1、任丘市新能源车充换电基础设施专项规划任丘市发展和改革局二二三年三月目录第一章 前言11.1 研究背景11.2 研究目的及意义21.3 总体研究思路41.4 主要研究内容51.5 编制范围7第二章 电动汽车及充换电设施相关政策及规划解读研究82.1 政策与发展规划解读研究的目的82.2 研究思路92.3 电动汽车及充换电设施相关政策解读与分析102.3.1 国家政策主要内容102.3.2 地方政策主要内容152.3.3 其他相关政策主要内容202.3.4 电动汽车相关政策的发展变化情况212.4 电动汽车及充换电设施发展规划解读与分析232.4.1 国家层面规划主要内容232.4.2 规划发展情2、况总结262.5 电动汽车及充换电设施发展规划解读总结29第三章 任丘市电动汽车及充换电设施发展现状分析313.1 研究思路313.2 国内外电动汽车及充换电设施发展情况调研323.2.1 全球电动汽车的整体发展规模323.2.2 全球电动汽车充换电设施发展情况353.2.3 我国新能源汽车及充换电设施发展现状363.3 任丘市电动汽车发展现状分析403.4 任丘市充换电设施发展现状分析403.4.1 任丘市充换电设施的主要类型及建设规模403.4.2 任丘市充换电设施发展存在的主要问题413.5 任丘配电网电动汽车及充换电设施规模化接入适应性分析43第四章 电动汽车充电设施接入对配电网影响研3、究454.1 开展接入配电网影响研究的目的及主要思路454.2 模拟仿真软件的选择464.3 电动汽车及充电设施运行特性说明484.3.1 电动汽车充电电池的主要类型及特点484.3.2 电动汽车充电电池的主要充电方法534.3.3 锂离子电池的主要充放电特性554.3.4 电动汽车充电装置的主要类型及特性574.4 电动汽车充电设施模拟仿真模型搭建594.4.1 配电网网络模型的搭建594.4.2 充电装置模型的搭建624.4.3 电动汽车充电电池模型的搭建644.4.4 电动汽车充电系统仿真模型的搭建654.4.5 MATLAB环境下电动汽车充电系统仿真模型的搭建674.5 电动汽车充电设4、施接入配电网仿真结果分析704.5.1 对于节点电压的影响714.5.2 谐波影响714.5.3 对于网络损耗的影响774.5.4 其他影响78第五章 适应任丘电动汽车规模化发展的负荷预测805.1 开展充电负荷预测方法优化研究的目的及主要思路805.2 现有电力需求预测方法简述825.3 电动汽车充电负荷特性分析845.3.1 各类电动汽车充电行为特征分析855.3.2 影响电动汽车充电负荷特性的主要因素分析875.3.3 任丘市电动汽车充电负荷特性分析885.4 电动汽车充电负荷预测方法优化研究1015.4.1 现有预测方法调研1015.4.2 电动汽车充电负荷总量预测方法研究1035.45、.3 电动汽车充电负荷对任丘市电网负荷总量的影响1115.5 电动汽车总量负荷预测方法优化研究总结112第六章 任丘市电动汽车充换电设施规划1156.1 电动汽车充换电设施规划的主要目的及研究思路1156.2 任丘市电动汽车充换电设施建设需求分析1176.2.1 任丘市充换电设施建设标准与原则说明1176.2.2 任丘市充换电设施建设目标1186.2.3 基于车桩比的充换电设施建设需求分析1186.2.4 基于电动汽车充电概率的充换电设施建设需求分析1206.2.5 任丘市电动汽车充换电设施建设需求分析总结1226.3 电动汽车充换电设施规划方法研究1236.3.1 现有电动汽车充电设施布局规6、划方法调研1236.3.2 任丘市电动汽车充换电设施布局规划方法优化研究1266.4 各类电动汽车充换电设施规划方案1406.4.1 电动汽车公共充电站规划方案1406.4.2 电动汽车集中式换电站规划方案1426.4.3 电动单车充换电站规划方案1476.4.4 规划投资估算1486.4.5 小结148第七章 电动汽车充电设施新技术与发展趋势1497.1 电动汽车充电设施新技术1497.2 电动汽车充电设施发展趋势150第八章 任丘市充换电设施规划研究总结1568.1 电动汽车及充换电设施相关政策及规划解读研究1568.3 任丘市电动汽车及充换电设施发展现状分析1568.4 电动汽车充电设施7、接入对配电网影响研究分析1578.5 任丘市电动汽车充电负荷预测1588.6 任丘市电动汽车充换电设施布局规划方法优化研究1608.7 任丘市各类电动汽车充换电设施规划方案161IV任丘市新能源车充换电基础设施专项规划第一章 前言1.1 研究背景进入二十世纪以来，石油等不可再生资源被大规模开采利用，社会经济及人民生产生活水平得到了前所未有的发展，但与此同时，传统化石能源的无节制消耗也带来了一系列的问题，如日益严重的环境污染、资源枯竭、气候异常等问题。为了改变这一趋势，实现人类社会的健康可持续发展，各国政府均在积极布局能源战略，各行各业亦在通过技术改革与创新不断提升节能减排水平，而汽车行业作为典8、型的耗能产品，实现可再生能源的安全、高效利用已成为其最为核心的技术方向之一。利用电能作为驱动能源是现阶段汽车实现可再生能源应用最为有效的途径，我国对于电动汽车相关技术的研究最早可追溯至“八五计划”时期，但受限于当时核心技术、城市基础设施发展以及汽车普及水平等因素的影响，直到近些年电动汽车推广应用才呈现出较为明显的发展趋势。特别是进入“十二五”发展阶段，随着政府各项利好政策的布局、推广，我国电动汽车进入了前所未有的高速发展阶段。时至今日，电动汽车已成为了中国汽车消费中不可忽视的重要组成部分，且随着车载电池技术及充换电设施的进一步完善，在民用小型客车的基础之上，进一步发展出了电动物流车、电动特种作9、业车（环卫车辆）、电动重卡等车型。花旗银行在2021年2月最新发布的全球电动汽车行业分析报告ELECTRIC VEHICLE TRANSITION中明确指出：电动汽车发展已从政策驱动转向供应链驱动，这充分表明电动汽车已成为十分成熟的大众化商业产品，并在一级市场中形成了充分交易。综上所述，在电动汽车规模化发展的必然趋势之下，区域配电网作为车辆能源供应的基础设施，有必要对其用电规模、充电特性以及充换电设施建设需求等进行体系化的研究论证，以确保区域配电网在满足既有用户用电需求及可靠性需求的同时，能够有效承载电动汽车这一新态势负荷的规模化接入需求。1.2 研究目的及意义正所谓“电力发展，规划先行”，优10、秀的配电网规划成果能够为区域配电网发展提供科学严谨的技术支撑，为建设改造明确标准原则，为电网投资提供决策依据，为施工建设制定项目计划，总体来说，配电网规划工作是实现区域配电网健康可持续发展的重要保障和先决条件，因此开展专项规划研究、提升规划成果的科学性及严谨性，对区域配电网建设有着至关重要的影响作用。正如前文所述，电动汽车的规模化发展及推广应用，改变了“传统”配电网规划建设的边界条件，同时也为区域配电网市场运营提出了新的需求，因此配电网的建设者与管理者从长远发展的战略角度出发，有必要也必须要结合区域电动汽车实际发展水平，对充换电设施的规划方法及其具体规划方案进行优化提升。具体来说，本次沧州任丘11、市充换电设施专项研究的目的和意义主要体现在如下三个方面：1.是落实国家能源战略及助力“双碳”目标实现的根本要求能源是现代化的基础和动力，能源供应和安全事关我国现代化建设全局，在现今全球能源局势影响下，持续优化用能结构，进一步提升节能减排水平，依靠科技进步迈出能源应用新步伐，通过国际合作实现能源布局新突破，是保障我国用能安全的重要举措。另一方面，秉承“人类命运共同体”的人类社会发展新理念，中国向全世界宣告了2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的庄严承诺。基于上述时代背景，积极构建区域配电网充电网络建设，支撑电动汽车规模化发展，是助力国家能源战略实施及“双碳”目标实现的重要要求。2.是满足区12、域配电网健康可持续发展的必然需求配电网作为重要的基础性设施，是支撑社会经济发展及人民生产生活水平提升的重要保证，电动汽车及充换电设施的发展与规模化应用，将在一定程度上改变传统配电网的用电结构及负荷特性，而现有配电网规划体系的主要思路方法并未考虑充电负荷接入配电网后所产生的影响，因此无法对充电负荷进行准确的预测，亦难以对充换电设施进行科学合理的布局，由此所产生的充换电设施布局规划与区域配电网建设运营相脱节的问题，极有可能产生诸如局部电力供应短缺、大规模投资重复浪费等严重问题。因此正如前文所述，在电动汽车规模化发展成为必然趋势的背景之下，开展充电负荷预测与充换电设施布局规划相结合的专项研究工作，是13、满足区域配电网健康可持续发展的必然需要。3.是进一步提升配电网建设运营经济性水平的有力保障新一轮电力体制改革的颁布与实施，从根本上改变了“传统”的电价核算方法与营收方式，为供电企业提出了新的管理难题，即如何在保证供电质量及服务水平的前提下，实现“精准规划”与“精准投资”，从而进一步提升区域配电网建设运营的经济性水平。而正如前文所述，电动汽车及其充换电设施的发展与推广为配电网建设设定了新的不确定性影响因素，进一步增加了“精准规划”、“精准投资”目标的实现难度。通过客观分析可知，供电企业从自身生存、发展的角度出发，在配电网建设运营与投资管理方面做到“精准”是其必须要实现的管理目标，因此对“精准”产14、生明显影响的电动汽车及充换电设施，其运行特性、发展态势、变化规律、建设布局等也势必将作为专项研究内容，纳入到配电网建设运营的精准化体系专项研究工作中来。综上所述，系统性的开展电动汽车充换电设施布局规划研究，是进一步优化区域配电网运营服务水平、提升品牌知名度、实现配电网健康可持续发展的必要支撑，具有十分重要的研究意义。1.3 总体研究思路本次专项规划研究工作的核心目标为：明确电动车充电负荷接入配电网所产生的影响，并在此基础之上研究构建适用于任丘市电动车规模化发展的充电负荷预测方法，通过成果应用形成精准、详实的量化预测结果，最终以前述研究成果作为支撑，开展任丘市电动汽车充换电设施布局规划研究，并形15、成完整规划布局方案。实现上述研究目标，需重点开展四个层面的专项研究工作，依次为基础性研究工作、接入影响理论分析工作、电动汽车充电负荷预测方法优化研究、充换电设施布局规划研究。将这四部分工作进行逐一梳理，并按照逻辑关系串联成线，即形成本次专项研究工作的整体研究思路，具体情况如下图所示。图1-1 任丘市电动汽车充电设施规划研究思路示意图1.4 主要研究内容如前文研究思路示意图所示，本次专项研究工作主要包含五部分内容，具体说明如下所述。1.基础性研究工作基础性研究工作顾名思义，其研究目的及研究成果主要用于支持专项研究核心工作的开展。基础性研究工作主要包含“政策标准研究”、及“现状发展水平分析”两部分16、内容，其中：（1）“政策标准研究”是以国家、行业、企业发布的相关政策、标准、规划为依据，对影响电动汽车及充电设施发展的政策层因素进行系统性的调研与分析，为任丘市电动汽车及充电设施发展趋势的预测与研究提供支撑依据。（2）“现状发展水平分析”主要是对现状任丘市电动汽车及充换电设施发展建设的实际情况进行体系化调研，并进一步通过分析明确所存在问题及问题成因；与此同时将前述“政策标准研究”成果与“现状发展水平分析”成果相结合，研究确定任丘市配电网对电动汽车规模化发展的适应性水平，明确其发展优劣势，继而为后续研究工作开展奠定基础。2.接入影响模拟仿真分析模拟仿真分析是本次研究的难点内容之一，其研究目的在于17、通过模型构建及模拟仿真分析，对电动汽车及其充换电设施接入配电网后的各类影响因素进行量化分析，以此明确传统配电网在电动汽车规模化发展的背景下，电压、网损、谐波、运行经济性等配电网运行参数所发生的变化以及其中的变化规律，从而为后续配电网充换电设施布局规划提供分析基础及决策支撑依据。3.负荷预测方法优化研究在前述研究成果的基础之上，着重开展电动汽车充换电设施发展对配电网负荷预测工作所产生影响的专项研究，该研究内容分为两个方面，一是研究确定电动汽车充电负荷发展对任丘市配电网负荷特性的影响，二是以负荷特性研究为基础，结合任丘市电动汽车充电负荷的实际发展水平，对现有配电网电动汽车充电负荷的预测方法进行优化18、研究。众所周知，负荷预测是配电网规划及多种专项研究工作的重中之重，其预测方法直接影响研究成果的科学性、合理性及适用性，本部分研究内容即是以此作为切入点，将前述研究成果作为支撑，重点开展电动汽车规模化发展背景下，配电网规划管理过程中负荷预测方法改进与优化的研究工作，使得优化后的预测方法能够适应并充分满足配电网在电动汽车充换电设施发展影响下所呈现的负荷发展趋势与发展需求。4.电动汽车充换电设施规划研究结合基础性研究和电动汽车充电负荷预测等成果，开展任丘市充换电设施布局规划研究，其研究过程主要包含两个部分：一是结合既有充换电设施的运行情况以及各类电动车充电行为习惯分析研究成果，对任丘市规划年充电设施19、的建设需求进行量化分析；二是通过借鉴现有充电设施规划方法，研究提出适用于任丘市发展建设需求的充换电设施规划方法，并通过方法应用确定最终预选站址寻优方案，之后结合电动汽车类型及其充电行为习惯，研究确定充换电设施布局规划成果。（充换电站设施规划方案将在中规院提供的新版城市规划图集基础上进行编制，地理信息以城市总体规划为准）1.5 编制范围一、地理范围本次规划范围：为任丘市行政管辖范围，土地面积872km2。二、规划年限规划基准年：2021年；规划年限：2022年至2025年。7任丘市新能源车充换电基础设施专项规划第二章 电动汽车及充换电设施相关政策及规划解读研究2.1 政策与发展规划解读研究的目的20、2021年“碳达峰、碳中和”首次写入两会政府工作报告，“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”成为国家层面的战略性目标。据国际能源署IEA数据显示，中国2020年碳排放水平为94.5亿吨；而另据中国汽车技术研究中心测算，国内汽车（乘用车商用车）行驶阶段的直接二氧化碳排放约占全年碳排放总量的7.5%。由此可见，电动汽车及充换电设施的发展建设，对推动碳排放水平尽早达到峰值，以及助力“碳中和”目标的最终实现，具有举足轻重的影响作用。基于国家战略发展规划，并结合任丘市实际发展情况，在节能减排相关措施、“30 60双碳目标”等宏观背景下，电动汽车已然成为了我国各地的战略21、性新兴产业。经过近10年的发展，国内电动汽车及相关产业取得了重大突破，中国新能源汽车产销量已连续12年位居全球首位，有效推动了节能减排战略在汽车行业的进一步落地；与此同时，充换电设施作为电动汽车推广、普及的重要保障，同样在短时间内呈现出了较为快速的发展趋势。自2008年北京奥运会新能源汽车示范运行开始，仅经过短短十余年时间，国内电动汽车及充换电配套设施即已实现了从示范工程到初步产业化的快速升级，这期间中央及地方政府颁布出台的各项利好政策形成了有力助推，期间各项引导、管理、监督类政策也在不断完善优化。时至今日，我国已经建立形成了完备的电动汽车及充换电设施相关政策法规体系，在开展充换电设施专项规划22、前，有必要对体系内容做较为全面的梳理解读，以确保后续专项规划及研究成果的合理性、适用性水平。2.2 研究思路本次专项研究首先应当明确的是各类政策、规划等对于任丘市电动汽车和充换电设施发展所产生的影响，通过对诸多影响因素的体系化分析，准确把握规划范围内电动汽车及充换电设施的发展建设方式及发展态势，从而为本次专项研究工作的开展奠定基础。因此，研究思路的提出也将紧密围绕上述目的，其具体思路如下图所示。图2-1 相关政策及发展规划解读研究思路示意图本章节研究思路主要分为三个部分，其中第一、二部分重点对影响电动汽车和充换电设施的相关政策、标准规范以及发展规划等进行详细梳理与解读，以明确各类外部影响因素所23、产生的具体影响效果；第三部分内容则将研究重点侧重于多重因素的综合影响分析方面，即各类政策、标准、战略发展规划对任丘市电动汽车及充换电设施所产生的综合性影响，从而就任丘市电动汽车及充换电设施的发展态势及具体发展建设方式进行详细分析与判断。2.3 电动汽车及充换电设施相关政策解读与分析2020年12月国家发改委曾在新闻发布会上明确表示，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。同时，发展新能源汽车也是我国应对气候变化、推动绿色发展的重要战略举措。通过不断颁布实施各类政策、指导意见来引导和推广电动汽车及充换电设施产业发展是各国政府的普遍做法。具体就我国的现状情况而言，目前影响电动汽车及充24、电设施发展的政策主要分为国家层面颁布的政策，以及地方性政策条款两种类型。