(上海昌泰求实电力新技术股份有限公司 上海 200092)
摘要：新能源电动汽车的大量接入，将会显著地改变现有配电网负荷特性，给配电网运行发展带来较大冲击。本论文主要以余姚经济社会发展现状、电动汽车及充电设施发展现状特征为基础，设计电动汽车充电设施接入方案，依据余姚市城市总体规划和综合交通规划，对电动汽车保有量进行预测；结合国内电动汽车充电设施发展趋势，依据电动汽车充电方式和合理车桩比例，对电动汽车充电设施需求进行分析预测。
关键词：充电设施；车桩比；预测分析
1 研究背景
作为新能源汽车的代表，电动汽车在节能减排、缓解燃油供求矛盾及环境污染等问题方面相比传统汽车有着天然的优势，近年来受到政府部门、汽车生产商的广泛青睐，电动汽车呈现出蓬勃发展态势。
2 充电设施发展需求预测
2.1 电动汽车的推广应用需求预测
（1）电动公交车
采用时间序列法和回归分析法中的数学模型，通过对公交车2017-2019年现状数量的拟合，综合对比检测，乘幂和对数两类模型对现状数据的拟合度较高，最后融合Logistic曲线法（S型生长曲线），与电动公交车前期呈幂函数发展，后期呈对数函数的发展趋势一致。
结合XX公交公司2017-2019年公交车数据，以2023年XX公交车数量为约束条件，采用乘幂模型和对数模型的预测结果，并根据XX公交车公司发展实际，修正2020-2023年的电动公交车预测结果，预测结果如表1所示。
表1 电动公交车保有量预测
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（2）出租车
选取四种与电动出租车相关的影响因素，如城市扩张速度、人口扩展速度、推广目标执行力度、基础社会完善程度，分保守型、正常型和乐观型三种情景进行分析。
情景一：完成率20%。参照目前实际完成率（20%）确定每年的目标完成率，则2020年电动出租车占总出租车保有量的14.4%。
情景二：完成率60%。取中间值确定每年的目标完成率，则2023年电动出租占总出租车保有量的43.2%。
情景三：完成率100%。每年计划均能100%完成，则2022年电动公交出租占总出租车保有量的72%。
分析XX出租车发展速度，按照规划2020年达到133辆，从2019年的50辆，每年匀速替代发展，至2023年完成电动出租车替代目标。2020-2023年沿用之前的增长比例，如表2所示：
表2 电动出租车保有量预测
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（3）私人乘用车
由于电动私家车的发展是纯市场化的行为，要准确预测未来电动私家车的保有量有一定的困难。选取四种与电动私家车发展相关的影响因素：限牌政策、财政补贴政策、电动汽车性能、基础设施，分保守型、正常型和乐观型三种情景对电动私家车的未来保有量进行预测。
表3 情景分析法：影响因子
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通过XX市私人乘用车的现状拟合分析，按照基本假设电动私家车保有量将会按照S型曲线中的二次曲线发展。
表4 电动私人乘用车保有量预测
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（4）其他
专用车、租赁车、公务车三种类型的电动汽车保有量以2017-2019年XX申报的现状数量为基准，以线性插值的方法拟合专用车、租赁车和公务车2020-2023年逐年的保有量。
仅选取政策作为影响因素分保守型、正常型和乐观型三种情景对上述三种类型的电动汽车未来保有量进行预测。情景一和情景三在情景二的基础上，上浮或者下调5%。
物流等行业专用车、公务车，按照均匀增长的速度，至2023年的规划数量；租赁车，按照5%的年增长速度。预测结果如表5所示：
表5 其他电动车保有量预测
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2020-2023年XX市各类型电动汽车保有量预测，如表6所示。
表6 2020-2023年XX电动汽车保有量预测（单位:辆）
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2.2 充电设施需求预测
根据用途和服务对象，针对公交车、出租车、专用车、公务车、私家车和租赁车，按其供给方式分为公共专用、私人专用、社会公用三种类型的充电服务网络。
（1）专用网
公交车的充电桩全部布置在公交公司的专用充电站内，车桩比例为1：1.05，每个充电站按16个充电桩考虑；出租车的充电桩布置在出租车运营公司的专用充电站内，车桩比例为1：0.2，每个充电站按80个充电桩考虑；专用车的充电桩全部布置在邮政、物流、环卫公司的专用充电站内，车桩比例为1：0.7，每个充电站按80个充电桩考虑；租赁车的充电桩全部布置在租赁车运营公司专用充电站内，车桩比例为1：0.05，每个充电站按18个充电桩考虑。规划的直流快充桩和交流慢充桩的比例按1:1.9配置。
（2）自用网
个人自用充电设施按“一车一桩”、“桩随车走”的原则，由新能源汽车生产企业或其委托的机构（4S店）负责“全过程组织管理”，并纳入其售后服务体系。
（3）公用网
为满足私家车和公务车的快速充电的需求，按照其数量30%布置在社会公用网中，并布局相当比例的大功率公用充电设施。考虑电网接入容量的限制，规划的直流快充桩和交流慢充桩的比例按1:3.2配置。
根据不同类型电动汽车保有量预测结果，以及充电设施配置原则，各类型充电设施需求预测结果，如表7、8所示。
