交通网络主要是指在新能源汽车的普及下,为新能源汽车补充能源的充电桩、充电站及其他能源形式补充站的选址与定容。作为解决传统化石能源短缺、城市环境污染加剧、全球气候变暖的一种有效途径,电动汽车受到世界范围的广泛关注,目前已逐渐成为各国政府、汽车生产企业、广大消费者关注的焦点。电动车的充电桩、充电站规划是交通网络的重点研究对象,主要包括选址和定容,其规划合理与否不仅影响电动汽车用户出行的便利,从而影响电动汽车的推广使用,还会影响配电系统的电能质量。在国务院印发的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》中明确提出了“到2015年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆;到2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆”的产业发展目标。《国家电网公司2013社会责任报告》指出:该公司将全面开展电能替代和节能服务工作,推进“以电代煤、以电代油、电从远方来”。该政策中的“以电代油”即与电动汽车相关,或将成为我国治理城市雾霾的有力措施之一。2014年2月25日,新华网也发布消息称“北京将首次启动大规模新能源汽车充电桩建设,将于2014年内完成1000个公共快充桩的布局建设,并指出将在中心城区打造服务半径平均为5km的充电圈”。有关部门负责人在汇报中介绍了一组数据:2013年以来,随着国家各项支持政策密集出台,我国新能源汽车产量已从1.7万辆跃升至目前的37.9万辆,年均增幅近400%。
电动汽车充电站选址与规模的确定与普通电力基础设施规划、建设的最大区别在于:既要考虑由于网络构建、土地购置等所带来的成本,还要考虑充电站建成后的市场情况以及售电效益。考虑到未来能源互联网中电动汽车保有量会相当庞大,由调度机构直接对每辆电动汽车进行调度是不现实的,电动汽车的行驶里程一直是消费者关注的焦点。布局合理的智能充换电网络有助于缓解潜在电动汽车客户在这方面的顾虑,对于推动整个电动汽车产业的发展至关重要。
电动汽车及充电设施的发展规划受到多方因素的制约,由于动力电池技术发展水平不同,电动汽车保有量、用户类型、行驶覆盖范围的不同,充电需求特征的不同及对应的充电设施规划的阶段不同,电动汽车推广可以分为示范、公益、商业运营等三个阶段。
(1)示范阶段
本阶段电动汽车技术尚未完全成熟,有效、可持续推动电动汽车发展的市场机制还未形成,电动汽车总量及比例极低,而且主要以政府扶持的少数车辆为主,比如电力工程车、垃圾清运车等,另外,电动汽车的行驶范围一般是指定的较小区域或指定的路线。
(2)公益阶段(www.daowen.com)
本阶段电动汽车技术飞速发展,但还处于较低水平,而且存在隐性的约束瓶颈,如安全因素;本阶段电动汽车总量及比例还比较低,经济性不高,发展模式为依靠政府补贴、主导宣传,可接受充电的电动汽车可以扩大到电动公交车、大型企事业单位公用车、少数社会车辆。
(3)商业运营阶段
本阶段电动汽车技术已经基本成熟,总量达到一定规模,而且种类比较丰富,除政府和企事业单位用车、垃圾清运车、公交电动汽车外,还包括大量的出租车和私家车,具有较大的充电需求。本阶段电动汽车经济性等同甚至超越燃油车,发展模式以市场推动为主。
目前电动汽车处于示范推广期,电动汽车充电的便利程度将直接影响消费者对电动汽车的购买行为。电动汽车的充电设施一般为充电站和充电桩。充电模式主要有整车(快速或慢速)充电模式和更换电池模式两种。从服务对象看,充电站可分为向社会私家车和出租车等服务的公共充电站,以及向电动公交车等专用车辆服务的专用充电站。从充电设施运营和实用的角度看,公共充电站的服务应首先满足电动汽车整车快速充电需求,只配置快速充电机;充电桩为长时间停车的电动汽车提供整车慢充服务;更换电池模式需要解决电池产权、流通、标准等问题,目前更适用于电动公交车等专用车辆。充电桩和专用充电站的规划较易实现,主要考虑在公共停车场或公交车首末站等专用停车场设置。公共充电站的规划却不同,不仅要考虑服务范围和规模,还要考虑用户充电的便捷。公共充电站布局规划的模型和计算方法尚不成熟。对于电动私家车来说,考虑到车主之间驾驶习惯、出行目的以及线路等方面差异显著,为其提供充电服务的公共充电站的布局规划问题往往需考虑大量的随机因素,相对应的充电负荷的确定过程也较为复杂。一般来说,电动汽车公共充电站的布局规划是一个多目标、多变量类型的非线性优化问题,其方案的合理性与科学性对未来智能电网和智能交通网络的可持续发展具有十分重要的意义。
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