电动汽车充（换）电站选址评价体系的构建

袁加妍，潘 莹，张 娥

（1.国网上海市电力公司电力科学院，上海 200437；2.国网上海市电力公司市南供电公司，上海 201100；3.上海财经大学，上海 200083）

近几年来，在国家、各地区政府的大力扶持和电网公司的积极推动下，已经建设了多座电动汽车充（换）电站，但对这些站址的选址状况是否合理，大多没有进行过科学、有效地评估。由于电动汽车尚处于发展初期，相应的配套设施并不完善。为此，通过建立电动汽车充（换）电站选址评价体系，对现有电动汽车充（换）电站的选址合理性进行有效评价，为电动汽车大规模产业化发展下的电动汽车充（换）电站的选址进行有效指导和提供技术支撑。

1 充（换）电站的选址原则

1.1 合理利用土地资源

电动汽车充（换）电站的选址，不仅要考虑所选的地点是电动汽车车流量最为集中的地方，还要考虑土地资源利用的合理性。如果在相近的区域内建造多个站点，这是一种土地资源浪费的现象。同样，如果建造的站点偏远，利用率相对较低，则也是一种浪费的现象。所以，需要充分考虑各种选址因素后，根据合理利用土地资源的原则，进行规划和建造充（换）电站［1］。

1.2 与电网规划相协调

电网公司每年都会根据上一年的电力运行状况和电网运行负荷特性进行分析和研究，并充分考虑某些工程建设时可能出现的配电容量扩大的问题，对当年的电网进行规划。在进行电动汽车充（换）电站建设前，必须先与电网企业进行沟通，将站点的建设纳入到电网规划中，针对地区电网的运行环境和特点，建设适当规模和密度的充电终端，或者将站点建设在具备相应配电容量特性的区域内。无论如何，关键是要与电网的规划相协调，从而保障充换电服务是在安全的状况下实现正常的运行［2］。

1.3 满足最大负荷需求

电动汽车充（换）电站建成后一旦运营，需要大量的电能作为保障。所以，选址时必须考虑所选地点的配电容量是否能满足站点的最大负荷需求，充电设备所在配网的运行特点是否与站点相一致。尤其是电动公交车，充电功率相对较大，功率需求也必须考虑，这些都是电动汽车充（换）电站在选址时必须遵循的原则。只有在这些基本电力需求得到保证的状况下，才能满足大规模电动汽车充（换）电的需求。

1.4 高效及高质量供电服务

电动汽车的充换电设施采用了大量的电力电子元器件，具有很强的非线性，在运行时会产生大量的谐波干扰，造成正弦波形的畸变，使电能质量下降，给电网造成污染，影响发供电设备及客户用电设备。当大量电动汽车在同一时间内进行充电，或者采用大功率快速充电的方式进行能源补给时会对电网产生很大的影响，这在站点选址规划时都要考虑到。

1.5 为智能电网建设提供支撑

近年来，国家电网公司正在加快智能电网建设，智能电网可促进电动汽车的规模化快速发展，优化我国能源供应和消费结构，降低对传统化石能源特别是石油的依赖，为经济社会可持续发展提供更加安全、更加优质的能源供应，保障国家能源安全，并为今后电动汽车的使用提供方便、快捷、高效的服务。

智能电网系统中的V2G（Vehicle-to-Grid）技术可以作为电网调峰和旋转备用的一种重要手段。首先，鼓励电动汽车夜间充电，可以增加电网负荷，提高夜间设备利用率，降低发电和电网运行成本；其次，白天时段的地区电网负荷过高时，地区内的电动汽车又可以通过充电终端向电网返送电能，平衡负荷起到削峰的作用［3］。

基于智能电网技术发展的基础上，通过V2G技术优势，可以增加充电终端的负荷控制和削峰效应，为智能电网建设提供良好的基础设施和技术保障，支撑电动汽车未来的发展。

1.6 成本低、便利和快捷

购买电动汽车的客户，除了考虑电动汽车的性能和价格外，还会考虑使用电动汽车充电能否像燃油汽车加油一样的便利和快捷。因为电动汽车充（换）电选址需要考虑的因素很多，不可能像加油站一样随处可见。但是，电动汽车一旦在电量不足的状况下，需要在消耗最小电量的同时，选择在最短路径使得车辆能够实现能源补给。

