因此，對(duì)應(yīng)城市不同功能區(qū)，可根據(jù)區(qū)域內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行規(guī)律統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及電動(dòng)汽車(chē)具體參數(shù)，通過(guò)(2)~(3)式計(jì)算得到該功能區(qū)內(nèi)分散快、慢速充電設(shè)施的配比度。其流程如下圖2所示：

圖2快、慢速充電設(shè)施配置比例計(jì)算流程

       對(duì)于集中型的充、換電站的規(guī)劃，現(xiàn)階段的研究則主要集中在站址的選擇和容量的確定，以及站內(nèi)充電裝置的優(yōu)化配置上。

       隨著未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)的普及，大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)通過(guò)充電設(shè)施接入電網(wǎng)進(jìn)行充電，勢(shì)必對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。充電基礎(chǔ)設(shè)施作為電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)之間的連接點(diǎn)，其規(guī)劃建設(shè)應(yīng)與電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)、相互配合。

4.1充電負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)的影響

       電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)電網(wǎng)的影響主要集中在充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)影響以及發(fā)、輸電容量對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電需求的承載能力兩個(gè)方面。由于電動(dòng)汽車(chē)充電行為與用戶的行駛、泊車(chē)規(guī)律關(guān)系密切，使充電負(fù)荷在時(shí)間和空間上均具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，給配電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)了更多的不確定性。充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的影響，主要體現(xiàn)在靜態(tài)電壓穩(wěn)定性、線路及變壓器負(fù)荷率及損耗、電能質(zhì)量]等方面。大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)接入電網(wǎng)無(wú)序充電勢(shì)必引起電網(wǎng)負(fù)荷的增長(zhǎng)，需分析現(xiàn)有或規(guī)劃年下的電網(wǎng)能否承載電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷的增長(zhǎng)，充電負(fù)荷綜合考慮與電動(dòng)汽車(chē)保有量、類(lèi)型、運(yùn)行規(guī)律和及充電模式緊密相關(guān)，因此，在形成充電負(fù)荷時(shí)需綜合考慮以上各因素，進(jìn)而從最大、最小負(fù)荷以及峰谷差變化等角度，對(duì)計(jì)及充電負(fù)荷后的電網(wǎng)總負(fù)荷變化進(jìn)行分析，流程如下圖3所示。經(jīng)過(guò)對(duì)某省的電網(wǎng)承載能力進(jìn)行分析，結(jié)果顯示當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)滲透率達(dá)到20%時(shí)，無(wú)序充電將對(duì)使該省電網(wǎng)冬季最大負(fù)荷及峰谷差分別增加20%和50%以上，這將嚴(yán)重電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需通過(guò)優(yōu)化充電過(guò)程或新增發(fā)電容量來(lái)提高未來(lái)電網(wǎng)承載充電負(fù)荷的能力。

圖3電網(wǎng)對(duì)充電負(fù)荷承載能力分析流程

4.2充電設(shè)施與電網(wǎng)的互動(dòng)針

       對(duì)充電負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)的可能潛在影響，在充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)的同時(shí)，采取一定措施，使充電設(shè)施與電網(wǎng)之間可以友好互動(dòng)、協(xié)調(diào)發(fā)展。

       1)充電設(shè)施按電網(wǎng)基本要求接入。充電設(shè)施作為一種特殊的負(fù)荷，也應(yīng)保證電網(wǎng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

       a.為保證電纜線路安全工作，在選擇其導(dǎo)體截面時(shí)應(yīng)考慮載流量約束。選擇的充電機(jī)應(yīng)滿足相應(yīng)設(shè)備諧波電流發(fā)射值標(biāo)準(zhǔn)的要求。

       b.站內(nèi)配電線路接入的充電設(shè)施容量受電纜安全載流量、電網(wǎng)公共連接點(diǎn)電壓偏差、線路損耗等約束，因此，應(yīng)綜合考慮以上因素合理確定單條線路的接入容量。

       c.變壓器臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)滿足負(fù)荷對(duì)可靠性的要求，根據(jù)充電設(shè)施的負(fù)荷等級(jí)選擇一臺(tái)或兩臺(tái)變壓器進(jìn)行供電。為避免變壓器容量冗余，保證經(jīng)濟(jì)性，在確定變壓器容量時(shí)，需考慮電動(dòng)汽車(chē)最大充電同時(shí)率。

       根據(jù)上式可以看出，在假設(shè)所有車(chē)輛充電功率相同的條件下，電動(dòng)汽車(chē)充電同時(shí)率可以通過(guò)計(jì)算區(qū)域內(nèi)24h內(nèi)同時(shí)正在充電的電動(dòng)汽車(chē)最大數(shù)量與該區(qū)域內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)總保有量的比值得到。根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)的充電起始時(shí)間以及平均充電時(shí)間，并假設(shè)每天的規(guī)律相同，則可以得到同時(shí)充電的電動(dòng)汽車(chē)最大數(shù)量：

