混合动力车充电站分布及规划研究

混合动力车充电站分布及规划研究

摘要：电动车的使用现在已经越来越普及，国家在电动车的推广上也有相关的政策倾斜，但配套设施的建设并没有完全同步跟上，比如电动车的充电站的问题。2010年上半年北京市在一些小规模地区开始建设电动车充电站，作为在北京市大规模建设电动车充电站的试验。本文通过目前的现状和电动车的优势说明电动车推广的必要性，并指出推广中遇到一个问题就是配套设施建设跟不上，在提出对基础设施之一的充电站建设做出初步的规划，试图解决北京是电动车充电站建设分布的问题。其次，引入光伏发电的技术尝试在可以接受的经济水平上降低充电站电力来源产生的污染。最终探讨合理的充电站收费，并进行成本效益分析，并计算投资回收年限和使用者得到的效益。

关键词：充电站 ;北京市城区

一、背景

环境问题已经越来越多得引起人们的关注，各国政府和公民也正在为解决这一问题做出自己的努力。首先，就电动车本身的技术要求来说，目前推出的纯电动车，包括电动汽车和电动自行车，都已经比较符合实际使用的水平。就充电成本问题，光伏发电技术已经在我国的部分地区投入使用，如果得到很好的应用，将大大降低充电成本，无论是发电的经济问题和考虑火力发电可能带来的环境问题，但考虑到初期投入成本和太阳能分布的问题，是否在现阶段值得大规模推广将在下文中进行讨论。其次，就中国政府而言，经济结构转型已经成为必然趋势，随之而来的能源结构的转型也不可避免。而当前政府也为电动车的推广推出了一系列的政府的相关的补贴和优惠措施，2009年2月5日，财政部网站发布了《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作通知》，同时以附件的形式发布了《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》，国家政府部门首次对节能与新能源汽车的扶持提供了明确的标准。而目前为之推出的政策中，国家也对新能源汽车的推广提出了较明显的政策倾斜。对中国的居民而言，近两年随着环境问题的突出，居民的环保意识明显提高，对环保产品的推广有一定的推动作用。此外，国家的财政支持也会在一定程度上给电动车的使用者带来经济上的优惠。最后，对于环境而言，电动车的推广必然对大气污染的缓解和化石能源危机缓解带来极大的利好。

但同时电动车的推广也必然需要相关的配套措施的建设，因此电动车充电站的建设也成为电动车能否推广的一大关键问题。

二、现状分析

由于电动车充电站的布局讨论涉及到对电动车发展现状的分析，因此在此对电动车目前的几个关键的技术发展程度做出简要分析，由于无法对行业内所有的电动车车型作出分析，因此，在此主要是选取典型的车型作出相关分析。在此提出说明，本文做所指的电动车是指电动汽车，不包括对电动自行车的讨论。

目前电动车已基本具备推广的条件，之前电动车推广在技术上问题主要有电池的续航能力，电动车的充电时间，以及电动车正常行驶的最大时速等问题，而目前已经上市或者即将推广的电动车车型中，以比亚迪E6（深圳市今年推广的电动出租车即为该车型）为例，其百公里加速时间据测试结果表明是小于10秒，最高时速为160km/h，充满电后的续航里程，城市路况为300公里，等速路况为400公里，在使用专业的3c充电的情况下，充满80%的电力所需要的时间小于15分钟，百公里耗电为21.5度，电力费用为12元左右，基本能满足城市使用的需要。

试点地区目前的先行商业用电电价为0.534元每千瓦时，考虑到由于充电站的使用会导致电力供应的紧张，以及充电站的初期建设成本的回收，充电站的收费将高于现行电价，具体收费将在下文进行分析。

北京市1998年到2006年在环境建设和污染治理上的总投资在1200亿以上，剔除奥运会等偶然因素的影响，北京市平均每年在大气污染治理上所投入的资金保守估计在10亿元以上，而推广电动车将减轻大气污染可以转移污染治理成本。

三、规划目标

本文在试点地区提出对电动车充电站的建设的探讨，主要目的是在解决电动车充电问题。同时本文提出的行动方案中，在大气污染得到缓解，主要是汽车尾气排放减少的情况下，在各利益相关方之间寻找一定的经济回报，保证该方案在经济效益和环境效益上都是可行的。在大气污染缓解的问题上，考虑到目前电力来源主要是水力发电和火力发电，而火力发电也会带来大气污染物的排放，盲目增加电动车数量会引起火力发电的数量的增加，从而又给大气污染造成负面影响，因此在电力来源上要考虑适当引入别的发电方式，例如光伏发电。而经济方面，对于政府和电动车使用者而言，主要是使用成本的节约，而体现在运营商（如果存在，具体在用何种经营模式将在下文进行讨论）方面则主要是一定的经济回报。

四、行动方案分析

因为目前电动车行业的技术标准没有十分统一，因此，在这次的方案选择和计算中我们也选择采取典型车型分析，即比亚迪E6车型进行分析，而在对比过程中还会引入其他车型或者典型，将在下文中介绍，此外，本次分析中电动车数量按100000辆的保有量来计算。

充电站数量分配

首先，在这次行动方案要满足的条件有：（1）、保证电动车在自己的最大里程内能有充电站，并且考虑到充电的效率以及电池使用一段时间之后效率下降的问题。（2）、本次分析的地区严格选定在上文介绍的北京市城八区。（3）、拥挤问题和时间成本。一次，在本次分析中采取比较简单的网格分析，即在保证所需区

域内的充电问题得到解决的情况下，以一个充电站能覆盖的面积，即一个网格，来覆盖试点地区的全面积，以此来估算所需充电站的数量。

根据比亚迪E6的官方数据，其在城区最大的续航里程为300公里，考虑到其整个生命周期的平均最大续航里程，在此估算为200-240公里，定值为220公里，一般在只剩10%-15%时充电，即表示一般提示充电时还能行驶20公里。在城区行驶过程中不能考虑直线行驶，因此在这次分析中采取折角行驶，即假设只有90度直角转弯，因此20公里即表示一个充电站的覆盖矩形的半周长，而这个矩形的最大面积为400平方公里。而试点地区的面积为，东城区42平方公里，西城区51平方公里，海淀区431平方公里，朝阳区465平方公里，丰台区306平方公里，石景山区86平方公里，总面积为1381平方公里，因此，在不考虑拥挤问题的情况下，四个矩形网格即可覆盖试点地区面积。

考虑拥挤问题，每辆车充电时间约为15分钟左右，因此要保证不拥挤必须增加每个充电站的充电设备。家用车的平均每天行驶里程以50-70公里计，则一辆电动车平均四到五天就要充一次电，按电动车保有量100000辆计，充电时间集中在每天的十八个小时之内，即从早上六点到晚上十二点，则充电设备最少保有量为：

X=（1/4）x20x100000/18/60=463台

考虑设备的维修及其他状况，则充电设备最少保有量为600台。

综上，在1000辆电动车保有量的情况下，充电站的数量最少为4个，充电设备保有量最少为600台。考虑到分布问题，充电站的数量还需要适当增加。在考虑分布的问题下，充电站的数量为80个，充电设备的数量为650台，平均每个充电站的数量为8.1个，视其位置不同每个充电站可以有4-15台充电设备的设置。

充电站的成本计算

就每个充电站的成本计算问题，根据上一部分对充电站数量的分析，对于一台充电设备，充电机、电池维护设备、充电站监控及安全监控设备的成本分别为20万、2万、2万，基础设施成本为24万元。650台充电设备的总成本为15600万元。