2 影响充（换）电站选址的因素

依照电动汽车充（换）电站的选址体系建设，需要考虑的因素很多。根据目前所开展的大量电动汽车相关研究来看，影响电动汽车充（换）电站选址的主要因素有以下几个方面［4］。

2.1 社会因素

1）土地资源的利用 大城市的土地资源极其紧缺，一旦电动汽车使用普及后，电动汽车充（换）电站的站点会越来越多。由于受到土地资源的限制，在进行电动汽车充（换）电站选址时，必须合理利用现有土地资源。例如：停车场、小区等。这些相对面积比较大的场地，应该进行合理利用和规划，从而确保土地资源最大化的利用。

2）站址的布局规划 主要考虑站址的覆盖率问题。现阶段有意购买电动汽车的客户，担心的是充电能否得到保障，一旦车辆行驶在路上遇到电力不足的状况，是否能即时进行能源补给。所以，在进行电动汽车充（换）电站选址时，要考虑站址的覆盖程度，要对电动汽车充（换）电站的选址进行合理的布局和规划，确保在一定区域内行驶的电动汽车能够得到相应的电力能源保障。

2.2 时间因素

电动汽车充（换）电站也可作为一个应急设施。当电动汽车在电力不足的状况下，希望能在最短的时间内对电动汽车进行有效的能源补给，确保电动汽车的正常使用，从而保障客户的利益。如果将电动汽车充（换）电站作为一个应急服务点，就要充分考虑到客户在某个区域内如何选择最短路径，在最快时间内到达目的地进行有效的能源补给。这是作为应急服务点需要考虑的关键因素。

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2.3 经济因素

电动汽车充（换）电站的站址设在不同地段，建设的规模大小、设备类型的不同，相应的成本是不同的。除了考虑建设成本外，还要考虑设备的维护成本以及站点的运营成本等。

2.4 环境因素

1）电量和用电负荷 电动汽车充（换）电站选址时，要充分考虑所选地点的用电量和电力负荷，能否满足电动汽车在同一时段内大规模的充电需求。一般状况下，一个同时能为小型电动汽车和大型电动公交车进行充换电的大型充（换）电站的负荷容量至少超过1 MVA，平均功率至少为500 k W。如果其满负荷运载16 h，一个站一天要用电8 MWh。可见，一个电动汽车充（换）电站对于电力供应和用电负荷的要求是极其高的。

2）温度和天气因素 充电机和换电设施对环境有一定的要求，温度过高或过低且没有保护的状况下，对充（换）电设施的影响是很大的。电池如果保护不当，可能会产生爆炸。除此之外，充电设施作为一种电力设施，避免风雨雪天带来的危害也是极其重要的。

2.5 其他因素

1）车辆类型 根据不同的车型和运行方式的不同，相应的能源供给方式也会不同。能源供给方式的不同，会影响到车辆的续驶里程和充电时间，从而影响到电动汽车充（换）电站的布局规划。从目前来看，电动汽车主要分为：示范区用车、集团用车、社会车辆和微型车类四大类。而车辆的类型不同，所适用的充电模式也就不同，充电时间及相应的电力负荷需求都是不同的，所以在开展电动汽车充（换）电站选址时必须考虑所建造的站点适用于何种类型的充电站进行充电［5］。

2）充电模式 现有的充电模式主要分为：常规充电、快速充电和换电三种。而电动汽车充（换）电站的建设是根据不同的充电模式进行规划的。常规充电模式充电时间较长，平均充电时间为4～6 h，适用于夜间低谷电时进行能源补给，是一种较为经济的充电方式。快速充电模式可迅速在30 min内将电池充至80%，适用于应急需要，但长期快充会使电池迅速衰减。换电模式是最快也是最为简便的补充能源的方式，但是需要大型的换电设备，在购置成本和运营成本等方面有较高的要求。