2.3.1 国家政策主要内容通过系统性的梳理可知，结合本次研究的目的和重点，对国内电动汽车及充换电设施发展具有重要推动作用的国家层面政策性条文主要按时间顺序排序，依次为： 国务院关于加强城市基础设施建设的意见，2013年9月； 国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见，2014年11月； 电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年），2015年10月； 国务院办公厅关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见，2015年10月； 国务院关于深入推进新型城镇化建设的若干意见，2016年2月； 打赢蓝天保卫战三年25、行动计划，2018年6月； 推进运输结构调整三年行动计划（2018-2020年），2018年9月； 关于提振大宗消费重点消费促进释放农村消费潜力若干措施的通知，2020年12月； 财政部工业和信息化部科技部、发展改革委关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知，2020年12月； 国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见，2021年2月； 商务部办公厅印发商务领域促进汽车消费工作指引和部分地方经验做法的通知，2021年2月； 住房和城乡建设部等15部门关于加强县城绿色低碳建设的意见，2021年5月； 关于做好近期促进消费工作的通知，2022年1月； 关于2022年新能源26、汽车推广应用财政补贴政策的通知，2022年1月； 国家发展改革委等部门关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见2022年1月； 促进绿色消费实施方案2022年1月； 关于进一步推进电能替代的指导意见2022年3月； 关于进一步释放消费潜力促进消费持续恢复的意见，2022年4月。本次研究对上述各项政策的核心内容进行了详细梳理，以便清晰准确的反应国家层面关于电动汽车发展各项政策的变化趋势，具体情况如下图表所示。表2-1 国家层面电动汽车及充电设施推广政策梳理情况颁布时间发布单位政策名称主要内容摘要2013.9国务院国务院关于加强城市基础设施建设的意见推进换乘枢纽及充电桩、充电站、公27、共停车场等配套服务设施建设，将其纳入城市旧城改造和新城建设规划同步实施。2014.7国家发展改革委关于电动汽车用电价格政策有关问题的通知对向电网经营企业直接报装接电的经营性集中式充换电设施用电，执行大工业用电价格。2020年前，暂免收基本电费。2014.11国务院国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见中央财政拟安排资金对新配源汽车推广城市或城市群给予充电设施建设奖励：对符合国家技术标准且日加氢能力不少于200公斤的新建燃料电池汽车加氢站每个站奖励400万；对服务于钛酸锂纯电动等建设成本较高的快速充电设施，适当提高补助标准。2015.4财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委关于2028、16-2020 年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知补助标准主要依据节能减排效果，并综合考虑生产成本、规模效应、技术进步等因素逐步退坡。2016年各类新能源汽车补助标准见附件1。20172020年除燃料电池汽车外其他车型补助标准适当退坡，其中：20172018年补助标准在2016年基础上下降20%，20192020年补助标准在2016年基础上下降40%。2015.10国务院国务院办公厅关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见到2020年，基本建成适度超前、车桩相随、智能高效的充电基础设施体系，满足超过500万辆电动汽车的充电需求；建立较完善的标准规范和市场监管体系，形成统一开放、竞争有序的29、充电服务场；形成可持续发展的“互联网+充电基础设施产业生态体系，在科技和商业创新上取得突破，培育一批具有国际竞争力的充电服务企业。2015.10国家发展改革委电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）到2020年，新型集中式充换电站超过1.2万座，分散式充电桩超过480万个，以满足全国500万辆电动汽车充电需求。2016.1财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委、国家能源局关于“十三五”新能源汽车充电基础设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知各省（区、市）新能源汽车推广要具备一定数量规模并切实得到应用：大气污染治理重点区域和重点省市（包括北京、上海、天津、河北、山西、江苏、浙30、江、山东、广东、海南），2016-2020年新能源汽车（标准车）推广数量分别不低于3.0万辆、3.5万辆、4.3万辆、5.5万辆、7万辆，且推广的新能源汽车数量占本地区新增及更新的汽车总量比例不低于2%、3%、4%、5%、6%。2016.2国务院国务院关于深入推进新型城镇化建设的若干意见推进充电站、充电桩等新能源汽车充电设施建设，将其纳入城市旧城改造和新城建设规划同步实施。2016.12发展改革委、住房和建设部、交通运输部、国家能源局关于统筹加快推进停车场与充电基础设施一体化建设的通知以停车充电一体化为重点，加强规划建设、运营管理、标准规范等领域的有效链接，充分调动社会资本参与投资建设的积极性31、，营造良好发展环境，着力破解“停车难”与“充电难”问题，促进城市交通协调发展和电动汽车产业健康发展。2017.1国家能源局、国资委、国管局关于加快单位内部电动汽车充电基础设施的通知加快推进单位内部停车场充电设施建设。各地国家机关及其他公共机构、国有企业应统筹考虑单位和职工购买电动汽车需求，坚持市场化原则，在内部停车场加快配建相应比例充电设施(或预留建设安装条件)。2018.6国务院打赢蓝天保卫战三年行动计划2020年底前，在物流园、产业园、工业园、大型商业购物中心、农贸批发市场等物流集散地建设集中式充电桩和快速充电桩。为承担物流配送的新能源车辆在城市通行提供便利。2018.9国务院推进运输结构32、调整三年行动计划（2018-2020年）到2020年，各地将公共充电桩建设纳入城市基础设施规划建设范围，加大用地、资金等支持力度，在物流园区、工业园区、大型商业购物中心、农贸批发市场等货流密集区域，集中规划建设专用充电站和快速充电桩。2018.11发展改革委、国家能源局、工业和信息化部、财政部关于印发提升新能源汽车充电保障能力行动计划的通知加强充电技术研究和充电设施产品开发，满足充电可靠性要求，促进充电设施智能化，实现充电连接轻量化，探索充电方式无线化，改善用户充电体验，满足新能源汽车不同场景的充电需求。2019.3财政部、工业和信息化部、科技部、发展改革委关于进一步完善新能源汽车推广应用财政33、补贴政策的通知按照技术上先进、质量上可靠、安全上有保障的原则，适当提高技术指标门槛，保持技术指标上限基本不变，重点支持技术水平高的优质产品，同时鼓励企业注重安全性、一致性。主要是：稳步提高新能源汽车动力电池系统能量密度门槛要求，适度提高新能源汽车整车能耗要求，提高纯电动乘用车续驶里程门槛要求。2019.5交通运输部等十二部门和单位绿色出行行动计划（20192020 年）加快城际交通一体化建设。构建以铁路、高速公路为骨干，普通公路为基础，水路运输为补充，民航有效衔接的多层次、高效便捷的城际客运网络。在城市群、都市圈内利用高铁、城际铁路、市域（郊）铁路等构建大容量快速客运系统，加快退出跨省800公34、里以上的道路客运班线，优化城际客运供给方式，提升服务品质。2019.5财政部、工业和信息化部、交通运输部、发展改革委关于支持新能源公交车推广应用的通知按照技术上应先进、质量上要可靠、安全上有保障的原则，适当提高新能源公交车技术指标门槛，重点支持技术水平高的优质产品。2019.5国家发展改革委国家发展改革委关于进一步清理规范政府定价经营服务性收费的通知严格按照“凡是市场能自主调节的就让市场来调节”的原则，放开机动车检测类、气象服务类、地震安全评价类等收费项目，进一步缩减政府定价范围，对已经形成竞争的服务，一律实行市场调节价。 2020.4财政部、工业和信息化部、科技部、发展改革委关于完善新能源汽35、车推广应用财政补贴政策的通知贯彻落实党中央、国务院决策部署，保持对新能源汽车产业的扶持力度，精准施策，推动产业高质量发展。一是稳字当头，综合考虑技术进步、规模效应等因素，将原定2020年底到期的补贴政策合理延长到2022年底，平缓补贴退坡力度和节奏。2020.6交通运输部关于做好交通运输促进消费扩容提质有关工作的通知加快城际交通基础设施建设。以京津冀地区、长三角地区、粤港澳大湾区、成渝地区双城经济圈等重点城市群、都市圈为重点，推动形成以轨道交通、高速公路为骨架的多层次快速交通网。2020.8住房和城乡建设部等部门住房和城乡建设部等部门关于开展城市居住社区建设补短板行动的意见因地制宜补齐既有居住36、社区建设短板。结合城镇老旧小区改造等城市更新改造工作，通过补建、购置、置换、租赁、改造等方式，因地制宜补齐既有居住社区建设短板。2020.10国务院国务院办公厅关于印发新能源汽车产业发展规划（20212035 年）的通知到2025年，我国新能源汽车市场竞争力明显增强，动力电池、驱动电机、车用操作系统等关键技术取得重大突破，安全水平全面提升。2020.12商务部关于提振大宗消费重点消费促进释放农村消费潜力若干措施的通知加快小区停车位(场)及充电设施建设，可合理利用公园、绿地等场所地下空间建设停车场，利用闲置产房、楼字建设立体停车场，按照一定比例配建充电桩，鼓励充电桩运营企业适当下调充电服务费。237、020.12财政部、工业和信息化部、科技部、发展改革委关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知2021年新能源汽车补贴标准在2020年基础上退坡20%，对公共交通等领域车辆电动化，城市公交、道路客运、出租(含网约车)、环卫、城市物流配送、邮政快递、民航机场以及党政机关公务领域符合要求的车辆，补贴标准在2020年基础上退坡10%；从2021年1月1日执行；对补贴的技术门槛不变。2021.2国务院国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见加强新能源汽车充换电。加氢等配套基础设施建设2021.2商务部商务部办公厅印发商务领域促进汽车消费工作指引和部分地方经验做法的通知鼓励有条38、件地方出台充换电基础设施建设运营补贴政策，支持依托加油站、高速公路服务区、路灯等建设充换电基础设施，引导企事业单位按不低于现有停车位数量10%的比例建设充电设施。2021.5住房和城乡建设部等住房和城乡建设部等15部门关于加强县城绿色低碳建设的意见建设绿色节约型基础设施，加强配电网、储能、电动汽车充电桩等等能源基础设施建设。2022.1国家发展改革委关于做好近期促进消费工作的通知支持开展新能源汽车下乡，通过企业让利、降低首付比例等方式，促进农村居民消费。加快贯通县乡村电子商务体系和快递物流配送体系，支持大型商贸流通企业、电商平台等服务企业向农村延伸拓展，加快品牌消费、品质消费进农村。2022.39、1财政部 、工业和信息化部、科技部、发展改革委关于2022年新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知2022年，新能源汽车补贴标准在2021年基础上退坡30%；城市公交、道路客运、出租（含网约车）、环卫、城市物流配送、邮政快递、民航机场以及党政机关公务领域符合要求的车辆，补贴标准在2021年基础上退坡20%。2022.1发展改革委、国家能源局国家发展改革委等部门关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见针对居住社区充电设施建设、公共充电设施建设、充换电技术研发及应用、充电设施运维、配套电网建设、质量和安全管理、财政金融支持等方面提出新的实施意见。2022.1发展改革委、工信部等七部门40、促进绿色消费实施方案大力发展绿色交通消费。大力推广新能源汽车，逐步取消各地新能源车辆购买限制，推动落实免限行、路权等支持政策，加强充换电、新型储能、加氢等配套基础设施建设，积极推进车船用LNG发展。2022.3发展改革委、工信部等十部门关于进一步推进电能替代的指导意见要深入推进交通领域电气化。加快推进城市公共交通工具电气化，在城市公交、出租、环卫、邮政、物流配送等领域，优先使用新能源汽车。鼓励电动汽车V2G、大数据中心、5G数据通讯基站等利用虚拟电厂参与系统互动。切实落实电动汽车、船舶使用岸电等电价支持政策。2022.4国务院关于进一步释放消费潜力促进消费持续恢复的意见支持新能源汽车加快发展。41、以汽车、家电为重点，引导企业面向农村开展促销，鼓励有条件的地区开展新能源汽车和绿色智能家电下乡，推进充电桩（站）等配套设施建设。图2-2 国家层面电动汽车及充换电设施推广政策梳理情况示意图由以上表图可以看出，从“十二五”国务院发布关于加强城市基础设施建设的意见到“十三五”国务院关于深入推进新型城镇化建设的若干意见再到“十四五”国家发展改革委等部门关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见，国家加快培育和发展新能源汽车作为国家战略举措的同时，中央已先后出台多项相关政策大力推动充电设施建设。政策内容涉及标准制定、规划编制、资金奖补、财政优惠、政策倾斜、政府组织等多个层面，为国内电动汽42、车及充电设施的快速发展铺平了道路。2.3.2 地方政策主要内容在国家政策作为宏观指导的同时，为了适应地区的实际发展特点，河北省人民政府及沧州市人民政府也先后出台了多项地方性实施政策及补充办法，从而进一步支撑电动汽车及充电设施在省内的推广落地工作。通过详细梳理可知，在地方用于支撑电动汽车及充电设施发展的地方性政策如下： 关于加快新能源汽车发展和推广应用的实施意见（冀政201473号），2014年10月； 关于电动汽车充电服务费有关问题的通知（冀价管2014122号），2014年11月； 京津冀新能源小客车充电基础设施协同建设联合行动计划，2015年7月； 关于加快全省电动汽车充电基础设施建设的实43、施意见（冀政办发20162号），2016年1月； 关于印发河北省新能源汽车推广应用补贴资金管理办法的通知(冀财建2016165 号)，2016年； 河北省电动汽车充电基础设施建设运营管理办法(暂行)（冀发改能源2016539号），2016年4月； 河北省电动汽车充电基础设施建设运营管理办法(冀发改能源2016854 号)，2016年； 电动汽车充电基础设施建设运营管理办法（暂行），2016年4月； 关于调整电动汽车充电服务费标准等有关事项(冀价管2017179 号)，2017年； 沧州市电动汽车充电基础设施建设奖励资金管理及发放暂行办法2019年7月； 2020年河北省新能源汽车发展和推广应用44、工作要点2020年4月； 河北省县城建设提质升级三年行动实施方案（2021-2035年）2021年5月； 关于推动城市停车设施加快发展的实施意见（河北省）2021年6月； 住宅小区供配电设施建设技术标准2022年3月； 关于加快提升充电基础设施服务保障能力的实施意见2022年4月。在梳理国家政策之后，又对上述河北省下发各项政策的核心内容进行了详细梳理，以便清晰准确的反应河北省层面关于电动汽车发展各项政策的变化趋势，具体情况如下表所示。表2-2 河北省层面电动汽车推广政策梳理情况颁布时间发布单位政策名称电动车充电配套设备建设相关内容2014.10河北省人民政府关于加快新能源汽车发展和推广应用的实45、施意见（冀政201473号）按照国家新能源汽车推广应用总体部署，配合河北大气污染防治攻坚行动，按照“新能源汽车在城市公交与公务、公用车领域优先实施，在私人用车领域着力推广”的战略，抓好配套政策软环境、基础设施硬环境建设，以大规模示范应用带动产业跨越式发展，最终形成产业链完整、创新能力强、发展势头良好的新能源汽车产业，进一步促进大气环境质量显著改善。2014.11河北省物价局关于电动汽车充换电服务费用有关问题的通知（冀价管2014122号）明确利用价格杠杆促进我省电动汽车推广应用2015.7北京市、天津市、河北省发改委联合京津冀新能源小客车充电基础设施协同建设联合行动计划加快新能源汽车推广、应用46、，推进节能减排，促进大气污染治理，将分三步有序推进新能源小客车公共充电基础设施网络，推动实现充电基础设施规划、政策、标准、建设与产业等全面协同，先期重点推进京津冀高速公路服务区充电基础设施建设2016.1河北省人民政府关于加快全省电动汽车充电基础设施建设的实施意见（冀政办发20162号）推动电动汽车、充电基础设施建设政策，促进了河北省新能源汽车及充电基础设施建设的推广应用，大力推进全省电动汽车充电基础设施建设。