新能源汽车充电站选址与充电策略优化研究

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韦举成

广西机电职业技术学院,广西南宁,530000

摘要

为了优化新能源汽车充电基础设施建设与运营,全面分析影响充电站选址和充电策略的诸多因素,研究科学的选址布局和智能化调度策略。结果表明,需要立足大数据和人工智能等新技术手段,构建多目标优化选址模型,因地制宜匹配差异化的充电模式组合,建立完善的分时电价和需求响应机制,推进充电设施智能化升级,实现充电资源的高效配置和电网、交通、能源的协同优化。


关键词

新能源汽车;充电站选址;充电策略优化

正文


引言

新能源汽车产业蓬勃发展充电基础设施建设显得尤为迫切。合理的充电站选址与运营策略不仅关乎新能源汽车用户的出行体验更是提高能源利用效率、缓解电网压力、促进节能减排的关键所在。本拟通过定量建模分析与优化算法探讨科学选址和智能调度的路径为完善充电设施布局和充电运营模式贡献科技力量为绿色出行注入可持续动力。

1 优化新能源汽车充电站选址与充电策略的重要性

优化新能源汽车充电站选址与充电策略至关重要其必要性主要体现在以下几个方面第一合理的充电站选址能够有效提升充电设施的可达性和便捷性为新能源汽车用户提供更加优质高效的充电服务从而提高新能源汽车的使用率和用户满意度。第二科学的充电策略可以平衡电网负荷避免充电高峰时段对电网造成冲击同时还能够降低充电成本延长电池寿命为新能源汽车车主创造更多效益。第三选址和充电策略的协同优化能够实现充电资源的高效配置和利用避免资源浪费和重复建设促进新能源汽车充电基础设施的可持续发展。第四完善的充电设施布局和运营策略是推动新能源汽车产业发展的重要基础对于鼓励新能源汽车消费、推进节能减排、构建清洁低碳的现代能源体系具有重大意义。

2 新能源汽车充电站选址与充电策略影响因素及问题

2.1 充电站选址

2.1.1影响因素

新能源汽车保有量和使用强度是决定充电需求的根本因素。在新能源汽车密集使用的区域如商务办公区、大型居住社区、交通枢纽等布局充电站可有效满足车主充电需求提高设施利用率。城市规划和用地布局对充电站选址有重要影响。充电站作为城市基础设施需要在城市总体规划中统筹考虑合理预留建设用地。协调处理好充电站与城市道路、电网、管线、景观等设施的关系做到交通便利、安全美观、节约集约。电网条件是制约充电站布局的关键因素。充电站的接入需要可靠稳定的电力供应因此要优先选择电网架构完善、负荷充裕的区域。同时还需要权衡电网接入和增容改造的成本尽量减少电网投资。充电站选址还需要考虑土地成本、交通条件、环境影响、运营成本等诸多因素。如土地资源稀缺的城市中心充电站选址成本偏高临近城市主干道、快速路的区域有利于提升充电站交通可达性在环境敏感区附近选址需要评估环保影响不同区位的电价、人工等运营成本也存在差异。

2.1.2存在的问题

充电需求预测有待完善。目前许多地区缺乏精准的充电需求测算对新能源汽车的增长趋势、使用特点和充电规律把握不够准确导致充电站规划与实际需求脱节一些盲目上的项目 存在资源闲置和利用率低的问题规划引导不足。国家层面尚未出台明确的充电基础设施专项规划地方规划也多流于表面缺乏可操作性规划与城乡规划、土地利用总体规划衔接不够难以为充电站选址提供有力指引布局不尽合理。受规划滞后、审批困难等因素制约一些充电站选址未能最大程度体现便利性、经济性原则部分充电站远离主要道路和车流密集区行车绕路增加部分充电站占地面积小、布局不合理充电车辆排队现象突出站点运营效益不佳多数充电站缺乏可持续商业模式投资 回报率低经营困难不同企业和部门间缺乏有效协调管理职责界定不清晰审批手续繁琐效率有待提高。