表7 2020年-2023年XX市充电桩需求预测（单位：个）
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（1）本表中的充电站数量包含租赁车的集中充电站数量。
（2）本表中的充电桩数量包含社会公共（公交车、出租车和专用车）充电桩。
表8 2020年-2023年XX市充电站需求预测（单位：座）
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注：换电站目前数量为0，未列支在表格中。
3 电动汽车充电设施接入典型方案
1、充电设备220/380V接入
对于额定输入电压为220V的充电设备，宜接入低压配电箱;额定电压为380V的充电设备，宜接入低压线路或配电变压器的低压母线。接入低压网络的充电设备一般可以采用放射式结构或者树干式结构。放射式接入由变压器的低压侧引出多条独立线路，供给各个独立的充电设备，典型接入方式如图1所示。
采用放射式结构接入系统，低压线路故障互不影响，供电可靠率较高，检修比较方便。这种方式比较适用于单台充电设备功率较大的情况，对于分布在变电所不同方向或排列不整齐的分散式充电桩，也可以采用这种方式。
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图1 充电设备220/380V放射式接入
树干式接入则是将多个充电设备接到低压线路上，这类方式可用于排列整齐的用电设备，如停车场或居民区停车位的充电设备安装。其典型接线方式如图2所示。
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图2充电设备220/380V树干式接入
2、充换电站10kV单回路接入
充换电站接入电网，主要根据用户重要等级确定其接入方式。对于一般用户，当充换电站的总容量小于6000kVA时，可考虑接入公用电网10kV线路或接入环网柜、电缆分支箱等;当充换电站的容量大于6000kVA时，需进行技术经济比较，确定是否采用专线的方式接入。典型接入方式分别如图3、4、5所示。
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图3 充换电站接入10kV线路
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图4 充换电站接入10kV环网柜、电缆分支箱
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图5 充换电站10kV专线接入
专线接入是一种较为特殊的接入方式，这种方式要求一条10kV线路只对1个充换电站进行供电，对电力资源的占用较大，但便于管理与控制。公交车换电站和充电塔均可考虑采用专线方式接入。
3、充换电站10kV双回路或双电源接入
双回路和双电源接入，一般是针对评估为二级重要的电力用户。双回路的接入主要是指由双回供电线路向同一充换电站供电的方式，其典型接入方式如图6所示。
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图6 充换电站10kV双回路接入
双电源接入是指分别来自2个不同变电站，或来自不同电源进线的同一变电站内两段母线，为同一充换电站供电的两路供电电源，其典型接入方式如图7所示。
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图7 充换电站10kV专线接入
4 结语
明确新形势下公司在电动汽车市场中的定位。目前电动汽车充电设施的建设和运营已初步呈现“多元化、市场化”的特征。结合市场发展环境和公司系统实际情况，建议积极推动和参与地方政府相关政策的制定和规划布局的编制，引导充（换）电设施的健康有序发展，继续做好城区充（换）电设施的优质服务和供电保障，有序推进高速公路服务区充电站建设，深入研究公司现有设施的综合利用和可持续发展，适度承担有政策需求、支持政策的充（换）电设施建设，发挥运营监控系统在市场化服务网络中的积极作用。
编制充电设施配套电网专项规划。主动参与地方政府相关规划布局的编制工作，引导建设以使用者居住地、驻地停车位（基本车位）配建小功率充电设施为主体，以城市公共停车位配建充电设施为辅助的充电设施网络。开展充电设施配套电网专项规划，按照适度超前的原则，适时开展增容布点。开展充电设施接入的投资效益分析，控制和疏导电网建设成本投入，规避企业投资风险。
制定充电设施接入电网技术规定。加强对各类充电设施运行特征的分析研究，组织制定充电设施接入电网技术规定，编制住宅小区等充电设施接入典型设计，明确变压器容量、接线方案、设备选型、谐波抑制和治理等技术要求。在综合考虑电动汽车充电设施接入区域的供电能力、建设改造难度、电能质量、用户需求等因素的基础上，结合充电设施的布置形式，制定差异化的电网供电方案。
规范充（换）电设施业扩报装服务流程。尽快出台关于做好充（换）电设施用电报装业务的实施意见，完善“以客户为导向”的服务机制，优化报装服务流程，规范低压客户供电方案，加强工程验收管理，掌握报装客户和未报装客户充电设施的运行情况，保障用电安全，提升供电服务水平。
参考文献：
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作者简介：
杨洁丽（1991-），女，上海人，电气工程师，学士，电气工程及其自动化（电力电子及风力发电方向），主要从事新能源、微电网等科技项目研究，电网规划等方向。