到2020年，基本建成“车桩相随、适度超前、智能高效”的充电基础设施体系，具备满足为20万辆以上电动汽车(标车)充电的能力,在全省形成统一开放、竞争有序的充电服务市场以及可持续发展的“互47、联网+充电基础设施”产业体系，培育一批具有较强竞争力的充电服务企业2016河北省财政厅关于印发河北省新能源汽车推广应用补贴资金管理办法的通知(冀财建2016165 号)从2016 年起，各市（11 个设区市、定州市、辛集市，下同）结合本地推广应用实际、年度推广应用任务，省级拨付的补贴资金量，以及本级财力等情况，制定具体合理的补贴政策，界定补贴上限。2016.4发展改革委员会、能源局河北省电动汽车充电基础设施建设运营管理办法（暂行）（冀发改能源2016539号）推动电动汽车推广、充电基础设施建设的政策，促进了河北省新能源汽车及充电基础设施建设的推广应用2016河北省发改委河北省电动汽车充电基础设48、施建设运营管理办法(冀发改能源2016854 号)省发展改革部门负责编制全省充电设施专项规划，省有关职能部门应及时将充电设施专项规划纳入城乡规划、路网规划和配电网专项规划等全局性规划。各市(含定州、辛集市)可参照本办法制定本地区充电设施建设运营管理办法。2016.4河北省人民政府电动汽车充电基础设施建设运营管理办法（暂行）到2020年，初步形成可持续发展的“互联网+充电基础设施”体系，推进电动汽车与智能电网间的能量和信息互动，建设融合互联网、物联网、智能交通、大数据等技术的充电智能服务平台，最终实现充电基础设施群管群控。任丘市应融合不同企业充电服务平台，围绕用户需求，构建提供充电导航、充电状态49、查询、预约充电、费用结算、故障检修等为一体的智能服务平台。政府部门对充电智能服务平台进行有效监督2017河北省物价局关于调整电动汽车充电服务费标准等有关事项(冀价管2017179 号)城市电动公交汽车仍维持每千瓦时0.6 元不变，其他电动汽车每千瓦时1 元，具体标准及管理方式由各市价格主管部门制定；省内高速公路服务区具体标准由国网河北省电力有限公司、冀北电力有限公司按照不高于其他电动汽车上限标准原则制定。2019.7沧州市发展和改革委员会沧州市电动汽车充电基础设施建设奖励资金管理及发放暂行办法鼓励在新建小区停车位、道路、公园等基础设施中同步建设充电设施。在已建小区的停车场、停车位增加充电设施，50、明确要求新建住宅配建停车位应100%建设充电设施或预留建设安装条件；新建大于2万平米的大型公共建筑物配建停车场、社会公共停车场充电设施的车位比例不低于10%；其他商场、宾馆、医院、党政机关、事业单位办公场所等公共建筑物配建停车位和社会停车场，交通枢纽、旅游景区，道路停车位、高速公路服务区、加油（气）站（具备条件）等应按照不低于总停车位10%的比例建设或预留充电设施安装条件(包括电力管线预埋和电力容量预留)。老旧小区充电设施规划建设根据实际需求逐步放宽，可以结合旧区改造、停车位改建、道路改建等逐步实施，在2020年前达到总停车位的10%。2020.4河北省人民政府2020年河北省新能源汽车发展和51、推广应用工作要点以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导深入贯彻党的十九大精神，认真落实省委.九届八次全会和省“两会”部署要求，牢固树立和践行新发展理念，紧紧抓住京津冀协同发展、雄安新区规划建设、北京冬奥会筹办重大战略机遇，依托产业基础，完善产业链条，支持创新发展，加快推广应用，打造绿色低碳出行，加大充电设施建设力度，营造良好发展环境，推动全省新能源汽车产业高质量发展和推广应用2021.5河北省人民政府河北省县城建设提质升级三年行动实施方案（2021-2035年）适度提前布局充电桩，积极推动单位内部停车资源开放共享。2021.6省发展改革委、省住房城乡建设厅、省公安厅、省自然资源厅关于推动城市52、停车设施加快发展的实施意见（河北省）统筹推进路内停车和停车设施收费电子化建设，改造既有停车设施，增设充电桩，推动停车充电一体化设施建设。2022.4发展改革委关于加快提升充电基础设施服务保障能力的实施意见“十四五”期间，全省新建公用充电桩3.4万个，到“十四五”末，公用充电桩累计达到10万个，市场推广的新能源汽车数量与充电桩总量（包括公用充电桩、自备桩等）的车桩比高于3.5：1，能够满足60万至80万辆电动汽车充电需求。2022.3河北省住房和城乡建设厅住宅小区供配电设施建设技术标准为规范住宅小区供配电设施建设，根据河北省经济发展和配电网现状，按照以人为本、安全可靠、经济实用、节能环保的原则，53、制定标准。综上所述，河北省人民政府、沧州市人民政府为了满足区域电动汽车及充电设施推广的实际需要，在国家层面相关政策执行的基础之上，进一步细化、优化了相关的政策条款以及具体执行标准，重点就新能源汽车推广普及、配套设施建设、规模性示范应用方面提出对应规范及标准，为区域电动汽车发展提供了具有高度可操作性的指导依据。图2-3 地方层面电动汽车及充换电设施推广政策梳理情况示意图通过对河北省及沧州市层面对电动汽车相关政策分析，可知地方政策在国家政策基础上制定了推广应用细则、运行机制、服务保障体系等内容。在河北省人民政府印发关于加快新能源汽车发展和推广应用的实施意见（冀政201473号）文件中明确指出地方优54、先推广公务车、公交车、公共用车领域，着力发展私家车，以大规模示范应用带动产业跨越式发展。随后沧州市颁布沧州市电动汽车充电基础设施建设奖励资金管理及发放暂行办法，明确地区新能源汽车发展目标与管理措施，同步对发展目标进行量化分解，合理制定配套管理措施与市场运营机制，更好的引导地区新能源汽车发展。图2-4 电动汽车及充换电设施基础设施保障政策内容示意图通过对相关性政策的分析，可知充电设施的快速建设、合理布局、智能互联对我国新能源产业发展同样有着重要的战略意义。2.3.3 其他相关政策主要内容电动汽车的推广与应用是一个长期且持续的过程，除去电动汽车本身之外，与车辆行驶、停放、制造、检验、电池回收等相关55、的诸多因素也将随着汽车能源应用方式的变化而发生明显改变。因此在上文详细梳理国家层面、地方性等直接作用于电动汽车及充电设施发展的各项政策的同时，还应充分的意识到国家及地方政府在电动汽车及充电设施的推广过程中，还配套颁布、修订、完善了诸多与之相关的政策条文与章程法规，进一步为电动汽车的推广应用奠定了基础。具体梳理情况如下图所示。图2-5 其他相关政策梳理示意图2.3.4 电动汽车相关政策的发展变化情况从事物发展的客观规律来看，新兴产业的发展可划分为四个阶段，即酝酿期、导入期、加速发展期以及成熟发展期。其中酝酿期是指具有一定技术成果、在细分市场中取得一定突破，但仍具有明显不确定性及不稳定性因素的阶段56、；导入期是指政府与企业共同意识到了新兴产业的发展潜力，开始实现产业化运作的阶段；而快速发展期与成熟发展期则与其文字含义相同，是指产业链条已构建成熟，新兴产业已实现规模化生产与规模化销售的阶段。通过分析现阶段我国电动汽车的发展现状可知，目前我国电动汽车产业的发展情况已从“导入期”步入“加速发展期”阶段，整个新兴产业的产业链条已基本形成，但电动汽车的产业化运作水平仍需进一步的提升、完善，将已形成产业、产品进行迭代升级，打造高级化、现代化产业链。从整个新兴产业的发展过程来看，第三阶段的快速增长期是整个过程中至关重要的环节，政府及企业都会在这一阶段出台诸多的优惠、扶持政策，以不断推动新兴产业在这一发展57、过程中的平稳过渡与快速增长。正如前文所述一般，在各类扶持政策及配套措施的快速推动作用下，我国电动汽车产业在较短时间内取得了显著的发展成绩。中国汽车工业协会（以下简称“中汽协”）的数据显示，2020年全年，中国新能源汽车销量为136.7万辆，同比增长10.9%。同时国家相继出台金融保险、财政补贴、建设运营管理等各项配套政策，有力支撑了充电设施的建设和发展。财税优惠补贴是最为直接有效的电动汽车推广政策，工信部等四部门出台关于完善新能源汽车财政补贴政策的文件，将新能源汽车财政补贴政策延长到2022年，且2020年的财政补贴不退坡。2020年6月，工信部出台政策修改乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车58、积分并行管理办法，明确了2021年至2023年新能源汽车积分比例要求，分别为14%、16%、18%，对具备节能减排优势的车型给予核算优惠，并修改了新能源汽车积分计算方法。除中央层面的支持政策之外，各地方政府也纷纷出台政策，鼓励新能源汽车产业发展，新能源汽车产业支持政策密集落地，力度进一步加大，尤其是政策的针对性更强，更加精准和细化，针对技术创新、基础设施建设、市场拓展等都提出了非常明确的措施和标准，这将很大程度推进新能源汽车产业发展。但从长期政策来看禁售传统燃油汽车将会是必然趋势。禁售传统燃油政策的核心内容即是停止以一切形式销售传统燃油汽车，目前我国工业和信息化部已着手研究传统燃油车的禁售时间59、表，中国2025年电动汽车销量占比达到20%，同处亚洲地区的日本、韩国提出2030年电动汽车销量占比达到30%，英国、法国已提议到2040年禁止传统燃油汽车销售，德国已提议到2030年禁止传统燃油汽车销售，挪威、荷兰已提议到2035年禁止传统燃油汽车销售。我国将传统燃油车禁售日期的编制工作提上议事日程，一是表明了国家大力推行新能源汽车的坚定决心，另一方面也再一次说明新能源汽车产业的发展是大势所趋。综上所述，电动汽车发展是必然趋势，其规模及发展态势势必会在现有水平上进一步发展提升，因此尽早开展对电动汽车在配电网建设过程中所产生的影响的研究分析是十分必要的。2.4 电动汽车及充换电设施发展规划解读60、与分析如果说对于各类扶持政策的分析与解读能够充分反应电动汽车及充电设施现阶段及近期发展水平与发展方向的话，那么对于战略性规划的深入研究则能够以更为长远、更加全面的眼光去理解、剖析电动汽车及充电设施的发展态势。2.4.1 国家层面规划主要内容通过详细的梳理分析可知，目前国家层面对电动汽车和充电桩发展具有重要影响作用的最新规划主要为： “十三五”国家战略性新兴产业发展规划，2016年12月； 能源发展“十三五规划，2016年12月； “十三五”现代综合交通运输体系发展规划，2017年2月； 新能源汽车产业发展规划（2021-2035年），2020年10月； 国务院印发节能与新能源汽车产业发展规划（61、2012-2020年），2020年10月。本次研究对上述各项规划的核心内容进行了详细梳理，以便清晰准确的反应国家层面关于电动汽车发展规划的变化趋势，具体情况如下表所示。表2-3 国家层面电动汽车及充换电设施规划情况颁布时间发布单位政策名称主要内容摘要2016.12国务院“十三五”国家战略性新兴产业发展规划按照“因地制宜，适度超前”原则，在城市发展中优先建设公共服务区域充电基础设施:积极推进居民区与单位停车位配建充电桩。完善充电设施标准规范推进充电基础设施互联互通。加快推动高功率密度、高转换效率、高适用性、无线充电、移动充电等新型充换电技术及装备研发。加强检测认证、安全防护、与电网双向互动等关键62、技术研究。大力推动“互联网+充电基础设施”，提高充电服务智能化水平。鼓励充电服务企业创新商业模式，提升持续发展能力。到2020年，形成满足电动汽车需求的充电基础设施体系。2016.12国务院能源发展“十三五规划加强供能基础设施建设，为新配源汽车产业化发展提供必要的条件和支摆。促进交通燃料清洁化替代，降低温室气体和大气污染物排放。结合充电式混合动力、纯电动、天然气(CNG/LNG)等新配源汽车发展，在北京、上海、重庆等新能源汽车示范推广城市，配套建设充电桩、充(换)电站、天然气加注站等服务网点。2017.2国务院“十三五”现代综合交通运输体系发展规划加快新能源汽车充电设施建设，支持高速公路服务区63、充电桩、加气站，以及长江干线、西江干线、京杭运河沿岸加气站等配套设施规划与建设；鼓励建设停车楼、地下停车场、机械式立体停车库等集约化停车设施，并按照一定比例配建充电设施。2020.10国务院新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）依托“互联网+”智慧能源，提升智能化水平，快充换电基础设施建设。科学布局充换电基础设施，加强与城乡建设规划、电网规划及物业管理、城市停车等的统筹协调。推动充换电、加氢等基础设施科学布局、加快建设，对作为公共设施的充电桩建设给予财政支特。破除地方保护，建立统一开放公平市场体系。鼓励地方政府加大对公共服务、共享出行等领域车辆运营的支持力度，给予新能源汽车停车、充电等64、优惠政策。2020.10国务院国务院印发节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。2012年国务院发布节能与新能源汽车产业发展规划（20122020年）以来，我国坚持纯电驱动战略取向，新能源汽车产业发展取得了巨大成就，成为世界汽车产业发展转型的重要力量之一。与此同时，我国新能源汽车发展也面临核心技术创新能力不强、质量保障体系有待完善、基础设施建设仍显滞后、产业生态尚不健全、市场竞争日益加剧等问题。图2-6 国家层面电动汽车及充换电设施规划发展梳理情况示意图由上可知，从“十二五”中期国务院关于65、印发节能与新能源汽车产业发展规划（20122020年）的通知再到“十三五”末新能源汽车产业发展规划（20212035年），加快培育和发展新能源汽车作为国家战略举措之后，中央已先后多次规划电动汽车及充电设施工作。通过梳理总结可以看出，其核心内容为：（1）加快建设电动汽车智能充换电服务网络。推广电动汽车有序充电、V2G及充放储一体化运营技术；（2）发展电动汽车是汽车产业升级转型、可持续发展的关键；（3）为推动电动汽车产业发展推出一系列战略保障措施；（4）调整新能源汽车新车销量占比，加强公共领域电动化要求为电动汽车发展的导向；（5）提高电动汽车核心技术，促进产业融合为主要任务；（6）加快基础设施建设66、，打造便捷智能化平台为推动电动汽车发展的基石；（7）依托“互联网+”智慧能源，提升智能化水平，加快充换电基础设施建设。图2-7 国家层面电动汽车及充换电设施规划发展核心要义2.4.2 规划发展情况总结1.发展现状通过梳理总结相关规划文献可以看出，我国电动汽车推广及充电设施建设已进入加速发展的新阶段，具体可总结为如下内容：（1）经过多年持续努力，我国新能源汽车产业技术水平显著提升、产业体系日趋完善、企业竞争力大幅增强；（2）新能源汽车产业生态正由零部件、整车研发生产及营销服务企业之间的“链式关系”，逐步演变成汽车、能源、交通、信息通信等多领域多主体参与的“网状生态”；（3）继续深化“三纵三横”研67、发布局；（4）着重构建新型产业生态，推动产业融合；（5）基础设施体系加速完善，不断提升智能化水平；（6）基本建成“车桩相随、适度超前、智能高效”的体系；（7）加速形成统一开放、竞争有序的充电服务市场以及可持续发展的“互联网+充电基础设施”产业体系。图2-8 电动汽车及充换电设施发展水平总结2.发展目标到2025年，我国新能源汽车市场竞争力明显增强，动力电池、驱动电机、车用操作系统等关键技术取得重大突破，安全水平全面提升。纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右，高度自动驾驶汽车实现限定区域和特定场景商业化应用，充换电服务便利性显著68、提高。到2035年，我国新能源汽车核心技术达到国际先进水平，质量品牌具备较强国际竞争力。纯电动汽车成为新销售车辆的主流，公共领域用车全面电动化，燃料电池汽车实现商业化应用，高度自动驾驶汽车实现规模化应用，充换电服务网络便捷高效，氢燃料供给体系建设稳步推进，有效促进节能减排水平和社会运行效率的提升。3.重点任务（1）提高技术创新能力。坚持整车和零部件并重，强化整车集成技术创新，提升动力电池、新一代车用电机等关键零部件的产业基础能力，推动电动化与网联化、智能化技术互融协同发展。（2）构建新型产业生态。以生态主导型企业为龙头，加快车用操作系统开发应用，建设动力电池高效循环利用体系，强化质量安全保障，69、推动形成互融共生、分工合作、利益共享的新型产业生态。（3）推动产业融合发展。推动新能源汽车与能源、交通、信息通信全面深度融合，促进能源消费结构优化、交通体系和城市智能化水平提升，构建产业协同发展新格局。（4）深化开放合作。践行开放融通、互利共赢的合作观，深化研发设计、贸易投资、技术标准等领域的交流合作，积极参与国际竞争，不断提高国际竞争能力。（5）全面建设充电基础设施网络体系。以“自（专）用为主、公用为辅，快慢结合”的原则，以自用、专用和公共三类电动汽车充电基础设施进行分类实施建设，形成覆盖全市、使用便利的充电网络。（6）统一构建充电智能服务平台。形成可持续发展的“互联网+充电基础设施”体系，70、推进电动汽车与智能电网间的能量和信息互动，建设融合互联网、物联网、智能交通、大数据等技术的充电智能服务平台，最终实现充电基础设施群管群控。（7）加强充电基础设施配套电网保障能力。加强配套电网保障能力应从加强配套电网建设和完善供电服务两方面进行强化。以“设施建设、电网先行”为原则，将充电基础设施配套电网新建与改造项目纳入配电网专项规划。