2.2 充电策略

2.2.1影响因素

新能源汽车充电策略直接影响车辆使用体验和运营效益需要综合考虑多重因素。车辆自身特性是决定充电策略的内在因素。不同车型的电池容量、能耗水平、续航里程存在较大差异需要匹配相应的充电功率、时长和频次。例如对于续航里程较短的车型可采取高功率快充为主、慢充为辅的策略而续航里程较长的车型可以以慢充为主适度搭配快充。车主的用车需求直接影响充电决策。通勤车辆工作日充电频次较高且通常要求充电便捷高效而节假日和休闲用车充电时间相对自由对充电时长的敏感度下降。电网调度也是重要的外部因素。鼓励车辆错峰充电避开电网负荷高峰可以降低电网冲击提高供电质量但可能与车主意愿存在冲突需要合理引导合理的分时电价政策可以调节峰谷时段充电量实现电网负荷均衡。充电站的设施条件、服务水平、占用时间等因素也会影响车主的充电决策。例如大功率充电桩可以大幅压缩充电时间提升车主体验配套商业服务设施完善的充电站可以吸引车主在充电过程中消费而充电排队时间过长会造成用户流失。

2.2.2存在的问题

充电负荷预测精度不足。准确预测充电需求对制定合理充电策略至关重要但目前多数充电运营商缺乏完善的数据监测体系和科学的预测模型难以准确把握充电负荷的时空分布规律导致充电调度不精准、充电效率不高。智能化水平有待提升。当前许多充电桩只具备基本的充电功能缺乏与智能电网、智慧交通的信息互联互通难以实现智能调度、需求响应等功能不利于提高能源利用效率和用户体验。峰谷分时电价政策落实不到位。合理的分时电价可以引导车辆错峰充电缓解电网压力但目前执行力度不足优惠幅度有限难以形成有效激励。随着新能源汽车保有量快速增长单一的价格杠杆调节作用有限,需要创新更加灵活、精细化的电价机制。充电基础设施的先天不足也制约了充电策略优化。例如部分充电站功率不足、车位有限服务能力难以满足高峰期充电需求造成充电排队时间长、用户体验差等问题。同时移动充电、无线充电、换电模式等新型技术路线有待进一步成熟和推广优化配置不同类型充电模式是充电策略需要考虑的重要方面。

3 新能源汽车充电站选址与充电策略的优化

3.1 充电站选址优化

充电站选址优化是提升新能源汽车充电基础设施建设水平的关键举措。科学合理的站址规划可以有效提高充电设施的可达性、便捷性和经济性为新能源汽车的推广应用提供有力支撑。

要建立完善的充电基础设施规划布局体系。制定专项规划明确建设目标、布局原则、选址标准和管理要求为充电站选址提供系统性指引。规划编制要坚持需求导向以新能源汽车发展规模和充电需求预测为基础统筹考虑电网、交通、土地等多方面因素合理确定充电站的布局规模、空间分布和等级结构。在规划布局中要注重发挥政府引导作用加强与城乡规划、能源规划、产业规划等的衔接协调为充电设施建设预留适宜空间。要创新完善充电站选址评估方法和模型。综合运用多因素评价、层次分析等先进算法定量评估备选站址的区位条件、电网接入、交通便利性、用地保障、投资和运营成本等关键指标形成科学完备的选址评估指标体系。在具体选址时要坚持因地制宜、分类指导的原则。在城市中心区等用地紧张的区域优先利用公共停车场、建筑配建停车位布局充电设施同步规划充电专用车位。在居住社区因地制宜布局慢充和快充设施提升居民就近充电的便利性。在机场、火车站等交通枢纽重点布局大功率快充设施满足出租车、网约车等运营车辆的充电需求。在高速公路服务区、郊区景区等城郊区域加大对外公共快充网络建设力度兼顾城际出行和旅游消费充电。鼓励多场景融合布局发挥协同效应。积极推动充电基础设施与商业综合体、加油加气站、物流园区等场所的一体化开发建设通过共享场地、电力增容等方式降低投资成本提高土地利用效率。支持利用高速公路服务区、铁路沿线等交通廊道建设储能式快充站发挥电网峰谷调节作用。在居住社区推广光储充检停放一体化智能微网系统实现分布式光伏发电与电动汽车充电的能源互补。建立健全充电基础设施信息管理平台。利用大数据、物联网等技术手段及时采集充电设施分布、使用频次、负荷特性等运行数据优化调整充电站点布局为规划选址提供精准支撑。加强信息资源共享实现与电网调度、城市管理、交通出行等业务系统的互联互通推动形成网、桩、车协同发展的新格局。