三种类型的充电模式，具有各自相应的特性，对车辆以及电力负荷需求、充电时间都有不同的要求。所以，在进行充（换）电站选址时，要充分考虑到充电模式的选择。

3 充（换）电站选址的评价体系

根据电动汽车充（换）电站选址的原则以及影响电动汽车充（换）电站的主要因素，选取了覆盖程度、经济成本、资源配置、服务能力，作为一级指标进行评价和分析。

1）覆盖程度 包括完全覆盖、最大覆盖和特定覆盖。完全覆盖，即特定区域内在限定时间和电量的状况下，可以实现电动汽车的能源补给；最大覆盖，即尽可能满足特定区域内车辆的能源补给；特定覆盖，即在特定区域内的部分区域内的车辆能即时的进行能源补给。

3）资源配置 包括充电方式、满足车辆的类型以及充电设备的数量。充电设备包括常规充电机、快速充电机和换电设备。受土地使用面积以及电能限制，并不是每个充电站都能完全配置三种设备。而充电设备是否满足各类车辆的充电需求，大巴、公交车和小型车辆的充电接口可能会有所区别，并不是所有的充电站和换电站都能满足所有车辆的充电或换电需求。同样，还要考虑充电设备的数量是否足够。这些都是建造一个电动汽车充（换）电站所必须考虑到的。

4）服务能力 包括服务时间，即一辆电动汽车每次的充电或换电的时间；服务能力，即一台充电机一天能满足多少车辆的充电，换电装置一次能为多少量车换电；利用率，即电动汽车充（换）电站的设备利用率是否高，会不会出现空闲时间占绝大数的状况。服务能力通常是指电动汽车充（换）电站的运营能力。

4 评价方法

结合电动汽车充（换）电站选址的指标评价体系，选择层次分析法和模糊综合评价法，通过定性与定量分析相结合的方式对电动汽车充（换）电站选址进行评价和分析。

1）层次分析法（AHP） AHP是Saaty教授于1971年提出的一个实用的多属性评估方法。当一个多属性决策问题要考虑很多决策元素，包括目标、方案、决策者等，而且决策元素之间具有复杂的关系时，层次分析法可以利用一个层级的结构将复杂问题系统化，将决策元素划分成不同维度并由不同维度将问题加以层次分解，使大型复杂的决策问题，分解成多个小的子问题，然后根据AHP的步骤，进行比较和评估后再整合，从而使得一个复杂的决策问题分解成比较容易的决策问题［6］。

2）模糊综合评价法（FCE） FCE是加利福尼亚大学教授查德于1965年创建的。模糊综合评价法，是一种基于模糊数学的综合评标方法。该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论，把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。

5 结语

对整个电动汽车充（换）电站的选址，进行有效和综合评价十分重要。首先，要对整个评价体系进行梳理。特别要考虑的是评价指标和评价方法，这两项是开展评价工作的关键。

电动汽车充（换）电站选址考虑的因素比较多，针对那些相对重要的因素概括出的评价指标，基本能确实有效地反映出电动汽车充（换）电站选址的状况。然后，结合层次分析法和模糊综合评价法进行全面和有效的分析，能够较为有效地剖析现有电动汽车充（换）电站选址的整体水平和存在问题。希望通过有效评价，为未来电动汽车充（换）电站的选址，打下一个良好基础，为电动汽车大规模的产业化发展作好准备。

［1］ 刘俊宝.加油站选址的原则和影响因素［J］.石油库与加油站，2007（5）：1-4.

［2］ 牛力勇.电动汽车充电系统电磁兼容与干扰抑制研究［J］.华东电力，2010（4）：1689-1693.

［3］ 刘振亚.智能电网知识读本［M］.北京：中国电力出版社，2010.

［4］ 李光.影响我国电动汽车产业发展的关键因素研究［D］.湖北：武汉理工大学，2011.

［5］ 徐凡，俞国勤.电动汽车充电站布局规划浅析［J］.华东电力，2010（4）：1678-1682.

［6］ 王威，赵福军.基于AHP方法的物流中心选址研究［J］.物流技术，2005，（8）：58-62.