图2-9 电动汽车及充换电设施发展重点任务2.5 电动汽车及充换电设施发展规划解读总结自2014年国家出台关于加快新能源汽车推广应用的指导意见，将“加快充电设施建设”作为推广新能源汽车应用的第一任务；到2015年国务院发布的关于加快新能源汽车充电基础设施建设的指导71、意见中，将充电设施定性为城市新型基础设施，随后国家发改委、工信部等四部委联合发布电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年），明确了充电设施与电动汽车协同发展的规划目标；在2020年颁布新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）工作通知中，明确指出科学布局充换电基础设施，加强与城乡建设规划、电网规划及物业管理、城市停车等的统筹协调，推动充换电、加氢等基础设施科学布局、加快建设，破除地方保护，建立统一开放公平市场体系。随后国家相继出台金融保险、财政补贴、建设运营管理等各项配套政策，有力支撑了充电设施的建设和发展。综上所述，本章节研究内容对影响任丘市电动汽车及充换电设施发展的政策、规划72、类成果进行了深入的梳理分析，研究确定了如下三项研究结论： 相关政策及规划将进一步推动电动汽车及充换电设施的发展； 任丘市电动汽车及充换电设施势必形成规模化发展； 开展专项研究能够积极应对电动汽车及充换电设施相关政策对区域配电网建设运营所产生的影响，具有必要性及前瞻性。图2-10 相关政策、规划分析结论163第三章 任丘市电动汽车及充换电设施发展现状分析3.1 研究思路任丘市的电动汽车及充换电设施已历过了一段时间的发展，对其现状规模以及已建成充电桩在建设、运行过程中所呈现出的特点与问题进行分析总结，能够更为深入的分析任丘市现状配电网对于电动汽车及充换电设施接入的承载能力，在此基础之上再进一步开展73、规模性接入情况下的配电网适应性分析及充换电设施布局规划，能够更为精准、详实的编制规划方法，为专项规划成果的指导性及实际应用价值提升提供更为详实的支撑依据。以支撑后续研究工作的开展为目的，本章节研究的主要目标可归纳总结为三点：第一个目标，对国内外电动汽车及充换电设施的推广、应用情况进行调研分析，在充分掌握电动汽车及充换电设施现状发展水平的同时，明确任丘市电动汽车发展的主要特点及规律，为后续充电负荷特性研究及充换电设施布局规划研究提供支撑；第二个目标，了解掌握现状任丘市电动汽车的发展规模，并重点对电动汽车的发展趋势进行分析，此部分成果是后续电动汽车充电负荷预测方法优化研究，以及充换电设施布局规划的74、基础所在；第三个目标，通过对已建成充换电设施分布情况与利用效率的分析，明确现状任丘市配电网在应对充换电设施发展中所表现出的不足，将这一分析结论与后续研究内容相结合，提出具有实际指导意义及应用价值的充换电设施布局规划方案。基于上述三点目标，确定本章节内容的研究思路分为三个部分，具体情况如下图所示。图3-1 任丘市电动汽车及充换电设施发展现状分析思路示意图其中目标一内容在国内外情况调研中重点研究，目标二、三内容在电动汽车及充换电设施现状发展分析中研究，最终将三部分研究成果融合，通过区域配电网整体适应性分析明确本章节研究结论。3.2 国内外电动汽车及充换电设施发展情况调研对于国内外电动汽车及充换电设75、施发展趋势的调研分析，本次研究查阅了大量的文献、资料，同时对多方数据进行了详细的梳理校核以及分析比对，并着重参考了国际能源署编制的全球电动汽车行业展望报告2021、2022版专题报告。与此同时，本次调研还对中国工业信息网、中国产业信息网、中国电动汽车充电基础设施促进联盟等网络媒体的相关报道与解读进行了引用及借鉴。3.2.1 全球电动汽车的整体发展规模2021年全球电动汽车（EV）的销量较2020年增长一倍有余，达到660万辆，全球电动汽车累计销量提升至1650万辆。其中，2021年中国电动汽车销售总量达到352.1万辆，约占全球电动汽车销量份额的53%。图3-2 20102021年全球电动汽车76、保有量变化情况（摘自全球电动汽车展望2022）在2021年新冠病毒疫情及半导体芯片短缺的影响下，电动汽车的销量再创新高，电动汽车（BEV）和插电式混合动力汽车（PHEV）的销量在2021年同比翻了一番，达到660万辆。电动汽车市场正在快速扩张，2021年电动汽车销量占全球汽车市场的9%，其中中国与欧洲占全球电动汽车销量的85%以上。图3-3 20162021年各国电动汽车销量及市场份额（摘自全球电动汽车展望2022）2021年中国、欧洲和美国等地区电动巴士（公交车）和重型卡车的注册辆有所增加。在全球客车市场基本不变的情况下，电动巴士（公交）的销量比上一年增长了40%；电动中型和重型卡车的全球销77、量比2020年增长了一倍以上。与往年相同中国主导着电动巴士（公交）市场，电动巴士注册量持续增加，2021年中国电动卡车注册量占全球近90%，这得益于地区政策支持与车型研发等环节，快速提升了电动卡车在特定应用领域的技术可行性和经济竞争力。图3-4 20152021年全球电动巴士及电动卡车汽车保有量变化情况（摘自全球电动汽车展望2022）3.2.2 全球电动汽车充换电设施发展情况首先通过区分电动汽车的动力来源，可将电动汽车细分为纯电动汽车（BEV）及插电混合式电动汽车（PHEV），结合全球电动汽车销售数据来看，各国在电动汽车消费习惯方面有着非常明显的区别，具体来说：中国、美国、挪威、荷兰等国家的新78、能源汽车用户明显青睐于纯电动汽车；瑞典以插电式混合动力汽车为主；德国、法国、英国的销售水平介于前两种情况之间，两种类型车辆的销量比较均衡，未表现出明显的差别。EVSE（全球电动汽车充电供电设备）建设方面，随着电动汽车市场的膨胀，公共充电桩的使用也随之扩大，大多数电动汽车充电发生在住宅和工作场所。2021年全球公共充电桩建设近180万台，其中近50万台为快速充电桩，公共充电桩增长约37%。图3-5 2015-2021年全球充电设施建设规模情况（摘自全球电动汽车展望2022）从上图中可以看出，中国在公共充电桩数量方面处于全球领先地位，其中公共快速充电桩占全球85%，公共慢速充电桩占全球55%，快充79、桩在中国的推广速度高于慢充装。公共充电桩的规模反应了中国电动汽车领域的领先地位及人口密度的城市特征。中国超过40%的公共充电桩为快速充电桩，远高于全球其他主要电动汽车市场，快速部署公共充电桩的驱动因素是政府的补贴和公共事业积极开展基础设施建设。随着对电价的监管、城市居民的公共充电需求以及出租车、物流车的电气化程度提高，电动汽车充电业务的盈利能力也有显著提升。3.2.3 我国新能源汽车及充换电设施发展现状受益于各项利好政策带动，我国新能源汽车市场从2009年开始快速发展，电动汽车产销量大幅上升，之后虽短时经历了2016年及2017年政策补贴退坡的影响，产销量增速稍有放缓，在2021年疫情影响下新80、能源汽车仍呈现爆发式的增长。2021年新能源汽车产销量分别完成354.5万辆和352.1万辆，较2020年新能源汽车产销量增长均超过150%，市场占有率提升至13.4%。图3-6 2016-2021年中国新能源汽车产销量情况（摘自中国工业和信息化部统计数据）在2020年国务院公布的新能源汽车产业发展规划（20212035年）中明确了我国在未来15年中的汽车工业发展方向及发展重点，随后国家发展改革委、工业和信息化部、财政部等12部门，提出在2022年继续实施新能源汽车购置补贴，对新能源汽车的生产及销售起到了重要的推动作用，当前我国新能源汽车发展已呈现出从政策驱动转向市场拉动新发展阶段。图3-7 81、中国各类新能源汽车产销量情况（摘自中国工业和信息化部统计数据）从我国新能源汽车的销量类型来看，纯电动乘用车销量最高。2021年，我国纯电动汽车占新能源汽车销量总量的比重约为82.82%，插电式混合动力汽车占销量总量的17.13%，燃料电池汽车占比0.06%。综上所述，电动汽车作为我国新兴经济支柱产业发展的主要方向之一，国家及地方政府均在不断出台相关利好政策，积极推动中国新能源汽车及相关产业的创新与发展。虽然产业由导入期进入快速发展期后，但国内新能源汽车产业实现市场化发展将成为必然趋势，因此电动汽车产销及充换电设施建设仍将在较长一段时间内呈现出明显的发展势头。电动汽车充电桩建设方面，根据中国电动82、汽车充电基础设施促进联盟发表的相关数据，截止至2021年底，国内已建成全球最大规模的公共充换电设施网络，全国公共类充电桩共计114.7万台，其中直流充电桩47.0万台、交流充电桩67.7万台、交直流一体充电桩589台；全国换电站共计1298座。我国公共充电基础设施增长较为迅速，2021年相较2020年公共充电桩增长约42%。表3-1 2021年各月全国公共充电桩保有量统计时间公共充电桩保有量（万台）1月81.092月83.733月85.064月86.825月88.446月92.347月95.058月98.499月104.4310月106.2311月109.1912月114.70在京津冀、长三角83、珠三角、京广高速、京沪高速等地区已经初步形成较为完备的充电服务网络，建成了目前国内充电设施数量最多、辐射面积最广、服务车辆类型最多的充电设施体系。其中广东省、江苏省、北京市、上海市公用充电设施发展建设力度最为强劲，整体建设规模领跑全国其他地区。图3-8 全国各省份公共充电桩Top10名（摘自中国电动汽车充电基础设施促进联盟）近两年新能源汽车市场发展迅猛，我国新能源车换电站数量也呈现快速增长趋势。同时，换电产业受到政策支持，未来将继续保持增长。2020年10月由国务院办公厅发布关于印发新能源汽车产业发展规划（20212035年）中也明确鼓励开展换电模式推广应用。至2021年底全国建成换电站1484、06座，其中北京市、广东省、浙江省换电站建设规模引领全国。表3-2 2021全国各省份换电站Top10名（摘自中国电动汽车充电基础设施促进联盟）排名省级行政区域换电站保有量（座）1北京市2552广东省1783浙江省1184上海市965江苏省926四川省527山东省518福建省459河北省4110湖北省40目前国家已进一步明确了充换电设施建设的技术发展路线，充换电设备逐渐摆脱了慢充、快充、换电等不同技术路线的摇摆，未来将加快建设适度超前、布局合理、功能完善的充电基础设施体系。3.3 任丘市电动汽车发展现状分析根据相关部门统计数据可知，截止至2022年上半年任丘市电动汽车保有量为4475辆。表3-85、3 任丘市现状电动汽车统计表年份2020年2021年2022年上半年新能源汽车规模（辆）207233924475目前任丘市电动汽车保有量在“十四五”期间呈现高速增长态势，其中2020年为2072辆，2021年增长1320辆，2022年上半年增长1083辆，年增幅平均在50%以上。3.4 任丘市充换电设施发展现状分析3.4.1 任丘市充换电设施的主要类型及建设规模结合前文的分析论证结论可知，电动汽车配套充换电设施的建设水平是影响电动汽车发展的重要因素之一，而充换电设施的规模化建设与接入又可能对任丘市配电网产生较为明显的影响。因此在本次专项研究优化完善电动汽车充电负荷预测方法及编制充换电设施布局规86、划方案之前，有必要对现状任丘市充换电设施的建设情况进行详细梳理。现状任丘市换电设施建设规模如下表所示。表3-4 任丘市城区现状公共充换电设施建设规模统计表区域充电站（座）充电桩（台）任丘市42189由上表可知，现状任丘市已建成公共充电站42座，建成充电桩189台。任丘市充电场站运营商有国网电动汽车服务有限公司、沧州特来电新能源汽车科技有限公司、河北星充新能源科技有限公司等。充电桩类型方面，至2022年任丘市建有直流快速充电桩116台，交流充电桩73台，与全国各类型充换电设施水平基本保持一致。表3-5 任丘市现状不同类型充换电设施规模统计区域直流充电桩（台）交流充电桩（台）任丘市11673现状任87、丘市各类型充电桩规模、位置明细详见下表。表3-6 任丘市现状充换电设施明细表序号安装小区名称安装数量（台）充电桩功率投资性质1东风社区27kW国网公用2局机关小区27kW国网公用3二医院小区27kW国网公用4通信西区27kW国网公用5科研西区27kW国网公用6油建三小区27kW国网公用7冷冻厂小区27kW国网公用8水电小区27kW国网公用9渤海西区27kW国网公用10渤海北区27kW国网公用11渤海南区27kW国网公用12二连小区27kW国网公用13供应西区27kW国网公用14供应东区27kW国网公用15井下小区27kW国网公用16通信东区27kW国网公用17油建一小区27kW国网公用18油建88、二小区27kW国网公用19矿区服务事业部27kW国网公用20任南金盾小区37kW民营公用21永基小区47kW民营公用22丽升小区97kW民营公用23雁翎二期37kW民营公用24万丰嘉园67kW民营公用25渤海壹号院小区37kW民营公用26新泰花园小区37kW民营公用27石化公园4120kW 国网公用28植物园4120kW 国网公用29雁翎公园4120kW 国网公用30大广高速服务区8120kW 国网公用31东星建材城8120kW 民营公用32瑞安达公司27kW民营专用瑞安达公司1120kW 民营专用瑞安达公司130kW民营专用瑞安达公司17kW民营专用33公交公司27120kW 民营专用公交公89、司20120kW 民营专用公交公司12120kW 民营专用34沧州特来电新能源汽车科技有限公司 1230kW民营专用35任丘市具易汽车销售有限公司（沧州特来电新能源汽车科技有限公司）1150kW民营专用36任丘市具易汽车销售有限公司（河北星充新能源科技有限公司）3120kW民营专用37河北星充新能源科技有限公司2120kW民营专用2120kW民营专用830kW民营专用总计：189-3.4.2 任丘市充换电设施发展存在的主要问题通过对现状建设情况的调研分析可知，目前影响任丘市电动汽车充换电设施建设的主要原因体现在运行商、车主、设备制造商四个方面，具体来说：1.从运营商角度来看，单纯依靠充电服务作90、为主要收入的商业模式，难以支撑重资产投入的充电服务市场持续发展，充电站用地困难、成本高等问题限制了服务运营商的发展。充电设施规划布局不均衡导致的结构性稀缺和公共充电桩利用率偏低等问题同时存在。2.从车主角度看，充电体验有待提升。小区私桩建设难度大，充电APP互联互通性明显不足，寻找性能良好、燃油车不占车位的充电桩困难，电动汽车使用成本低的优势没有得到充分体现。3.从设备制造商角度看，市场竞争激烈，众多参与方蜂拥而至，劣币驱逐良币的现象依然存在，造成充电设备质量堪忧，为今后的长期安全可靠充电埋下了隐患。4.电动汽车无序充电影响电网电能质量。当下充电设施网络并未全面建成，电动私家乘用车、电动出租车91、电动租赁车等存在无序充电的现象，在无序充电模式下,电动汽车大量接入电网不仅会增加电网的用电负荷，而且会产生大量的谐波电流影响电网电能质量。除上述问题外，结合任丘市充换电设施建设及应用实际情况发现现状充换电设施存在问题如下：1.集中式充电站数量较少。除大广高速任丘鄚州服务区进京方向与出京方向两个充电站外（津石高速、京德高速没有），在市区分别为雁翎公园充电站、石化公园充电站、植物园充电站。2.大部分老旧住宅小区历史原因未规划建设充电的设施。由于历史原因，大部分老旧小区没有规划建设充电的设施，电动汽车和电动自行车多采取单元楼门口充电、“飞线”充电的方式，且未使用阻燃材料的电线、不能实现充满电后自动92、断电安全保护要求，容易引发一系列的人身触电安全问题和发生火灾。3.5 任丘配电网电动汽车及充换电设施规模化接入适应性分析首先，对于区域配电网而言，电动汽车规模性发展所产生的直接影响在于区域配电网的负荷规模。根据国内外专业研究机构的相关分析可知，研究结论普遍认为电动汽车在规模性发展的情况下，如果以无序充电的方式接入电网，则大概率影响区域配电网的负荷水平，负荷峰值将明显抬升，配电网建设规模也将随之扩大。其次，与负荷规模影响同时出现的是充电设施建设用地问题。结合民众的日常出行及作息习惯来看，人口聚集区域及大规模人口流动区同时也是电动汽车的集中停放区域，结合任丘市的城市发展建设情况来看，上述区域往往也93、是土地利用资源相对紧张的区域，电动汽车充电负荷的规模性接入将进一步增加区域电力设施的用地需求，供电企业有必要实时掌握充电负荷的充电特性及用电需求，及时做好配电网电力设施布局以及充换电设施布局的规划、建设、完善工作。综上所述，在电动汽车及充换电设施规模性、商业化发展的必然趋势下，对充电负荷水平进行量化分析，对充电设施建设地点提前规划布局，是有效提升区域配电网适应性水平以及供电服务质量的关键所在，本次研究有必要以此为目的，系统性开展充电负荷预测方法及区域充换电设施布局规划方法的专项研究工作。任丘市新能源车充换电基础设施专项规划第四章 电动汽车充电设施接入对配电网影响研究4.1 开展接入配电网影响研94、究的目的及主要思路电动汽车充电设施的发展与推广，为传统配电网建设运营设定了新的边界条件，作为新态势负荷，在充电负荷规模化接入配电网前，有必要对其所产生的影响进行量化评估分析，避免引起配电网供电安全性及供电质量等方面的波动。