3.2 充电策略优化

充电策略优化旨在实现充电资源的高效配置平衡新能源汽车用户需求、电网运营压力和充电设施承载能力最大限度发挥充电基础设施的整体效益。

建立完善的新能源汽车大数据平台收集整合多源异构数据深入分析不同车型的功率需求、充电行为偏好、时空分布规律等为制定差异化的充电策略奠定数据基础。结合卡口流量、移动信令等城市大数据可以对区域充电负荷进行精细化预测为充电设施配置和运营调度提供支撑。针对不同类型车辆和场景需求制定相应的充电模式组合。对于续航里程较短、充电频次较高的通勤车辆可以高功率快充为主、低功率慢充为辅对于续航能力较强、充电时间相对自由的休闲车辆可以以慢充为主、快充为辅。同时根据车主出行和用车习惯灵活匹配不同充电功率等级避免资源闲置。建立健全分时电价、需求响应等机制引导车主主动参与电网调峰填谷。错峰充电可以有效缓解电网高峰压力提高供电可靠性。分时电价制度通过价格杠杆形成经济激励促进充电负荷在时间上的均衡分布。此外可以探索订单优化、虚拟电厂等需求侧响应措施充分释放电动车充放电的调节潜力。推进充电设施智能化升级改造提升充电站的智能调度和运营管理水平。建设集控中心整合车联网、能源物联网等技术手段实现充电站与智能电网、智慧交通的融合互联进行动态、自动的智能调度提高能源利用效率。

3.3 选址与充电策略协同优化

充电站选址与充电策略是相互影响、相互制约的关系必须统筹考虑、协同优化才能实现充电基础设施的整体效益最大化。

要树立系统思维理念在更高层面上统筹规划选址布局和充电运营策略。充电基础设施作为连接电网和交通网的关键环节必须纳入智慧城市、智慧能源等宏观系统谋划之中综合评估充电站网络与城市空间布局、电网规划建设、交通流量分布的互动影响协调各方利益诉求在时间和空间两个维度优化配置充电资源实现与用户出行、电网调度的动态匹配要因地制宜制定差异化的布局策略和运营模式。针对不同区位条件、设施类型匹配相应的充电功能定位和服务导向。比如在商业中心区布局快充站但适当控制规模避免加剧电网负荷在居住社区聚焦慢充设施灵活采用错时分散充电等策略提高设施利用率。同时建立完善的分时电价、需求响应机制引导充电站运营商与车主积极参与电网调峰。鼓励充电站与周边商业服务相结合发展充电+商业模式盘活站点空间价值加强大数据赋能的精准选址和智慧运营。利用多源异构数据深入分析车辆出行与充电行为规律评估充电站覆盖率、实际利用率、盈利水平等关键指标优化布局方案和运营策略。建立充电站智能化运营平台匹配智能充电、需求响应、移动支付等增值服务提升用户体验实现网、桩、车的协同优化调度。

4 结语

新能源汽车充电站选址与充电策略优化关系到充电基础设施的高效利用及可持续发展。未来应当立足大数据、人工智能等新技术手段,构建科学的选址模型和智能调度体系,在系统层面统筹规划布局和运营策略,促进电网、交通、能源的协同优化,持续完善服务能力,为新能源汽车产业壮大贡献力量。

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