池更换点),实现规模化运作。
(2)集团车队。
建议采用整车充电方式。
这是由于他们的行驶里程和路径可预估,可充分利用夜间停运时段进行充电,满足下一次的行驶里程需要。
集团车队一般可充分利用集团的固定停车场建立充电站,主要利用夜间谷电充电。
(3)社会车辆。
根据车辆运营的目的采取适合的方式。
比如,出租车和载客大巴车,需要及时快速补充电能,尽量增加运营时间,获得更大的经济效益,建议在始发站点建立专用充电站或电池更换点,提高运营效率;用于上下班的私家车,停放时间和位置相对确定,可充分利用停靠的时间进行充电,因此,可以依托停车场所,建立简易充电设施提供充电服务,这样,不用兴建大规模的集中充电站,可以大大降低成本。
(4)微型车辆。
根据个体实际情况决定采用整车充电方式或电池组更换方式的充电方式。
这类电池的容量较小,充电时间不会太长,电池的成本较低,补充电能的方式只要方便使用者即可。
对于充电站而言,车辆进入充电站的运行机制也会影响着充电站功率需求。
车辆进入充电队列时间越集中,充电站电力负荷将越大,充电站功率需求将越大。
这里特别要提及的是,电动车应充分利用电网谷电阶段进行充电,对车辆所有者而言,最大限度降低运行成本,而电网公司则可借此调节电网的峰谷差。
2.3电动汽车能源供给方式对于能源供给方式的选择,现今普遍存在整车充电系统(包括常规充电、快速充电两种模式)和地面充电系统两种模式。
(1)整车充电系统:常规充电蓄电池在放电终止后,应立即充电(在特殊情况下也不应超过24h),充电电流相当低,大小约为15A,这种充电方式称为常规充电(普通充电)。
常规蓄电池的充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电,一般充电时间为5~8h,甚至长达10至20多h。
常规充电模式的优点为:1)尽管充电时间较长,但所用功率和电流的额定值并不关键,因此充电器和安装成本比较低;2)可充分利用电力低谷时段进行充电,降低充电成本;3)可提高充电效率和延长电池的使用寿命。
常规充电模式的主要缺点为充电时间过长,当车辆有紧急运行需求时难以满足。
(2)整车充电系统:快速充电常规蓄电池的充电方法一般时间较长,给实际使用带来许多不便。
为了缩短蓄电池达到满充状态的时间,同时,尽量降低蓄电池正负极板的极化,以提高蓄电池使用效率,国内外一直都在不断地研究和开发快速充电方法和技术。
快速充电电池的出现,为纯电动汽车的商业化提供了技术支持。
快速充电又称应急充电,是以较大电流短时间在电动汽车停车的20m i n~2h,为其提供短时充电服务,一般充电电流为150~400A。
快速充电模式的优点为:1)充电时间短;2)充电电池寿命长(可充电2000次以上);3)没有记忆性,可以大容量充电及放电,在16802009,37(10)几分钟内就可充电至70%~80%;4)由于充电在短时间内(约为10~15m in)就能使电池储电量达到80%~90%,与加油时间相仿,因此,建设相应充电站时可不配备大面积停车场。
但是,相对常规充电模式,快速充电也存在一定的缺点:1)充电器充电效率较低,且相应的工作和安装成本较高;2)由于采用快速充电,充电电流大,这就对充电技术方法以及充电的安全性提出了更高的要求,同时计量收费设计也需特别考虑。
(3)地面充电系统又称机械充电,通过电池租赁方式,直接更换电动汽车的电池组。
蓄电池更换站为续驶里程长而又没能及时充电的客户提供更换蓄电池的服务,对卸载下的电池采用地面充电系统进行补充充电。
这种模式下,备用电池组存储空间及如何真正实现电池快速更换是问题考虑的关键。
由于电池组重量较大,更换电池的专业化要求较强,更换站需配备专业人员借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护。
采用这种模式,具有如下优点:1)电动汽车用户可租用充满电的蓄电池,更换已经耗尽的蓄电池,有利于提高车辆使用效率,也提高了用户使用的方便性和快捷性;2)对更换下来的蓄电池可以利用低谷时段进行充电,降低了充电成本,提高了车辆运行经济性;3)从另一个方面看,解决了充电时间乃至蓄存电荷量、电池质量、续驶里程长及价格等难题;4)由于电池的更换、充电和维护工作由专业人员完成,可以及时发现电池组中单电池的问题,进行维修工作,对于电池的维护工作将具有积极意义,电池组放电深度的降低也将有利于提高电池的寿命。
这种模式面临的最大障碍不是技术上的,而是管理上的,要解决的几个主要问题是:电池与电动汽车的标准化;电动汽车的设计改进、充电站的建设和管理,以及电池的流通管理等。
以上3种充电模式各有自身的特点和适用范围。
在实际应用中,可以将上述三种方法进行有机结合,以达到每天的行驶要求,即设计车辆续驶里程适中,满足车辆技术、经济和运营的需要。
在实际的运行中,以一定的实际放电深度为基准,能满足下一个往返需求的,则继续行驶;电池容量不能满足要求而时间允许的,可进行快速充电;时间紧的,可进行电池快速更换。