具体来说，本次专项研究开展电动汽车充电设施接入配电网影响研究的核心目的主要分为两点：第一，对电动汽车充电设施接入配电网所产生的影响进行量化分析。电动汽车充电负荷规模化接入所产生的影响是引起区域配电网稳定性发生改变的主要原因，这种影响主要体现在负荷大小及特性、供电质量以及运行经济性三个方面，而单纯仅依靠定性分析无法支撑后续充电设施布局等专项规划研究工作的开展，因此有必要对影响的95、范围及程度进行量化研究，为布局方案的编制与优化提供量化决策依据。第二，为配电网充电设施布局规划研究中的负荷预测方法确定及经济性影响研究提供支撑依据。本次专项研究的目标是以现有充电网络建设情况为基础，通过研究分析及优化比选，编制形成适用于任丘市电动汽车发展需求的充电设施布局规划方案，其研究过程中需逐步完成充电负荷预测及布局规划方案经济性评估等工作，而开展上述研究首先应当明确充电负荷接入对区域配电网运行特性、电能质量水平等维度的影响，将模拟仿真分析结论作为研究基础，逐步开展后续充电设施布局规划研究工作。图4-1 开展接入配电网影响研究的目的如前文研究目的所述，对于接入影响的相关研究应形成可量化的成96、果才可用于支撑相关分析及后续研究工作的开展，因此模拟仿真技术是实现这一研究目的的首选方法。本章节研究思路的确定即是以模拟仿真分析为依据，分别开展充电设施接入影响仿真建模，以及接入影响仿真结果分析两部分工作。其具体思路示意图说明如下。图4-2 电动汽车充电设施接入配电网影响研究思路示意图4.2 模拟仿真软件的选择如前文所述，电动汽车充电设施接入配电网所产生的影响是多个方面的，而开展本章节专项研究工作的核心在于，运用模拟仿真分析技术，对接入系统所产生的诸如电能质量、运行经济性之类的影响进行模拟仿真分析。因此，基于这一目的，模拟仿真分析软件的选择应当以适用于电网系统研究、仿真还原度高、能够形成量化成97、果等标准为主要条件，同时具备良好的可操作性和辅助决策能力，以此满足相关分析需求。经过多方面对比、筛选，初步确定能够满足本次专项研究模拟仿真需求的软件有三种，依次为MATLAB/simulink、PSCAD/METDC，以及DIgSILENT/PowerFactory软件，三种软件的主要特点如下所述：MATLAB软件是一款具有良好扩充能力及交互性的商业数学软件，包含有丰富的库函数及良好的开源性，其中simulink是其可视化仿真分析模块，能够实现动态系统的建模、仿真和分析，被广泛应用于电力系统，数字信号处理以及其他各种系统的建模和仿真中。相较于其优秀的开放性、交互性而言，MATLAB/simul98、ink在程序执行速度方面相对较慢，且数据采集及端口操作等仿真功能尚需进一步加强。DIgSILENT/PowerFactory软件是一款专门用于电力系统电磁机电暂态混合仿真的软件，包含有潮流计算、短路计算、机电暂态及电磁暂态计算、谐波分析、小干扰稳定分析等几乎所有电力系统分析功能。该软件能够将机电暂态分析与电磁暂态分析相互结合，使软件兼顾电网暂态故障分析与中长期电能质量分析的能力。与此同时，该软件具备丰富的电力电子元件模块及控制模块，提供了多种风机模型和光伏模型，在大规模分布式能源接入电力系统仿真方面具有突出优势。PSCAD/EMTDC软件具有良好的可操作性，允许用户在完备的图形环境下灵活的构建99、电路仿真模型以及处理相关数据；同时，用户能够随时改变控制参数，直观的观测仿真结果及参数曲线，尤其在涉及交直流系统的相关仿真方面，PSCAD/EMTDC软件具有明显的仿真优势，能够模拟任意大小的交直流系统，且仿真效果良好。综上所述，考虑到本次模拟仿真的重点在于量化研究配电网系统中某一局部变化所引起的影响，而非对整个电网系统电磁暂态或稳定性的仿真，因此在综合比选了多种仿真软件后，最终通过平台专业度、仿真还原度、软件可操作性对比等工作，确定选用MATLAB/simulink软件以及PSCAD/METDC软件开展本次仿真研究工作。其中PSCAD软件作为专业的电力系统仿真分析软件，承担本次专项研究的主体100、仿真工作；而MATLAB软件则主要发挥其在数学仿真软件方面的专业度及成熟度，用于支撑和校验PSCAD软件的仿真结果。图4-3 模拟仿真分析预选模型4.3 电动汽车及充电设施运行特性说明不同电动汽车类别及充电方式在接入配电网后所产生的影响是各不相同的，因此在开展仿真研究工作之前，有必要对电动汽车充电电池以及充电设施的种类及运行特性进行详细的分析说明，以此确保模型构建及仿真过程的合理性。4.3.1 电动汽车充电电池的主要类型及特点影响电动汽车运行性能的因素是多方面的，既包括路况、气温、驾驶习惯等外部因素，同时也包括车辆设计、自体重量、动力传输模式等内部因素，但归根结底，对电动汽车续航能力、动力输出101、等核心指标产生根本影响的主要因素是其动力来源电动汽车充电电池。1.充电电池的种类充电电池是影响电动汽车各项性能指标的核心部件之一，目前国际上通用的电动汽车充电电池评价指标主要分为5项，依次为：比能量（Wh/kg）、比功率密度（Wh/l）、比功率（W/kg）、循环寿命以及制造成本，具体来说各项指标的评价内容如下图所示。图4-4 汽车动力用电池主要性能评价指标说明上述指标涵盖了电动汽车充电电池在续航能力、加速度供给、自体重量、使用寿命及使用成本等各方面的全部评价标准，目前我国电动汽车制造厂家以及充电电池研制机构也多是以上述指标作为决策标准，衡量各类充电电池的制造水平及其商业化应用价值。具体来说，目102、前市场上主要的汽车用动力电池可大致归类为6种，依次为铅酸电池、镍镉电池、氢燃料电池、镍氢电池、钠硫电池以及锂离子电池，将上述电池的主要性能指标进行比较，具体情况如下表所示。表4-1 多种类汽车用动力电池性能指标比较电池类型比能量（Wh/kg）比功率密度（Wh/l）比功率（W/kg）循环寿命（次）成本（US$/kWh）铅酸电池30456090200300400600150镍镉电池4060801101503506001200300氢燃料电池190250190270105-90120镍氢电池608012026055013501000NA钠硫电池100150200800250450锂离子电池90130103、1402002504508001200200图4-5 各类汽车动力用电池主要性能指标对比示意图从各类电池的具体特性来看，六类电池均有自身的突出优势，如镍氢电池具有突出的比功率特性，镍镉电池具有优秀的循环寿命，但综合考虑实际推广应用情况后，能够适应国内电动汽车产业发展的电池种类则主要以锂离子电池为主。具体来说，铅酸电池及镍镉电池具有含毒元素、污染环境的硬性缺陷，势必被淘汰出产业布局；氢燃料电池比能量、比功率密度、清洁环保等特性十分突出，但不可重复充电使用，需不断向电池内输入新的燃料才能维持动力电池的持续运转，而且燃料电池汽车的推广需配套庞大的基础设施，在短时间内显然难以商业化运转；钠硫电池同样具104、有多项“高能电池”的使用特征，但其在移动环境下的运行情况及安全水平尚无法满足电动汽车的应用要求，因此被更广泛的应用在储能电池领域。综上所述，在诸多类型的动力电池中，具有明显商用推广价值的主要是镍氢电池及锂离子电池，二者均具有比功率密度高、循环使用寿命长、适应移动环境使用等特点，其中镍氢电池主要应用于混合动力汽车，而锂离子电池则主要应用于纯电动汽车。考虑到实际商用过程中，纯电动汽车的充电需求明显较混合动力汽车更为旺盛，因此本次仿真模型的构建及充电过程的模拟以锂离子电池特性为主要依据。2.锂离子电池工作原理及特点目前国内应用较为广泛的锂离子电池以磷酸铁锂电池及锰酸锂电池为主。以磷酸铁锂电池为例，其105、工作原理为：以橄榄石结构的LiFePO4物质作为电池正极，由铝箔与电池正极连接；以石墨（碳）组成电池负极，由铜箔与电池负极连接；电池中部为聚合物隔膜及电解质，整个电池由金属外壳密闭封装。在充放电的过程中，LiFePO4电池中的锂离子会产生迁移运动，当充电时正极中的Li+会通过聚合物隔膜向负极迁移，在放电时负极中的Li+会迁移回正极，锂离子电池也正是因为锂离子在充放电过程中的迁移运动而得名。磷酸铁锂电池充放电过程示意图如下所示。图4-6 磷酸铁锂电池充电原理示意图图4-7 磷酸铁锂电池放电原理示意图电池特点方面，磷酸铁锂电池成本低、环保无污染，耐高温性能及安全性性能良好，且具有优秀的循环使用寿命106、，在充放电500次后，仍能够实现95%的额定放电容量；与此同时，锂离子电池能够实现快速充电这一特性，进一步提升了其在电动汽车充电电池中的商用价值，另一类锂离子电池锰酸锂电池的充放电工作原理与前述磷酸铁锂电池相同，均是通过锂离子的迁移实现充放电过程；区别在于电池特点方面，锰酸锂电池组成材料不同，该类电池以锰酸锂化合物为阳极材料，其生产成本较磷酸铁锂电池进一步降低，且依然保持了良好的安全性及低温运行性能，但由于材料本身的稳定性相对欠佳，容易分解产生气体，因此其循环使用寿命相较于磷酸铁锂电池有所缩减。4.3.2 电动汽车充电电池的主要充电方法在明确电池特性及充放电原理的基础之上，有必要进一步对充电电107、池的主要充电方法进行说明。通过调研可知，目前电动汽车动力用电池的主要充电方法有三种，依次为恒流充电、恒压充电及快速充电。1.恒流充电方式恒流充电又称作定电流充电法，在整个充电过程中，始终保持充电电流恒定不变。实际充电过程中，由于充电电池的端电压逐渐升高，为了保持充电电流的恒定，必须相应提高充电电压，且充电过程中存在充电电流不断调整的过程。采用恒流充电法，无论充电电池是6V还是12V的，都可以进行串联充电，但各电池的容量应尽可能相同，否则应当以容量最小的充电电池计算充电电流，且小容量电池充满电后应立即摘除，才可继续为大容量电池充电。相较于其他充电方法，恒流充电法的优点在于可以任意选择充电电流，有108、益于延长充电电池的使用寿命；缺点则是充电时间长，且需要经常性调整充电电流。2.恒压充电方式恒压充电方式又称作定电压充电法，在整个充电过程中，始终保持充电电压恒定。在电池充电初期，由于电池端电压较低，充电器与充电电池存在明显压差，因此充电电流也相对较大；随着充电时间的延长，电池端电压逐渐上升，充电器与充电电池间的压差逐渐缩小，充电电流也随之减小。此种充电方式要求充电器的输出电压精准且稳定，一旦出现充电电压不足的问题，则在很短时间内充电器充电电流即会下降为零，导致整个充电过程提前结束，严重影响电动汽车电池的充电效果，且充电电压不足问题一旦长期存在，则必定影响电池充电容量，导致电池使用寿命缩短。3.109、快速充电方法快速充电方法顾名思义，是一种较恒流或恒压充电方法更加快速的充电方式，此种方法可以有效缩短电动汽车电池的充电时间，提高充电效率，节约能源。目前公认较为适宜的快速充电方法为脉冲充电、脉冲放电去极化方法，即指在充电过程中采用反复放电、充电的循环充电方式为电池充电。在充电初始阶段，首先以0.81倍额定容量的大电流方式进行定流充电，使电池在短时间内即充至额定容量的5060%；之后运用电路控制停止充电2540ms，并再次放电或反充电，使电池组反向通过一个较大的脉冲电流，并再次停止充电；后续充电均采用上述“正脉冲充电停充（前）负脉冲瞬间放电停充（后）再正脉冲充电”的循环方式，直至电池容量充满为止110、。此种方式大幅缩短了电动汽车动力用电池的充电时间，且适当增加了电池的充电容量，提高了电池启动性能，但与此同时大电流冲击有可能影响充电电池的使用寿命。现阶段快速充电技术已逐步趋向成熟，加之动力电池本身的技术水平也在不断完善，目前快速充电方式的普及水平已越来越高。除上述方式外，电动汽车无线充电也是目前专业研究机构重点投入的研究方向之一，其充电方式主要是采用电磁感应、电场耦合、磁共振和无线电波等方式实现能量的相互传递。目前极为热议的无线充电方式是将充电设备与行驶道路相结合，通过路面下方铺设供电系统的方式实现电动汽车“边行边充”的高级发展目标。综上所述，每一种充电方式均有其自身优点及适用环境，在电动汽111、车推广应用的实际过程中，前述三种常规充电方式均有不同程度的应用，且部分电动车车型及充电装置能够将多种充电方式的优点加以融合，采用“恒流转恒压”的方式为动力用电池供电，既能满足电池的使用保养需求，也能进一步提升整个充电过程的效率及效益。表4-2 电动汽车动力用电池主要充电方式比较充电方式主要优点主要不足恒流充电方式1.多规格电池可串联充电；2.满足充电电池的保养需求，易于延长使用寿命；1.充电时间长；2.需经常调整充电电流；恒压充电方式1.前期充电速度快；2.整个充电过程无需调压操作；1.对充电电压精度及维持度要求高；2.过压充电可能引起电池自然；快速充电方式1.显著缩短充电时间；2.节省充电能112、源消耗；1.对电池使用寿命产生影响，随着相关技术发展，该问题正在逐步优化；“恒流转恒压”充电方式1.相较于恒流、恒压充电方式，进一步缩短了充电时间；2.满足于充电电池的保养需求；3.节省了充电能源消耗；在一定程度上规避或减轻了其他充电方式的缺点；4.3.3 锂离子电池的主要充放电特性在明确充电方式的基础之上，可进一步了解电池的充放电特性。具体来说，电动汽车充电电池的实际应用特性主要包含两个方面，分别为充电特性及放电特性，以锂离子充电电池为例：充电特性方面，锂离子电池对充电电压的精度要求较高，其充电终止电压为4.2V，误差应控制在1%范围内，即0.042V。锂离子电池以恒流转恒压充电模式最为常见113、，当充电初始阶段时，电池充电电压较低，充电电流稳定不变；随着充电持续进行，电池电压逐渐上升至4.2V，此时充电器立即转入恒压充电模式，充电电压为4.2V，且充电电流逐渐减小；当充电电流下降至某一范围时，充电电池进入涓流充电阶段，直至最终电池处于充满状态。锂离子电池在整个充电全过程中的充电电压、充电电流及电池电量变化情况如下图所示。图4-8 锂离子电池充电过程电压、电流、电量变化情况示意图放电特性方面，锂离子电池应着重关注两点：一是放电电流不宜过大，当电池放电电流过大时会导致电池内部发热，温度过高将导致锂离子电池永久性伤害；二是电池电压低于放电终止电压时不可继续放电，长时间出现过放现象同样将导致114、充电电池出现永久损坏。对于充电电池而言，不同的放电率运行情况下，电池电压的变化情况存在明显区别，放电率越大则电池电压下降越快。以锂离子电池为例，当采用0.2C（C为电池容量）放电率运行时，充电电池可释放额定电池容量；而当使用1C放电率运行时，电池仅能释放额定容量的98.4%。锂离子充电电池放电特性示意图如下所示。图4-9 锂离子充电电池放电特性示意图4.3.4 电动汽车充电装置的主要类型及特性充电装置是为电动汽车动力用电池直接进行充电活动的核心装置，在前述电池特点及其工作特性分析研究的基础之上，应进一步了解充电装置的应用情况。1.充电装置的主要分类充电装置的核心部件是充电机，充电机可分为直流充115、电机和交流充电机两种类型，其中：直流充电机采用直流充电模式为电动汽车动力用电池总成进行充电，充电过程中直流充电机的输出电流为可控状态；而交流充电机则是采用交流充电模式为电动汽车动力电池总成进行充电，充电电源可选用三相电源也可选用单相交流电源。交流充电模式最为显著的特征是充电机为车载系统，逆变装置位于车载充电机系统内，交直流电流转换过程在车载充电系统内完成。需要说明的是，直流、交流充电模式的区别仅在于逆变器装置安装位置的不同，其他充电原理、方式等并无明显区别，不会对本次仿真研究的分析成果产生影响。2.主要充电形式及特性为了满足不同车型功能、不同运行境况下的动力用电池充电需求，多种充电模式应运而生116、，通过调研总结，可将主要充电形式归纳为三类，依次为常规充电方式、快速充电方式，以及更换电池组充电方式。（1）常规充电方式主要适用于“日行夜停”等运行时间规律的车种车辆，以保证动力用电池在夜间停运时间有足够充足的充电时间。常规充电方式能够充分满足动力用电池的保养需求，且其更为突出的优点在于常规充电方式对于充电装置的电流、电压要求比较常规，能够在家庭、居住小区、停车场、公交总站等普通场所设立充电装置，建造安装成本较低，且能够充分利用负荷低谷时段进行充电，进一步降低汽车使用成本。一般来说常规充电站的建设规模均较大，以便满足多辆汽车同时、长时间的充电需求，实际商用过程中受到建设土地、运营收益等因素的限117、制，此类充电站尚未形成规模化发展。（2）快速充电方式适用于电动汽车在使用过程中的续驶阶段，通过短时间为动力用电池充电的方式，延长电动汽车的行驶里程。快速充电模式下大电流的使用需求会对公共电网产生冲击，因此快速充电站必须以专业要求建设、运营，但相应的建造、运维成本也明显高于常规充电设施。快速充电方式的出现大幅提升了电动汽车的商业推广价值，使电动汽车的使用环境及续航里程得到了显著扩大与提升，实际商用过程中快速充电设施的发展普及速度较快。（3）更换电池组充电方式兼顾了常规充电方式与快速充电方式的优点，既提升了车辆“充电”过程的效率，又满足了电池长期循环使用的需求，而且具备电网调峰等经济价值及社会效益118、。但电池更换方式对车辆动力用电池组的标准化要求极高，且需要专业的运营场所及操作维护人员，在现阶段电动汽车种类繁多、技术多样化的情况下，更换电池方式更适用于车辆统一采购、集中运营的公共交通系统，如公交集团、出租车运营企业等。