       其中，為接入變壓器的充電設(shè)施總?cè)萘浚?beta;為變壓器負(fù)載率。

       2)電網(wǎng)增容及升級(jí)改造一方面，電網(wǎng)需新增一定裝機(jī)容量來(lái)適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模接入所引起的負(fù)荷增長(zhǎng)，另一方面，應(yīng)對(duì)現(xiàn)有配電網(wǎng)部分變壓器、線路進(jìn)行升級(jí)改造，以免充電負(fù)荷過(guò)大，造成原有電力設(shè)備過(guò)負(fù)荷。

       3)充電設(shè)施與新能源利用及微電網(wǎng)發(fā)展相結(jié)合。充電設(shè)施與新能源及微電網(wǎng)相結(jié)合有許多優(yōu)點(diǎn)：一方面可以在提高電網(wǎng)對(duì)充電負(fù)荷承載能力的同時(shí)，降低電動(dòng)汽車(chē)對(duì)化石燃料的依賴;另一方面，還可以通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)協(xié)助解決可再生能源的間歇性問(wèn)題，降低儲(chǔ)能系統(tǒng)成本。因此，在充電設(shè)施規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮就地利用新能源以及微電網(wǎng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電，同時(shí)可考慮對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行有序控制。

       基于以上對(duì)充電設(shè)施規(guī)劃中的若干關(guān)鍵問(wèn)題的分析研究，本文針對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展和規(guī)劃布局提出以下若干原則和建議。

5.1規(guī)劃布局的指導(dǎo)性原則

       1)電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)應(yīng)遵循科學(xué)有序發(fā)展充電設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)建立在科學(xué)分析和優(yōu)良資源配置的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，綜合考慮電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行規(guī)律、城市用地規(guī)劃、電網(wǎng)的承載能力和電動(dòng)汽車(chē)及其充電技術(shù)的成熟度，采用科學(xué)的方法和手段，制定合理、經(jīng)濟(jì)、適用的電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃方案。同時(shí)，充電基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃既要充分考慮導(dǎo)入期的不定因素，又要適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。在進(jìn)行充電設(shè)施規(guī)劃時(shí)，要分階段加以修正，充電設(shè)施的數(shù)量與規(guī)模不能過(guò)于超前，以免造成資源的閑置和浪費(fèi)，應(yīng)充分考慮電動(dòng)汽車(chē)的推廣與充電設(shè)施建設(shè)的相互影響作用。電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃和建設(shè)要總結(jié)示范城市的試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，要做到科學(xué)有序發(fā)展。

       2)充電基礎(chǔ)設(shè)施的分布應(yīng)與電動(dòng)汽車(chē)泊車(chē)的時(shí)空分布盡可能保持一致電動(dòng)汽車(chē)一般須在停泊的時(shí)間和地點(diǎn)完成能量補(bǔ)給，充電行為發(fā)生的時(shí)空分布規(guī)律與電動(dòng)汽車(chē)的泊車(chē)規(guī)律相互關(guān)聯(lián)。城市中不同功能區(qū)域的交通規(guī)律和泊車(chē)特點(diǎn)各不相同，為保證充電的便利性和充電設(shè)施的使用率，充電基礎(chǔ)設(shè)施的分布應(yīng)與該地區(qū)電動(dòng)汽車(chē)泊車(chē)的時(shí)空分布規(guī)律盡可能保持一致。

       3)充電基礎(chǔ)設(shè)施的布局應(yīng)兼顧用戶便利性、建設(shè)經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)合理性要求充電基礎(chǔ)設(shè)施的選址應(yīng)滿足該地區(qū)的任意地點(diǎn)都處在某一充電站或充電樁的服務(wù)半徑內(nèi)，以保證用戶充電的便利性;充電基礎(chǔ)設(shè)施及車(chē)樁比依據(jù)規(guī)劃合理布局，應(yīng)兼顧建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性;充電模式的選擇應(yīng)綜合考慮用戶的便利性和動(dòng)力電池的安全使用與耐受能力。

       4)充電基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃應(yīng)與該區(qū)域總體規(guī)劃和路網(wǎng)規(guī)劃相互協(xié)調(diào)城區(qū)總體規(guī)劃是城市發(fā)展的總原則，充電基礎(chǔ)設(shè)施是未來(lái)城市整體規(guī)劃的組成部分。充電基礎(chǔ)設(shè)施的選址和布局直接關(guān)系到充電車(chē)流的狀態(tài)，影響到整個(gè)地區(qū)交通系統(tǒng)的總體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。充電基礎(chǔ)設(shè)施的布局應(yīng)與路網(wǎng)規(guī)劃相統(tǒng)一，在中小城市和大型城市周邊地區(qū)開(kāi)展電動(dòng)出租車(chē)試點(diǎn)，盡量避免以充電為目的車(chē)流對(duì)城市交通產(chǎn)生影響，保障城市交通的暢通。

