電動(dòng)汽車充電樁建設(shè)選型及布局規(guī)則探討

郭鑫

摘 要：當(dāng)前新能源電動(dòng)汽車已經(jīng)在世界范圍內(nèi)全面普及，成為領(lǐng)先世界的主要行業(yè)。而截至2021年底，我國(guó)新能源電動(dòng)汽車的累計(jì)保有量已經(jīng)超過(guò)250萬(wàn)輛，占到全球市場(chǎng)保有量的60%以上，位居世界第一。本文中就論述了新能源電動(dòng)汽車的重要配套設(shè)備——充電樁設(shè)施的功率選擇選型內(nèi)容，基于電動(dòng)汽車充電需求基礎(chǔ)上探討其充電設(shè)施的布局規(guī)則。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車充電樁;功率選型;布局規(guī)則;需求;快慢充選擇原則

在針對(duì)電動(dòng)汽車充電樁設(shè)施的選型布局過(guò)程中必須明確其設(shè)施功率選型原則，滿足電動(dòng)汽車的使用推廣價(jià)值需求，為其設(shè)施布局規(guī)則優(yōu)化提供有價(jià)值建議。

一、電動(dòng)汽車充電樁建設(shè)選型功率選擇的基本原則

在電動(dòng)汽車充電樁的建設(shè)選型功率選擇頗為講究，其在選型功率選擇過(guò)程中需要滿足以下幾點(diǎn)基本原則：

（一）電動(dòng)汽車充電樁功率選擇的基本原則

在本文看來(lái)，電動(dòng)汽車的充電樁建設(shè)選型功率選擇需要滿足以下3點(diǎn)基本原則：

第一，需要參考充電站的停車位、充電車輛數(shù)量、車輛線路運(yùn)營(yíng)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁數(shù)量的科學(xué)合理化配置。

第二，需要根據(jù)電動(dòng)汽車的快慢充時(shí)間需求來(lái)分析創(chuàng)建電池BMS系統(tǒng)，結(jié)合充電功率限制對(duì)充電樁功率進(jìn)行針對(duì)性選擇。

第三，需要根據(jù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)考慮為電動(dòng)汽車配置超前的、大功率的充電樁設(shè)施，在這一過(guò)程中可以采用到柔性充電堆技術(shù)，如此對(duì)于提高電動(dòng)汽車充電樁功率選擇水平非常有利[1]。

（二）電動(dòng)汽車充電樁功率選擇原則的基本依據(jù)

考慮到電動(dòng)汽車的充電樁功率選擇原則非常嚴(yán)謹(jǐn)，因此需要了解其充電樁功率選擇基本依據(jù)。其一要保證充電樁的功率選擇應(yīng)該將其電纜線長(zhǎng)度控制在8.0～10.0m范圍內(nèi)，同時(shí)電池容量要控制在80～180kWh范圍內(nèi)，其續(xù)航里程應(yīng)該控制在80～300km范圍內(nèi)。

（三）電動(dòng)汽車充電樁的充電特征分析

在針對(duì)電動(dòng)汽車的充電樁充電特征分析過(guò)程中，還要結(jié)合快慢充兩種展開(kāi)分析：首先是快充車，其充電倍率應(yīng)該控制在≥3C，同時(shí)要將電池容量控制在100kWh范圍內(nèi)，并在車身上配置2個(gè)直流充電接口，做好電槍同時(shí)充電工作?？紤]到快充車電池容量偏小，因此其車輛運(yùn)營(yíng)過(guò)程中一次耗電量占比相對(duì)較大，在對(duì)充電站場(chǎng)中的運(yùn)營(yíng)電量需求進(jìn)行分析過(guò)程中，要保證車輛在發(fā)車換班間隔做好快速充電，合理補(bǔ)充電量[2]。

如果是慢充車，則需要保證充電倍率<3C，電池容量較大一般>100kWh，在車身配置過(guò)程中創(chuàng)建1個(gè)直流充電接口，采用單槍單充方式?？紤]到電池容量相對(duì)較大，所以在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中需要對(duì)線路往返一次性消耗電量占比較小問(wèn)題進(jìn)行分析，在每次發(fā)車間隔過(guò)程中做好快速充電工作，保證一天至少補(bǔ)充電量至少2～3次，如此才能滿足慢充車充電要求。當(dāng)然，慢充車中可以采用特殊的“快充慢補(bǔ)”技術(shù)模式，并保證發(fā)車換班間隔內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速充電。在這一過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)電動(dòng)汽車的實(shí)際特征進(jìn)行充電樁選型，避免出現(xiàn)深沖深放電導(dǎo)致電池壽命受到不良影響。具體來(lái)說(shuō)，如果電動(dòng)汽車中電池電量已經(jīng)下降到30%時(shí)，此時(shí)就需要補(bǔ)充電量，考慮采用到大功率充電樁實(shí)施快速補(bǔ)電操作，將電池容量直接補(bǔ)充到80%以上。在電動(dòng)汽車中，出于BMS系統(tǒng)對(duì)于電池的有效保護(hù)，需要主動(dòng)限制充電樁輸入電池功率情況，合理化定義快充時(shí)間，一般快充到電池容量70%時(shí)所消耗的時(shí)間應(yīng)該為慢充到50%時(shí)所消耗的時(shí)間[3]。