4.4 电动汽车充电设施模拟仿真模型搭建本次电动汽车充电设施接入配电网仿真研究所运用的仿真软件以PSCAD及MATLAB为主，仿真过程主要为电磁暂态仿真。由于仿真软件对仿真规模有一定的限制，因此有必要对整个电动汽车充电系统进行等值简化，以确保仿真效率及仿真结果满足研究需求。模拟仿真模型的构建过程，实际上是整个电动汽车充电系统的等值简化过程。前文已分别对电动汽车动力用电池以及充119、电装置的主要类型、运行方式及相关特性进行了详细分析说明，在此基础之上进一步考虑区域配电网的网络结构，即形成了完整的电动汽车充电系统。整个模型的详细搭建情况如下文所述。4.4.1 配电网网络模型的搭建配电网网络是充电装置的电能来源，是整个充电系统正常运行的基础。一般情况下，10kV线路经上级变电站配出后架设至充电站或充电桩周边，经由10kV配电变压器，以三相四线制方式接入充电装置，接入电压为0.4kV。充电设施实际建设过程中，考虑到供电可靠性、非充电用负荷、电能质量整治等需求，整个充电系统还需进一步架设备用线路、保护装置、照明系统、滤波装置等，以此满足充电装置的实际运维需求。但为了直观反映充电装120、置接入系统所产生的影响，同时尽可能高效的运行仿真软件，本次仿真研究过程中配电网网络将简化为以上级电源变压器（110kV主变）、10kV三相线路、10kV配电网变压器、0.4kV三相线路为主要构成的配电网网络模型，以PSCAD软件为例，其简化模型如下图所示。图4-10 电动汽车充电系统配电网网络模型（PSCAD仿真）上述仿真模型中110kV电源、110kV主变、10kV配电变压器的主要仿真参数如以下各图所示。图4-11 配电网网络模型110kV电源仿真参数（PSCAD仿真）图4-12 配电网网络模型110kV主变仿真参数（PSCAD仿真）图4-13 配电网网络模型10kV配电变压器仿真参数（PS121、CAD仿真）4.4.2 充电装置模型的搭建充电装置是整个电动汽车动力用电池充电系统中的核心部件，其工作原理如前文所述，主要是由三相交流电作为电源，经过不可控整流装置进行整流，之后通过LC滤波电路后为高频DCDC功率变换电路提供直流输入，再次经过输出滤波后最终为动力用电池进行充电。整个充电装置结构示意图如下图所示。图4-14 电动汽车充电装置电路结构示意图实际建模过程中高频DCDC功率变化器的仿真过程十分复杂，且计算运行时间偏长，因此考虑将其简化为非线性电阻，以模拟高频功率变换器的功率输出情况，其简化后的模型如下图所示。图4-15 电动汽车充电系统充电装置模型（PSCAD仿真）模型中整流二极管的122、相关参数如下图所示。图4-16 充电装置模型中整流二极管仿真参数（PSCAD仿真）同时如前文所述，在PSCAD软件的仿真过程中，可将高频功率变化器等效为非线性电阻参与仿真，其简化思路为相较于0.02s的工频而言，整个充电过程长达300min，因此在一个或几个工频周期内，都可将充电机的输出电流、输出电压视为恒定状态，故高频功率变换器的输出功率也可视为恒定，因此输入电压的变化也必定意味着输入电流的相应变化，此种情况下，可运用非线性电阻替代高频功率变换器的方式，来简化整个模拟仿真模型。通过引用相关研究成果可知，以充电机输出功率变化曲线为依据所确定的非线性阻抗，其在整个充电过程中的变化规律如下图所示。123、图4-17 充电机输出功率等效阻抗Rc变化情况示意图为了实现上述非线性阻抗的变化过程，在PSCAD仿真软件中进一步增加了阻抗RL的变化信号控制模型，具体情况如下图所示。图4-18 等效阻抗RL变化控制信号模型示意图（PSCAD仿真）考虑到PSCAD软件在实际仿真过程中的计算效率，本次仿真将整个充电过程简化至20s完成，期间高频功率变换器输出功率等效阻抗RL的变化情况如下图所示。图4-19 仿真过程中等效阻抗RL变化曲线示意图（PSCAD仿真）4.4.3 电动汽车充电电池模型的搭建在整个充电系统中，动力用电池相当于用电负荷，其本身不对电网产生影响，因此在仿真模型的搭建过程中，可直接将电动汽车充电124、电池等效为固定阻抗，其阻抗值与充电电池正常状态下的阻抗值相同，在PSCAD软件中直接以阻抗原件的方式构建在仿真模型中。沧州任丘市电动汽车充换电设施规划4.4.4 电动汽车充电系统仿真模型的搭建综上所述，将上述各部分原件的模型构建情况进行整合，最终形成PSCAD运行环境下的电动汽车充电系统仿真模型，其中单台充电装置运行及多台充电装置无序充电的仿真模型分别如以下两图所示。图4-20 电动汽车充电系统仿真模型搭建情况单台充电装置运行（PSCAD仿真）图4-21 电动汽车充电系统仿真模型搭建情况多台充电装置运行（PSCAD仿真）后续充电系统接入配电网影响的相关仿真研究都将以此模型为基准开展。任丘市新能125、源车充换电基础设施专项规划4.4.5 MATLAB环境下电动汽车充电系统仿真模型的搭建本次研究同时采用了两种仿真平台开展工作，在以PSCDA软件完成全部仿真工作的同时，进一步运用MATLAB仿真结果对研究结论进行支撑。MATLAB平台的模型搭建思路及方法与PSCAD平台相同，不同点主要集中在软件平台操作、预制模块拼装等方面，与专项研究成果不构成因果关系，因此其搭建过程不再进行详细描述。MATLAB软件所搭建的电动汽车充电系统仿真模型具体情况如以下各图所示。图4-22 电动汽车充电系统仿真模型搭建情况单台充电装置运行（MATLAB仿真）图4-23 电动汽车充电系统仿真模型搭建情况多台充电装置运行126、（MATLAB仿真）图4-24 MATLAB平台电动汽车充电装置仿真模型4.5 电动汽车充电设施接入配电网仿真结果分析电动汽车充电设施接入电力系统后，最为直观的影响主要体现在配电网层级，本次模拟仿真将重点就电动汽车接入配电网后在电能质量及配电网运行经济性方面所产生的影响进行分析，其中对电能质量的影响主要研究电压和谐波影响，对经济性的影响主要研究网络损耗，具体情况如下图所示。图4-25 电动汽车充电设施接入配电网影响主要仿真内容说明电动汽车动力用电池的本质是众多充电电池串并接形成的电池组，因此在分析其接入配电网所产生的影响时，应分别考虑充电场景及放电场景两种不同的运行环境。当电池处于充电状态时，127、可直观的将其视为用电负荷，电池本身对配电网运行并不产生影响，仿真分析主要针对于充电机装置所产生的运行影响；当电池处于放电状态时，可直观的将其视为储能装置，相关接入影响可参考已有研究成果，且由于V2G技术受限于电池充放电寿命，短时间内难以普及，因此本文不对电池放电状态下的接入影响进行具体仿真。4.5.1 对于节点电压的影响运用PSCAD仿真软件模拟电动汽车充电装置依次接入10kV网络的5个节点，其中N1节点距上级电源距离最近，N2节点次之，以此类推，N5节点距上级电源距离最远，其电源变化情况的仿真结果如下图所示。图4-26 充电装置依次接入配电网不同节点的电压变化仿真结果（PSCAD仿真）结合仿128、真结果，同时借鉴相关研究工作的仿真结论可以确定，电动汽车充电设施在电池充电过程中可近似看待为用电负荷，其用电过程中对配电网节点电压所产生的影响与常规负荷的用电情况完全相同，符合配电网运行的常规规律，故本次研究不再对相关问题做更为详细的研究与论述。4.5.2 谐波影响非线性负载、整流装置是引发谐波产生的主要原因，本次研究运用PSCAD软件以及MATLAB软件，在单台充电装置运行的情况下，对整个充电过程的谐波情况进行了仿真分析，现分别选取5s、10s以及15s的仿真结果，其具体情况如下图所示。图4-27 电动汽车充电装置不同时段谐波含量示意图（PSCAD仿真）MATLAB平台的仿真结果与上述情况相129、似，除去THDi数据略有不同外，其他结论完全相同。具体仿真结果如下。图4-28 电动汽车充电装置不同时段谐波含量示意图（MATLAB仿真）电动汽车充电装置整流器的特征频谱谐波次数为n=kp1次，其中p为脉冲数。由上图可以看出，对于本次仿真的6脉波步控整流充电机而言，其主要产生5、7、11、13次谐波，其中由以5次与7次谐波最为严重。我国现行国家标准电能质量 公用电网谐波GB/T 14549中对于谐波电流水平有着明确的控制要求；同时国标电动汽车充换电设施接入配电网技术规范 GB/T 36278-2018中也明确指出，充换电设施接入公共电网，公共连接点的谐波电压、谐波电流应满足GB/T 14549130、的相关规定。单台充电装置整个充电过程中的谐波电流变化情况如下图所示。图4-29 单台充电装置充电全过程THDi变化情况（PSCAD仿真）由上图仿真结果可以看出，单台电动汽车充电装置在运行过程中所产生的谐波问题是十分突出的，直至充电过程接近尾声时，THDi含量才逐步下降至合理水平。与此同时，为了更加真实的反应大型充电站的实际运行情况，本次研究在仿真单台充电装置运行情况的基础之上，进一步对多台充电装置的无序运行情况进行了模拟，以此确定电动汽车在真实充电过程中的谐波影响情况。仿真模型考虑在10kV配电网中接入5台充电装置，在等效非线性电阻不发生变化的情况下，以不同的电池容量分别接入充电装置，即5台充131、电机的非线性电阻所处阶段不同，其具体仿真情况如以下各图所示。图4-30 电池容量分别为0、5%、10%、15%、20%状态的THDi变化情况图4-31 电池容量分别为10%、20%、30%、40%、50%状态的THDi变化情况图4-32 电池容量分别为0、20%、40%、60%、80%状态的THDi变化情况图4-33 电池容量分别为40%、50%、60%、70%、80%状态的THDi变化情况由以上仿真结果可以看出，在多台充电装置运行的状态下，虽然谐波电流相量之间能够进行相互抵消，且THDi峰值的出现时间也将随之发生变化，但总的谐波含量仍非常突出，明显高于相关标准所规定的接入要求，此种状态下如电132、动汽车充电站或充电装置不采取相应的谐波处理措施，则势必对区域配电网电能质量产生严重影响。本次研究中同样运用MATLAB软件对充电装置的谐波情况进行了分析，具体仿真结果如以下各图所示。图4-34 单台及多台充电装置无序充电过程的THDi变化曲线（MATLAB仿真）通过对比可以看出，MATLAB平台的仿真结果与PSCAD平台结果基本一致，再一次验证了电动汽车充电设施在实际运行过程中所产生的谐波问题。综上所述，充电设施在大规模接入配电网的情况下，其运行过程中所产生的谐波污染问题是非常突出的，如治理措施不当，则必然对区域电网整体可靠性及运行经济性水平造成严重影响。因此建议充电装置建设运营单位及管理单位133、应秉承“就地治理”原则，在充电站或充电装置内部完成谐波治理工作，确保将电动汽车接入配电网所产生的影响降至最低水平。4.5.3 对于网络损耗的影响在“恒流转恒压”充电模式下，10kV侧电流在充电初期阶段保持不变，随着电池充电进程的推进，在充电机输出功率保持恒定的情况下，线路电流将逐渐变小，与此同时线路损耗也将进一步降低。结合PSCAD仿真结果，可进一步验证10kV侧线路电流的变化情况，确定随着电动汽车充电过程的推进，10kV侧电流呈现下降趋势，直至充电过程结束，充电装置与充电电池自动断开，10kV侧线路电流恢复为0值。PSCAD仿真10kV侧电流变化情况示意图如下所示。图4-35 PSCAD仿真134、10kV侧电流变化情况示意图由此可知，电池充电状态下，10kV配电网的网络损耗会增大，随着电池逐步充满，网络损耗将逐步下降，直至最终电池充电完成，10kV侧线路损耗恢复为未充电前的损耗水平。MATLAB软件的仿真结果与上述结论相似，故不再进行详细描述，其10kV侧电流变化情况如下图所示。图4-36 MATLAB仿真10kV侧电流变化情况示意图4.5.4 其他影响前文运用模拟仿真技术论述了充电设施接入配电网后在电能质量及配电网运行经济性方面所产生的影响。具体到配电网实际运行过程中，仍有必要对如下几类影响给与进一步的关注与研究。1.充电设施接入对电源发展的影响电动汽车的规模性接入势必引起区域电网负135、荷水平的提升，如果充电行为以无序、无管理的方式进行，则一旦电动汽车充电负荷形成规模，则将对区域配电网电源建设产生冲击。2.电动汽车接入对输电网络的影响电动汽车充电负荷在时空性方面的不确定特性，同样会对区域电网输电网络造成影响，特别是输电网络设备的过载问题可能导致严重的停电事故发生。3.对电网可靠性的影响如若V2G模式得以推广，相当于若干储能装置接入电网，则网络潮流流向将显著变化，届时原有保护配置将受到干扰，导致整个电网的可靠性水平受到影响。因此一旦电动汽车有接入配电网的放电行为，则整个充电设施的设计、建设、管理工作都要进行专业化、体系化的专项研究工作。4.对电网规划工作的影响电动汽车接入将导致136、区域电网负荷水平、负荷特性发生变化，当大规模充电负荷接入时，此种影响将更为明显，因此区域配电网在传统规划方法的基础之上，应进一步补充、融合电动汽车充电负荷预测及充电设施基础网架规划等内容。图4-37 电动汽车充电设施接入配电网所产生的其他影响第五章 适应任丘电动汽车规模化发展的负荷预测5.1 开展充电负荷预测方法优化研究的目的及主要思路受到电动汽车充电负荷的影响，传统配电网的用电负荷特性也将随之发生改变，现有负荷预测方法无法适应电动汽车与充换电设施规模化发展背景下的用电预测需求。对于任丘市配电网建设以及充换电设施规划布局研究而言，如果电动汽车充电负荷预测缺失或预测结果失准，则配电网建设运营方案137、以及充换电设施布局规划方案均可能出现明显偏差，由此所导致的供电服务质量水平下降以及配电网建设投资浪费等不良影响均是难以估量及弥补的。因此本着“规划指导发展、规划引领建设”的根本原则，本次专项研究需系统性论证适用于任丘市电动汽车规模化发展背景下的充电负荷预测方法，以期通过量化分析预测电动汽车充电负荷的方式，为任丘市充电设施布局规划方案的制定及区域配电网开展针对性建设提供支撑决策依据。基于上述目的，研究思路的制定应从问题实际出发，针对充电负荷特性开展相关研究工作。具体来说，电动汽车充电负荷对区域配电网产生影响的根本原因在于传统配电网运行方式下的负荷特性发生了“变化”，而这种“变化”未能在现有预测方138、法中进行系统性的认知与归纳总结，由此才导致预测结果与实际负荷水平产生了偏差。因此，本章节研究的侧重点在于体系化、定量化的分析论证电动汽车充电负荷的特性情况及其对区域负荷的影响程度，并将研究论证结论与成熟的配电网负荷预测方法进行融合，从而构建形成适用于任丘市电动汽车及充换电设施发展新形势、新背景的负荷预测优化方法。综上所述，通过对问题本质的深入剖析，最终确定电动汽车及充换电设施规模化发展背景下的负荷预测方法优化研究思路如下所示。图5-1 电动汽车充电负荷预测方法优化研究思路示意图本章节主要研究内容共分为三个部分：首先，通过调研分析明确现阶段任丘市配电网规划所采用的负荷预测方法，并对各类方法的主要139、技术路线进行梳理，明确其在电动汽车充电负荷接入系统后，预测方法的适应性水平以及导致预测结果产生偏差的主要原因；其次，结合任丘市电动汽车及充换电设施实际发展情况，对各类电动汽车的充电行为进行详细梳理，明确其主要负荷特性，为负荷预测方法优化提升提供研究基础；最后，研究确定配电网系统在充电设施规模化接入背景下的负荷总量及负荷特性变化情况，形成可量化应用的分析研究结论，为任丘市充换电设施布局规划提供支撑决策依据。5.2 现有电力需求预测方法简述为了适应不同规划边界条件下的预测需求，经过长期的摸索、完善，目前应用较为广泛的配电网负荷预测方法可主要分为四种类型，其具体内容简述如下。1.利用历史数据进行模型140、外推（趋势外推法）历史年的负荷、电量变化情况，能够直观反应区域配电网在较长一段时间内的发展变化趋势，此种方法即是以规划区历史年负荷、电量水平值作为参照蓝本，利用大量的数学模型对负荷、电量的变化情况进行拟合，并进一步通过趋势外推的方法，获得目标时间段内负荷、电量的发展变化水平。此种预测方法能够实现规划区目标时间段内逐年的负荷、电量变化情况，但其缺点在于预测结果只能反映总量水平，且由于趋势外推法本身存在预测精度随预测年份延长而逐渐下降的特性，因此此种方法仅适用于近期年份的负荷预测工作。在充换电设施规模性接入的影响下，区域配电网的负荷水平及负荷变化曲线均发生了明显改变，历史年数据在拟合过程中并未包含141、此种变化，因此基于历史数据的趋势外推结果无法反映区域电动汽车充电负荷的发展变化情况。2.利用负荷密度指标进行负荷分布预测此种方法以规划区城市总体规划及各类负荷的负荷密度指标为基础数据，对目标年的负荷总量及空间分布情况进行预测。其优点在于预测结果包含了负荷分布的地理信息，但受到预测方法本身的限制，其预测结果一般只能表征目标年份的负荷水平，对中间年逐年的变化情况无法进行预测。对于充换电设施布局规划研究而言，此种预测方法仅能满足既有站点充电负荷的预测需求，难以支撑新增布点的规划论证需求。3.以经济、人口等数据作为主要参数进行预测电力电量水平的发展规模与区域社会经济及人口规模水平具有十分密切的内在联系142、，此种预测方法主要是以经济、人口等非电力系统数据作为参数进行预测。