       5)充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)應(yīng)與該地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展相協(xié)調(diào)充電基礎(chǔ)設(shè)施容量增長(zhǎng)應(yīng)與地區(qū)負(fù)荷和電網(wǎng)總?cè)萘肯鄥f(xié)調(diào)，以保證電網(wǎng)為電動(dòng)汽車(chē)提供充足的電力供應(yīng);充電基礎(chǔ)設(shè)施的布局應(yīng)與配電網(wǎng)的規(guī)劃相協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)電壓越限、配電線路或配電設(shè)備過(guò)載等問(wèn)題;充電基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)滿足接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量要求，并適當(dāng)配置補(bǔ)償和治理裝置，避免對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量造成不良影響。

       6)逐步實(shí)現(xiàn)有序充電和采用綠色可再生能源供電利用分時(shí)電價(jià)等市場(chǎng)機(jī)制，引導(dǎo)部分電動(dòng)汽車(chē)在電力低谷時(shí)段慢速充電。充分利用智能配電網(wǎng)及其信息系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)充電站分時(shí)段有序充電和智能充電。在充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，應(yīng)充分考慮就地的風(fēng)電、光伏等分布式新能源的集成利用條件，最大限度地發(fā)揮新能源的作用來(lái)替代傳統(tǒng)的化石能源，促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的能源結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的化石能源向無(wú)污染的可再生能源和新能源轉(zhuǎn)變，真正實(shí)現(xiàn)全社會(huì)零排放、清潔無(wú)污染的綠色交通。

       7)充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)應(yīng)符合環(huán)境與安全的相關(guān)規(guī)定充電設(shè)施的規(guī)劃符合環(huán)境保護(hù)和防火安全的要求，充電設(shè)施不應(yīng)靠近有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)等潛在危險(xiǎn)的地方，也要避開(kāi)地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所，并充分利用就近的供電，交通、消防、給排水及防洪等公用設(shè)施。

5.2充電模式選擇與充電設(shè)施配置的相關(guān)建議

       根據(jù)前文對(duì)各車(chē)輛運(yùn)行規(guī)律及充電模式的匹配分析，對(duì)不同類(lèi)型車(chē)輛充電模式及設(shè)施的選擇建議如下表4所示：

       表4各類(lèi)型車(chē)輛充電模式及充電設(shè)施配置建議

       其中，私家車(chē)分散充電設(shè)施在各功能區(qū)配置比例應(yīng)有所區(qū)別，本文結(jié)合美國(guó)NHTS中相關(guān)數(shù)據(jù)，以及文獻(xiàn)中充電初始SOC的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù)前述充電設(shè)施配比度計(jì)算方法對(duì)分散慢充樁與電動(dòng)汽車(chē)的配比度(如表3所示)以及快慢速分散充電設(shè)施配比度進(jìn)行分析，給出表5所示的推薦值。

       表5私家車(chē)分散充電設(shè)施配置建議

       隨著動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程增加，各類(lèi)型車(chē)輛的充電模式將逐步過(guò)渡到慢充模式，分散充電設(shè)施中慢充樁與電動(dòng)汽車(chē)的配比度、快充設(shè)施與慢充設(shè)施的配比度均將逐漸減小。

       充電基礎(chǔ)設(shè)施是電動(dòng)汽車(chē)推廣應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，其規(guī)劃布局是關(guān)乎到未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)的重要而復(fù)雜的問(wèn)題。隨著國(guó)家新一輪電動(dòng)汽車(chē)推廣工作的開(kāi)展，充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)將迎來(lái)新的高潮。從目前動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展水平、整車(chē)及電池標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展程度以及電網(wǎng)影響等角度考慮，電動(dòng)私家車(chē)應(yīng)以分散式慢充為主，適當(dāng)配備分散快充設(shè)施作為補(bǔ)充，并合理確定兩類(lèi)設(shè)施的配比度，以滿足用戶不同類(lèi)型的充電需求，同時(shí)保證投資建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于其他類(lèi)型的車(chē)輛，應(yīng)優(yōu)先選擇慢充模式，在慢充不滿足運(yùn)行要求的條件下，根據(jù)車(chē)輛的行駛及泊車(chē)的時(shí)空特點(diǎn)，在合適的地點(diǎn)建設(shè)集中型快充站或者換電站。在充電基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)緊密結(jié)合電網(wǎng)特點(diǎn)，充分研究充電設(shè)施與電網(wǎng)的相互影響及作用，采取相應(yīng)措施，使兩者可以友好互動(dòng)、協(xié)調(diào)發(fā)展。

       現(xiàn)階段仍處于電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展初期，隨著電動(dòng)汽車(chē)的普及，其運(yùn)行規(guī)律和充電行為的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)將更加準(zhǔn)確豐富，充電設(shè)施的投資運(yùn)營(yíng)模式也將趨于清晰，因此，在電動(dòng)汽車(chē)行為規(guī)律、充電設(shè)施與電網(wǎng)的互動(dòng)等方面，仍存在較大的研究空間，通過(guò)深入研究，可以更加合理的對(duì)充電設(shè)施進(jìn)行規(guī)劃布局，為電動(dòng)汽車(chē)的推廣普及提供強(qiáng)有力的支持。