（四）電動(dòng)汽車充電樁的功率選擇與計(jì)算

就以慢充電動(dòng)汽車充電樁為例，其在功率選擇與計(jì)算方面相對(duì)細(xì)致，慢充一般在晚間展開(kāi)，主要利用電動(dòng)汽車所在地的小功率交流充電方式，其充電過(guò)程中需要充足時(shí)間，一般要在每天晚上9點(diǎn)到次日早晨7點(diǎn)進(jìn)行充電，充滿10小時(shí)。具體來(lái)講，電動(dòng)汽車充電樁的慢充充電量計(jì)算公式應(yīng)該如下：

慢充的充電量Q=60kWh（電池容量）x（100%-30%）=42kWh

結(jié)合上述公式充電量Q對(duì)充電與樁功率進(jìn)行分析，最終計(jì)算獲得充電啟停以及校準(zhǔn)時(shí)間，推算得出計(jì)算公式，保證慢充車能夠在充裕的充電時(shí)間條件下能夠滿足達(dá)到充電功率最大化，充分滿足電動(dòng)汽車的車載充電技術(shù)規(guī)范要求?，F(xiàn)如今，考慮到電動(dòng)汽車的交流充電與技術(shù)發(fā)展相互適應(yīng)要求，需要采用交流充電樁并將其最大功率控制在42kW左右，配合交流充電樁在足夠充電前提下合理化選擇充電樁，因此必須為慢充車優(yōu)先選擇7kW充電樁為宜[4]。

二、電動(dòng)汽車充電樁建設(shè)的布局規(guī)則研究

電動(dòng)汽車充電樁在建設(shè)布局過(guò)程中需要明確布局規(guī)則，滿足電動(dòng)汽車的充電需求。這里需要明確一點(diǎn)，不同電動(dòng)汽車的充電需求與充電方式都不一樣，在進(jìn)行充電設(shè)施建設(shè)過(guò)程中應(yīng)該加以區(qū)分，有效提高充電站的整體使用效率，更好利用有限資源分析電動(dòng)汽車的公共交通與非公共交通使用領(lǐng)域，保證滿足多種電動(dòng)汽車車型的充電需求。

（一）滿足充電設(shè)施布局基本原則

首先應(yīng)該滿足充電設(shè)施布局基本原則，基于市場(chǎng)主導(dǎo)與快慢充相互補(bǔ)充來(lái)對(duì)不同類型的電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，滿足其充電需求，進(jìn)而做到對(duì)充電設(shè)施的合理布局。在本文看來(lái)，若要滿足充電設(shè)施布局必須明確以下4點(diǎn)基本原則：

第一，需要建立專用電動(dòng)汽車車站，配合專用充電基礎(chǔ)設(shè)施主體完善城市公共建筑充電基礎(chǔ)，設(shè)置充電樁加以輔助。要以獨(dú)立占地的城市快充站作為基礎(chǔ)建立高速公路服務(wù)區(qū)，保證城際快充站補(bǔ)充設(shè)施建設(shè)到位。

第二，需要結(jié)合電動(dòng)汽車的停車場(chǎng)設(shè)置進(jìn)行選址，而并非是單獨(dú)選址。在車輛車站布局過(guò)程中需要追求分散布局，如此更便于服務(wù)車主，提高充電樁設(shè)施使用效率[5]。

第三，在城市中進(jìn)行充電站充電樁選址必須遵循低壓配電網(wǎng)規(guī)劃要求，滿足供電可靠性要求，如此對(duì)充電電能質(zhì)量與自動(dòng)化水平提高都有一定幫助。

第四，要迎合城市規(guī)劃要求與車輛規(guī)模、行駛規(guī)律實(shí)現(xiàn)對(duì)充電站充電樁的合理化建設(shè)選擇。

（二）滿足充電樁快慢充選擇基本原則

要滿足城市中電動(dòng)汽車充電樁的快慢充選擇基本原則，建立分散式公共充電樁，其中配置直流快充樁以及交流慢充樁，二者的配置比例應(yīng)該為1：4，以慢充樁為主。實(shí)際上，私人充電樁大多為交流慢充樁，例如在住宅小區(qū)中就會(huì)布局大量慢充樁[6]。

總結(jié)：

在當(dāng)前，國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車充電樁建設(shè)在選型與布局規(guī)則方面都頗為講究，需要結(jié)合大量政策規(guī)劃與技術(shù)報(bào)告來(lái)為電動(dòng)汽車合理選擇運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)資料，并根據(jù)電動(dòng)汽車基本型號(hào)與技術(shù)參數(shù)對(duì)充電站內(nèi)新建充電樁功率進(jìn)行合理化選擇選型。然后以交流慢充樁為主在城市中不同場(chǎng)合布置充電樁，滿足電動(dòng)汽車日常充電要求，提高我國(guó)新能源汽車行業(yè)發(fā)展水平，真正做到對(duì)充電設(shè)施服務(wù)對(duì)象、布點(diǎn)選址思路的有效規(guī)劃劃分，同時(shí)優(yōu)化樁車比，滿足不同場(chǎng)合的不同充電設(shè)施配置比例要求。

參考文獻(xiàn)：

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[4]陶冶， 黃妙華， 陳宇瀑， et al. 電動(dòng)汽車充電設(shè)施優(yōu)化布局研究綜述[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)（英文版），2021，28（10）：3268-3278.

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[6]潘鳴宇，孫緒坤，李香龍，等. 基于成本控制的集合覆蓋模型的充電樁布局優(yōu)化[J]. 現(xiàn)代電力，2021，38（2）：230-236.