就预测方法的严谨性及预测结果的准确程度而言，应用该方法的前提是规划区的社会发展水平处于相对规律的发展态势，区域社会经济结构、人口规模等在短时间内不会出现明显的波动，对于一些新区等快速发展区域而言，此种预测方法在适用性方面存在明显不足。运用电网建设与社会经济、人口间的关联关系进行预测的方法，未能充分考虑电动汽车充电负荷等新态势负荷的特征特性，难以满足区域电动汽车规模化发展背景下的预测需求。4.以用户报装为主要依据“自下而上”进行预测相较于前述几种预测方法，以用户报装数据作为预测依据，能够有效提升预测结果的精准度水平，但此种方法在实143、际应用过程中对于收资质量的依赖度过高，而实际能够获取的报装数据往往仅局限在12年范围内，且收资过程十分繁琐，因此此种方法很少单独作为一种预测手段在配电网规划及专项研究中进行应用。从电动汽车及充换电设施发展的角度出发，此种方法是最有可能准确预测电动汽车充电负荷总量水平的预测手段之一，但其预测结果缺乏对于区域电网负荷特性及相关指标的描述，在配电网实际建设与管理过程中，其预测结果的支撑、决策作用并不明显。图5-2 电力需求预测方法对电动汽车发展的适应性说明综上所述，通过对现阶段常用电力需求预测方法进行分析梳理可知：具有较强适应性的负荷预测方法以趋势外推法及负荷分布预测法为主，但上述两种方法并未包含电144、动汽车等新态势负荷的用电特性，因此应首先开展电动汽车充电负荷的特性分析研究工作，在明确具体指标参数的基础之上，再进一步开展区域配电网整体充电负荷的预测方法论证工作。5.3 电动汽车充电负荷特性分析一般来说，研究电力用户的负荷特性，主要从负荷的发生时刻及负荷的持续时间两个层面进行分析，相较于传统配电网用电负荷而言，电动汽车的移动属性在一定程度上增加了负荷特性分析的复杂程度。5.3.1 各类电动汽车充电行为特征分析不同类型电动汽车，其充电行为也存在这一定的差异，为了研究电动汽车充电负荷的特性情况，有必要对各类电动汽车的充电行为特征进行分析。结合国内外诸多相关研究结论可知，电动汽车根据其车辆类型、使145、用用途、行驶方式等因素，可大致划分为六种类型，分别为私人乘用车辆、公共交通车辆、出租运营车辆、专用作业车辆、物流运输车辆以及通勤车辆；根据本次任丘市的电动汽车数据信息可知，现状地区电动汽车类型主要分为私人乘用车、公共交通车辆两种类型，类型较为单一。参照其他发达水平城市来看，随着社会服务的发展、经济水平的提高，电动出租运营车辆及电动专用作业车辆也将大规模出现，所以在下面研究任丘市各类型电动汽车的充电行为时，不单单只分析当前任丘市仅有的电动私人乘用车和公共交通车辆两种类型，还要结合其他电动汽车推广走在前列的发达城市，分析电动出租运营车辆及专用作业车辆的充电行为特征。各类车辆的具体充电行为特征如下所146、述：1.私人乘用车辆私人乘用车辆的行驶行为与车主的行动轨迹高度吻合，其行驶目的以抵达工作、学习、娱乐、购物、用餐目的地及返程为主，且行驶时段较为规律，工作日以早7:0010:00、晚16:0022:00为主，而节假日则主要分布在8:0023:00时段。一般情况下私家车的单次出行距离均相对较短，现有电动汽车电池容量在完全充满的情况下，能够满足私家车在一天内的使用需求，其单日充电频率一般等于或小于1次，充电方式以车主居所的慢充充电桩为主。2.公共交通车辆公交车是现阶段任丘市地上公共交通网络的主要交通工具之一，其行驶路线及行驶里程具有相对固定的特点，但公交车在6:0022:00时段内处于持续运营的状147、态，因此其总的行驶里程较长，单日内需通过2次及以上的充电行为才能满足整日的运营需求。以任丘市公交车的实际运营情况来看，一般夜间充电一次，经过上午的行驶运营之后，午间或午后再充电12次，充电方式以快速充电为主。3.出租车出租车同样具有单日内多次充电的行为特征，以现状任丘市的出租车运营情况来看，一辆出租车一般有2位司机分时段运营，其运营时间接近24h，在此期间出租车几乎始终处于行驶状态，且行驶路线及目的地均具有明显的随机性。通过研究过程中对任丘市出租车的实际调研情况可知，车辆一天内至少要保证2次快速充电才能满足实际的运营要求。4.专用作业车辆纯电动专用作业车辆主要为环卫清洁车辆、物流运输车辆，其中148、环卫清洁车型除去行驶用能外，作业用能也全部由动力电池提供，虽然电池容量较大，但在作业情况下的续航里程相对较短，由于环卫清洁车的作业范围及运行次数相对固定，因此一般情况下单次充电能够满足整日的运行需求，充电方式以快速充电为主；物流运输车与出租车在行驶行为方面具较强的相似性，行驶里程长、行驶路线随机性强的特点十分突出，为了满足运营需求，纯电动物流车也需要2次至多次快速充电行为才能满足整天的行驶需求。图5-3 现状各类电动汽车充电行为特征分析5.3.2 影响电动汽车充电负荷特性的主要因素分析由前文可知，电动汽车充电设施的负荷特性是由多重影响因素综合作用的，但通过梳理总结，可将各类因素归纳为两个方向，149、即电动汽车的类型及电动汽车的充电方式，具体来说：电动汽车的类型影响了充电负荷的发生时刻。电动汽车在其使用用途、起止地点、行驶里程、使用频率、运行工况等多个方面均具有极强的随机性，由此导致每一辆电动汽车的充电需求都各不相同，但通过聚类分析，将所有电动汽车以车辆类型作为研究维度时，同类电动汽车的充电行为表现出了明显的相似性及规律性，因此在分析电动汽车充电负荷的发生时刻时，可以将电动汽车车辆类型作为研究切入点。而电动汽车的充电方式则反映了整个充电负荷的持续时间，以市面主要品牌电动汽车的实际充电时长来看，快充方式的充电持续时间在0.51h之间，而慢充方式的充电时长主要集中在410h之间，因此在研究电动150、汽车充电负荷特性时，充电方式也是影响负荷特性曲线变化的一项重要因素。表5-1 国内主要品牌电动汽车充电时间序号品牌及车型电池容量（kWh）慢充时长（h）快充时长（h）续航里程（km）1特斯拉中国-Model 3551014682特斯拉中国-Model Y76.81015943比亚迪-秦PLUS57-0.55004比亚迪-唐新能源86.4-0.55055比亚迪-汉76.9-0.426056吉利-帝豪新能源52.790.54217北汽新能源EU550.890.54168北汽新能源EU760.23100.54519广汽埃安-AION S58.8100.7846010上汽大众-ID.4 X83.412151、.50.6755511一汽大众-ID.4 CROZZ84.8-0.555012小鹏汽车G357.54.30.6346013小鹏汽车P780.96.50.5267014蔚来ES610014.5160015蔚来EC6100150.960516上汽通用五菱-宏光MINIEV13.89-17017长城汽车-欧拉黑猫3310.50.535118长城汽车-欧拉白猫34-0.6736019长安汽车-奔奔E-Star32.28.350.530120零跑汽车-零跑T03386.50.640321比亚迪-比亚迪e243.2-0.540122吉利-帝豪Gse53.16.60.540023江淮汽车-江淮iEV735.152、2120.7532024北汽新能源EC330.6690.630125上汽-科莱威CLEVER29.135.5-30226江汽集团-思皓E10X30.2-0.730227奇瑞新能源-小蚂蚁30.770.5301综上所述，虽然在电动汽车的实际应用过程中有诸多因素影响着充电行为的发生，但归纳总结来看，其充电负荷的特性变化还是具有明显的规律可寻的，当以汽车类型及其充电方式作为分析维度时，能够较为直观的反应一类车型的整体充电负荷特性情况。5.3.3 任丘市电动汽车充电负荷特性分析为了更加清晰、直观的论述任丘市电动汽车充电负荷的特性情况，本节内容将以任丘市现状充电负荷的实际发生数据作为依据，同时结合其他国153、内发达地区充电负荷的实际调研情况，在大规模数据统计、汇总的基础之上，对不同类型电动汽车的充电负荷特性进行研究。需要说明的是：第一，通过对国家发展战略解读可知，至2025年新能源汽车销量占比将达到20%，再结合任丘市现阶段电动汽车发展规模，至2020年任丘市的新能源汽车保有量已超过417辆，因此从电动汽车的保有量水平来看，实际采集的充电负荷数据已经具备了较强的代表性，能够较为真实的反映电动汽车在任丘市规模化推广后的充电情况；第二，插电混合式电动汽车虽然在汽车动力总成方面与纯电动汽车有明显的区别，但结合国内在售的主流车型来看，其电池容量及续航里程则明显小于纯电动汽车，以比亚迪秦车型为例，其纯电动车154、型（EV500）的电池容量为57kWh，标称续航里程为500km，而同款车型的插电混合式版本（1.5L）电池容量为18.32kWh，在纯电动运行模式下的续航里程仅为120km，因此其充电频率并未与纯电动汽车产生明显的区别，且考虑到插电混合式电动汽车多以私家车为主，其充电行为特征与纯电动私家车具有高度的相似性，因此两者在充电过程中对区域配电网负荷特性的影响可认为是相同的。本次研究充分采集了任丘市电动汽车充电设施的负荷数据，以期通过对大量实测数据的分析明确各类车型的充电负荷特性。数据的采集过程运用电力用户用电信息采集系统，挑选任丘市8个充电站，32台专用充电变压器进行了大数据分析，充分掌握了多个集155、中式充电站、充电桩专用配电变压器的负荷运行数据，为本次专项研究工作的开展提供了强有力的数据支撑。具体来说，本次调研的典型充电设施专用配电变压器明细（节选）如下表所示。表5-2 任丘市电动汽车充电设施专用配电网变压器调研情况（国网运营用户节选）序号充电站名称用户编号容量（kVA）1大广高速任丘服务区（大庆方向）07327718654802大广高速任丘服务区（广州方向）07327719794803河北省沧州市任丘市京开道植物园停车场07343942284804河北省沧州市任丘市泰山北道石化公园停车场07343921504805河北省沧州市任丘市泰山南道雁翎公园停车场07354150544806任丘156、市公共交通运输有限公司（开发区）063135827712607任丘市公共交通运输有限公司（太平庄）069605597916008任丘市公共交通运输有限公司（西环）06632812641000本此研究在充电设施调研对象的选择方面，充分考虑了充电设施主要的充电车辆类型，通过对充电设施专用变压器负荷特性情况进行分析，即可充分反映该充电站所对应电动汽车类型在规模化应用情况下的充电负荷特性。此种方法虽然无法反映单一电动汽车的充电情况，但结合负荷预测方法优化的研究目的，同一类车型规模性充电负荷的特性情况更加利于电动汽车整体充电负荷的预测，在实际研究过程中更加具有支撑作用及应用价值。在难以全面分析各类因素对157、充电负荷特性的影响时，以充电设施作为研究切入点，通过分析其专用配电变压器运行情况的方式，能够有效简化问题的复杂程度，且其分析结果能够真实的反应任丘市电动汽车的充电行为特征及充电负荷特性。任丘市地处华北地区，且冬季气候寒冷，考虑到电动汽车电池续航受外部温度影响将会出现缩水的现象，在此前提下冬季电动汽车充电频率会有所提升，因此本次研究调研各类电动汽车2020年1月2021年5月负荷变化情况的基础之上，重点对各充电站选取的典型工作日、休息日以及节假日的充电负荷特性情况进行说明。由于集中式充电站的规模不同，各类典型充电负荷的取样数据也各不相同，因此为了直观反映各类车型充电曲线的特性情况，为各车型间充电158、特性横向比较及后续研究奠定基础，本次研究对不同负荷水平的电动汽车充电曲线进行了归一化处理，因此下述各图中的负荷水平仅表示负荷变化程度，不代表典型充电曲线的具体负荷数值。另外需要说明的是，考虑到未来电动汽车会根据功能类别有更为详细的划分，而本次研究能够采集的充电负荷数据仅以私家车及公交类车型为主，因此为了支撑规划年各类电动汽车充电负荷的分析预测，本次研究在调研任丘市充电负荷数据的基础之上，进一步借鉴了北京、天津、深圳等国内电动汽车发展水平较高城市典型充电站负荷特性数据的分析结论，以此为后续研究工作开展提供数据支撑。1.任丘市典型充电站负荷特性分析（1）私家车典型充电负荷特性分析本次研究对任丘市居159、民小区周边的集中式充电站专用配电变压器运行负荷情况进行了详细的统计分析，在去除检修、施工等影响下的异常数据后，以石化公园充电站、雁翎公园充电站、植物园充电站、高速-八里屯泰山道充电站、高速-西八方村充电站作为典型代表，其具体充电负荷特性曲线如下图所示。图5-4 任丘市居民小区集中式充电站负荷特性典型曲线（工作日）图5-5 任丘市居民小区集中式充电站负荷特性典型曲线（周末）图5-6 任丘市居民小区集中式充电站负荷特性典型曲线（节假日）通过对上述曲线进行分析可以看出，其充电负荷的变化情况与私家车实际的出行习惯具有较大的出入，其主要原因在于现状任丘市电动私家车的充电方式以居住场所慢速充电为主，兼顾有160、日间公共充电设施充电方式，调研的典型充电设施位于城市公共场及高速公路休息区，实际参与充电的车辆类型则主要以私家车类型为主。其中高速-八里屯泰山道站负荷特性曲线比较明显，第一次充电集中在上午8时到晚17时，其中正午13时为充电负荷峰值期；第二次充电集中在夜间22时到凌晨3时，其中夜间22时为电量负荷峰值期，其余四站的负荷特性曲线规律性较小，存在无序充电的现象。考虑到现阶段任丘市电动私家车的充电负荷数据很难被直接监测，亦很难从其他充电负荷数据中进行单独剥离，因此为了满足分析需求，本文直接引用已经过研究确认并获得公众认可的研究结论作为电动私家车充电负荷特性的分析依据，其具体情况如下图所示。图5-7 161、任丘市电动私家车充电负荷特性典型曲线从私家车充电负荷特性的典型曲线可以看出，电动汽车的充电特征与车辆的行驶习惯有着密切的联系，一天中的充电负荷高峰主要集中在车辆返回住所且长时间停泊的时段，即晚18时至次日清晨6时许，这期间随着返回住所车辆的增多，充电负荷也开始逐步攀升，至23时到次日凌晨1时许这一时段，私家车充电负荷达到高峰。（2）公交车典型充电负荷特性分析本次研究对任丘市公共交通运输有限公-开发区充电站、太平庄充电站、西环充电站的充电负荷情况进行了调研分析，通过数据整理，在去除施工、检修、投运时间不足等不合格数据后，最终确定任丘市纯电动公交车充电负荷曲线如下图所示。图5-8 任丘市纯电动公交162、车充电负荷特性典型曲线（工作日）图5-9 任丘市纯电动公交车充电负荷特性典型曲线（周末）图5-10 任丘市纯电动公交车充电负荷特性典型曲线（节假日）由上图可以看出，纯电动公交车在工作日、休息日、节假日的充电行为较为相似，一天出现两次充电峰值，其中第一次充电集中在夜间22时至清晨3时时段，第二个充电负荷发生时段出现在上午10时时至晚15时之间，其中正午13时为充电负荷峰值期。电动公交车充电行为的发生与其运营高峰期有较为密切的关系，当早高峰时段开始后，由于公交车发车班次增加，留站车辆减少，因此充电负荷有所下降，至晚高峰时段，再次出现充电负荷下降情况；而早晚高峰之前及之后的时段，为了保证高峰时段的用163、车需求，均会出现明显的集中充电行为，因此充电负荷再次升高。2.典型城市各类车型充电负荷特性分析受限于现有调研数据所对应的电动汽车类型，为了支撑任丘市规划年充电负荷预测工作的开展，本次研究借鉴了北京、天津、深圳等已规模化推广电动汽车城市的典型充电负荷特性分析结论，具体说明如下。（1）出租车典型充电负荷特性分析深圳是目前国内纯电动出租车保有量水平最高的城市，结合其专项研究成果可确定典型纯电动出租车充电负荷特性曲线如下图所示。图5-11 典型地区纯电动出租车充电负荷特性典型曲线（工作日）图5-12 典型地区纯电动出租车充电负荷特性典型曲线（周末）由上述曲线图可以看出，出租车充电行为的发生主要集中在四164、个阶段，分别为清晨5时至7时，中午11时至15时，下午16时至傍晚18时，以及夜间22时至次日凌晨2时，其充电行为与出租车的运行习惯及运营时段关联密切。（2）物流车典型充电负荷特性分析物流车是现阶段各城市电动汽车推广的主要示范对象，北京、天津、深圳等城市均已实现了纯电动物流车的高度普及。通过广泛分析研究可以确定，物流车在运营特点及运行特性上与出租车具有一定的相似性，其充电行为的发生与自身运营情况密切关联，物流配送一般集中在快件分拣之后的上午及夜间，而物流车的充电行为则主要集中在配送工作开展之前，其具体充电行为特性如下图所示。图5-13 典型地区纯电动物流车充电负荷特性典型曲线（工作日）图5-1165、4 典型地区纯电动物流车充电负荷特性典型曲线（周末）物流车充电负荷主要发生在清晨4时至7时以及傍晚17时至19时两个时段，在中午11时至14时这一时段，也有一定的充电负荷发生。从曲线整体变化情况来看，物流车充电负荷的峰值发生时刻与出租车同时段的负荷特性基本吻合，区别在于，物流车的运营时间及充电需求小于出租车，因此物流车一天内只有两个充电负荷高峰，且主要集中在一天中车辆开始运营之前，及车辆停止运营之后。3.其他类型车辆典型充电负荷特性分析在前文已描述的私家车、公交车、专用车、出租车及物流车的基础之上，结合任丘市电动汽车发展规划可知，规划年期间任丘市电动汽车类型还将包含有公务车及租赁车两种车型。其166、中公务车多采用机关单位自有充电桩或公共充电站的方式充电，而租赁车则以公共充电桩充电为主，上述两种充电方式均难以通过现有采集系统获取独立的充电负荷特性曲线，但基于现有电动汽车充电电池的续航里程，通过对其行驶特性的分析梳理可以判断，公务车及租赁车的充电行为与私家车较为相似，即白天出行、夜晚充电；同时进一步考虑两种车型在规划年期间的保有量水平及其充电功率不足以对任丘市整体充电负荷产生明显影响，因此本次研究将以私家车充电特性作为基础，对规划年期间公务车及租赁车的充电负荷进行分析预测。5.4 电动汽车充电负荷预测方法优化研究5.4.1 现有预测方法调研通过对现有研究成果进行归纳总结，目前较为常见的电动汽167、车充电负荷预测方法主要包含两种类型：第一类，基于蒙特卡洛模拟方法，对电动汽车的充电负荷进行模拟，之后以电动汽车保有量、车辆类型及动力用电池容量作为参数，对一定规模的电动汽车充电负荷进行预测。该种预测方法的核心在于蒙特卡洛模拟方法的应用，有多种预测方式脱胎于此，如电池SOC状体模拟、充电行为模拟等。该种预测方法的优势在于，充分考虑了影响电动汽车充电行为的多种因素，包括电动汽车的保有量情况、车辆参数、续航里程、充电行为习惯等，其预测结果能够较为全面的反应区域电动汽车的充电负荷需求；但该种预测方法的缺点在于预测参数众多，预测方法复杂，且对于电动汽车充电行为的分析一旦出现偏差，则预测结果的准确性将受到168、显著影响。从区域配电网运营管理需求的角度出发，此种预测方法在日常工作中的应用难度较大，不易于推广，且一旦某些预测参数发生变化，则整个预测过程需重新完成。图5-15 基于蒙特卡洛模拟方法的电动汽车充电负荷预测流程示意图第二类预测方法则是以大量实际数据作为基础，充分运用统计学及大数据分析方法，对预测充电负荷的关键参数进行研究。此种预测方法的特点在于能够从大量真实数据的统计分析过程中摸索出某种不确定行为的发生概率，从而为预测工作提供理论支撑。运用此种预测方法能够有效规避繁琐的预测过程，仅对直接参与预测的参数进行研究即可，但缺点在于整个研究过程需要大量实际数据的支撑，样本数据的真实度及规模量都将对预测169、结果产生影响，且研究过程中数据统计分析的工作量较为繁重。通过对上述两种方法进行分析总结可知，运用蒙特卡洛不确定性因素模拟技术的预测方法，主要应用于电动汽车发展的初期，此时电动汽车保有量及其充电行为均未形成规模，尚未形成具有参考或研究价值的真实数据，从提前布局、开展战略性研究的角度出发，运用此种方法将不确定性因素模拟为已知的预测边界条件，能够从宏观层面对电动汽车发展的态势及影响程度进行预测，为相关工作的决策及部署提供可量化的参考依据；而从配电网日常运营管理、应用的角度出发，运用统计学方法所确定的负荷预测参数则具有更为明显的易用性，及可推广性，能够有效应对电动汽车的规模化发展需求，为充换电设施布局170、规划提供支撑，进一步提升区域配电网的运营管理及供电服务水平。综上所述，结合任丘市现状电动汽车发展规模，以及大量充电设施实测数据的支撑，本次专项研究工作将采用大数据分析及统计学研究方法，对影响电动汽车负荷预测结果的重要指标进行研究论证，并最终对任丘市电动汽车充电负荷预测方法进行优化研究。5.4.2 电动汽车充电负荷总量预测方法研究大量研究表明，当参与充电行为的电动汽车样本达到足够规模时，其充电负荷总量随时间变化的情况与一段高斯分布曲线或多段高斯曲线叠加的结果高度相似，其曲线拟合过程满足如下高斯分布概率密度函数方程：f(x)n=a1exp(-xb1c12)+a2exp(-xb2c22)+anexp171、(-xbncn2)基于这一研究成果，本次研究将以前文各类车型典型充电负荷特性曲线为依据，通过高斯曲线模拟，确定任丘市配电网各类电动汽车具有时序特征的总体充电负荷规律。其具体情况如下文详述。1.私家车充电负荷高斯分布曲线模拟电动私家车充电习惯以夜间充电、一日一充为主，其充电负荷可依据整点时刻离散为24个分段，假设每段负荷值恒定，其高斯分布曲线拟合结果如下图所示。图5-16 任丘市电动私家车充电负荷高斯分布曲线模拟对拟合方程进行求解，能够得到24时刻充电负荷发生的分布概率，通过对解值做适当修正，确定其具体结果如下表所示。表5-3 任丘市电动私家车24时刻充电概率统计表时刻0时1时2时3时4时5时6172、时7时8时9时10时11时概率0.160.120.080.050.030.020.010.010.010.010.010.02时刻12时13时14时15时16时17时18时19时20时21时22时23时概率0.040.030.030.010.010.010.020.040.080.120.150.18从方程求解结果中可以看出，任丘市电动私家车最大充电概率发生在23时，其发生概率为0.18，其余时段按高斯曲线分布情况，概率值逐渐降低。2.公交车充电负荷高斯分布曲线模拟纯电动公交车为满足运营需求，通常采用“一日两充”的方式为动力电池供电，其充电时段与运营高峰期有较为密切的联系，充电行为主要集中在正173、午11时至13时和夜间21时至转天凌晨2时，依照其充电负荷曲线按照24个时刻分段离散，拟合后的高斯分布曲线结果如下图所示。图5-17 任丘市纯电动公交车充电负荷高斯分布曲线模拟对拟合曲线进行求解，能够得到24时刻充电负荷发生的分布概率，通过对解值做适当修正，确定其具体结果如下表所示。表5-4 任丘市纯电动公交车24时刻充电概率统计表时刻0时1时2时3时4时5时6时7时8时9时10时11时概率0.100.090.060.010.010.010.010.020.030.030.050.09时刻12时13时14时15时16时17时18时19时20时21时22时23时概率0.100.100.090.0174、70.050.020.010.010.010.010.120.11从拟合求解结果来看，任丘市纯电动公交车的充电发生概率最大值发生在午间12时，概率为0.1，此时刻之前及之后的概率都呈下降趋势，至傍晚17时后，充电行为发生概率提升，至夜间22时再次达到0.12这一水平。3.出租车充电负荷高斯分布曲线模拟结合电动出租车实际运营情况，为满足其行驶需求，一般采用“一日多充”的方式为动力用电池供电，结合充电负荷特性情况来看，电动出租车的充电负荷高峰分布在一天中的4个时段，按照24个时刻分段离散，其高斯分布曲线拟合结果如下图所示。图5-18 任丘市电动出租车充电负荷高斯分布曲线模拟对拟合曲线进行求解，能够175、得到24时刻充电负荷发生的分布概率，通过对解值做适当修正，确定其具体结果如下表所示。表5-5 任丘市电动出租车24时刻充电概率统计表时刻0时1时2时3时4时5时6时7时8时9时10时11时概率0.080.180.080.040.060.120.210.120.020.010.010.14时刻12时13时14时15时16时17时18时19时20时21时22时23时概率0.290.280.10.010.110.220.180.040.020.020.030.13从拟合求解结果可以看出，任丘市电动出租车充电发生概率的最大值发生在正午12时，概率水平为0.29，其余大概率时刻依次为中午13时0.28，176、傍晚17时0.22，清晨6时0.21以及凌晨1时0.18。4.物流车充电负荷高斯分布曲线模拟物流车的运营情况与出租车具有相似性，需通过“一日两充”方式满足运营需求，对其一天24时刻的实测负荷发生情况进行高斯分布曲线拟合，具体情况如下图所示。图5-19 任丘市电动物流车充电负荷高斯分布曲线模拟对拟合曲线进行求解，能够得到电动物流车24时刻充电负荷发生的分布概率，通过对解值做适当修正，确定其具体结果如下表所示。表5-6 任丘市电动物流车24时刻充电概率统计表时刻0时1时2时3时4时5时6时7时8时9时10时11时概率0.010.020.030.070.120.140.120.070.030.010177、.020.04时刻12时13时14时15时16时17时18时19时20时21时22时23时概率0.060.040.020.040.090.110.090.040.030.020.010.03任丘市纯电动物流车的充电行为最大概率发生时刻为清晨5时，概率值为0.14，之后经过白天的运营，至傍晚17时达到第二大发生概率时刻，其概率值为0.11。5.环卫车、公务车、租赁车充电负荷高斯分布曲线模拟如前文所述，在未能收集到环卫车、公务车、租赁车充电相关资料的情况下，考虑其充电行为与私家车的高度相似性，故本次研究将采用私家车的高斯分布曲线模拟结果作为上述类型电动汽车充电负荷分析的支撑依据，其具体24时刻概率178、分布情况如下表所示。表5-7 任丘市电动环卫车、公务车、租赁车24时刻充电概率统计表时刻0时1时2时3时4时5时6时7时8时9时10时11时概率0.160.120.080.050.030.020.010.010.010.010.010.01时刻12时13时14时15时16时17时18时19时20时21时22时23时概率0.020.030.020.010.010.010.020.040.080.120.150.18综上所述，通过对任丘市各类电动汽车充电行为的发生情况进行高斯分布曲线拟合，能够得到一天24时刻各类电动汽车充电行为的发生概率，这一研究结果是电动汽车各类影响因素综合作用后充电行为的直观179、体现，能够直接应用于任丘市电动汽车充电负荷总量预测工作；且在区域峰平谷电价、电动汽车动力用电池等重要边界条件不发生变化的情况下，该研究结果可作为预测常数应用于各个年份及地区的充电负荷预测工作，换言之，即用户充电行为不发生明显改变的情况下，此种预测方法的变量仅仅是汽车保有量的增加而已。现确定任丘市电动汽车24时刻充电负荷预测公式如下所示：Pi=j=1nijNjpj其中：j电动汽车的种类；Pi第i时刻各类电动汽车充电总负荷；aij第j种电动汽车在第i时刻充电负荷的发生概率；Nj第j种电动汽车的总保有量；pj第j种电动汽车的充电功率。本次任丘市电动汽车保有量预测将考虑任丘市电动汽车近期实际增长情况和180、国家最新相关政策要求，根据不同类型电动汽车对应充电桩功率，确定至2025年任丘市各类电动汽车保有量及充电负荷情况。任丘市电动汽车保有量预测结合国家颁布的新能源汽车产业发展规划（20212035年）内容，并考虑任丘市电动汽车20162020年实际增长情况，推荐中方案为本次预测结果，至2025年任丘市电动汽车将达到13001辆。表5-8 任丘市2025年电动汽车保有量预测及充电桩功率参数电动车类型2025年任丘市各方案电动汽车分类型保有量预测充电桩功率（kW）低方案-汽车保有量（辆）中方案-汽车保有量（辆）高方案-汽车保有量（辆）私家车53251134117377慢充3.5/快充42公交车3004181、50600100出租车30055080060专用车（物流、环卫等）10028040084公务车10018030060租赁车10020030042合计62251300119777-注：私家车7:0016:00充电考虑采用快充方式根据前文对不同类型电动汽车用电行为分析，再结合任丘市电动汽车保有量预测结果，可以模拟出任丘市典型日电动汽车充电负荷情况，具体结果见下表。表5-9 任丘市2025年各类型电动汽车24时刻充电负荷预测结果将各类电动汽车同时刻充电负荷进行叠加，确定至2025年典型日电动汽车充电负荷变化情况如下图所示。图5-20 任丘市2025年典型日24时刻电动汽车充电负荷示意图综上所述，任丘182、市2025年电动汽车充电总负荷预计达到34.65MW，该负荷出现在午间12时，其中私家车充电负荷最高达到19.05MW，其次出租车充电负荷为9.57MW，公交车充电负荷为4.5MW，上述三种车型充电负荷占充电总负荷的95.59%。至此，任丘市电动汽车充电负荷总量预测方法已研究确定，其具体预测流程如下图所示。图5-21 任丘市电动汽车24时刻充电负荷总量预测方法流程图该预测方法将复杂的电动汽车充电行为及诸多影响因素总结为反应充电负荷发生概率的参数指标，在影响电动汽车充电行为的边界条件未发生变化的情况下，该方法能够广泛应用于任丘市常规配电网规划及电动汽车专项研究工作中，具有良好的预测准确性及易用性183、，能够为电动汽车相关建设工作的开展提供清晰明确的量化支撑依据。5.4.3 电动汽车充电负荷对任丘市电网负荷总量的影响在确定任丘市电动汽车24时刻充电负荷预测方法的基础之上，将其与地区2025年负荷预测结果相结合，即可确定任丘市在电动汽车规模化发展背景下的2025年负荷预测结果，其具体说明如下。根据任丘市“十四五”配电网规划成果可知，至2025年任丘市全社会最大负荷预测将达到811.34MW，具体预测结果如下表所示。表5-10 任丘市“十四五”全社会负荷需求预测表区域类别2020年2021年2022年2023年2024年2025年“十四五”年均增长率（%）任丘市负荷（MW）667.23667.0184、4688.3728.174769.19811.343.99 根据任丘市“十四五”期间负荷预测结果，再结合电动汽车充电负荷，最终确定任丘市至2025年地区全社会负荷为845.99MW，电动汽车充电负荷占比4.1%。表5-11 任丘市“十四五”全社会电力电量需求预测表所属区域内容类别2025年任丘市“十四五”负荷预测结果（MW）811.34电动汽车负荷（MW）34.65叠加电动汽车负荷合计（MW）845.995.5 电动汽车总量负荷预测方法优化研究总结本次专项研究提出了基于统计学方法的电动汽车总量负荷预测方法，为任丘市充换电设施规划工作的开展提供了具有高度可操作性及适用性的负荷预测手段，能够有效提185、升电动汽车规模化发展背景下充换电设施规划布局成果的指导意义及决策支撑作用。具体来说本章节研究的主要亮点及成果可总结为如下五个方面：第一，充分调研分析任丘市现状电动汽车充电负荷的实际数据，有效提升研究结论的真实性及适用性。第二，对各类型电动汽车的充电负荷特性进行了分析总结，为电动汽车充电负荷预测及其他专项研究工作的开展提供了支撑依据。第三，研究确定了任丘市各类电动汽车不同时刻充电负荷的发生概率，使得充电负荷预测结果既能反映负荷的总量水平，又能反应充电负荷的特性变化情况。第四，构建形成了适用于任丘市配电网运营负荷管理的电动汽车充电负荷预测流程，为充换电设施布局规划及配电网投资决策提供了详实的量化支186、撑依据。第五，明确了具有时间特性的电动汽车充电负荷对任丘市电网负荷总量水平的影响，为有序充电引导工作的开展提供了决策基础。图5-22 任丘市电动汽车充电负荷预测研究结果总结在充分肯定该预测方法的同时，也应客观的认识到，本次研究所确定的部分预测参数还有进一步提升的空间，具体来说主要包含两点内容：第一，从所收集的基础研究数据来看，支撑私家车充电负荷特性研究的数据规模应进一步扩充，以此提升其充电行为研究成果的典型性水平；第二，结合国内电动汽车充电设施运营公司的经验交流成果可知，目前部分早期建设的集中式充电站存在“地多桩少”的问题，车主休息室面积过大，而充电站的土地面积并未充分利用，预计“扩桩”改造工187、作完成后，充电负荷可能进一步释放，建议届时对本次研究成果所确定的预测参数做及时修正。任丘市新能源车充换电基础设施专项规划第六章 任丘市电动汽车充换电设施规划6.1 电动汽车充换电设施规划的主要目的及研究思路对于国内外电动汽车及充换电设施的发展前景，本报告前述研究内容已进行了系统性阐述与论证，在电动汽车规模化发展的宏观背景之下，充换电设施网络的建设虽然充满挑战，但以系统化、科学化的技术方法对充换电设施建设需求进行论证，因地制宜的构建区域充换电设施规划布局方案，是能够有效提升充换电网络建设效率及投资精准度水平的。为了有效提升充换电设施规划方案的适用性及实际指导价值，本章节研究工作应实现如下四项研究188、目的。1.充分满足区域电动汽车规模化发展需求。充换电设施是支撑区域电动汽车规模化发展的重要基础，构建科学合理的充电设施布局方案，能够充分满足电动汽车在实际运行过程中的充电需求，进一步弱化电动汽车在能源补充过程中与传统燃油汽车的差异感，提升电动汽车驾乘便捷度，为电动汽车规模化推广构建基础。2.积极布局，率先抢占稀缺的充电站建设资源。电动汽车的充电需求与城市发展程度、区域人口密度等具有显著关联关系，而上述区域又普遍存在有土地资源紧张、施工建设难度大等问题，因此有必要对充电设施建设资源进行提前布局、提前谋划。3.进一步提升供电服务水平。为电动汽车提供充换电服务是供电企业完善供电服务类型、提升服务水平189、扩大品牌影响力的重点任务之一，科学合理的充电设施布局可有效提升电动汽车车主的应用感受及服务体验，便捷高效的充电服务能够进一步增加用户黏性。4.为其他增值服务发展提供支撑。构建电动汽车充换电网络是能源互联网体系建设落地的重要环节，同时通过科学合理的充电网络布局，以及广泛的充电数据积累，亦可为车联网建设、大数据价值挖掘、V2G用户资源挖潜等多种类型的增值服务发展提供基础性支撑。结合上述规划目标，确定本章节主要研究内容共分为三个部分，其具体思路如下图所示。图6-1 任丘市充换电设施规划研究思路示意图本章节主要包含三部分研究内容：首先，结合前文电动汽车充电负荷预测研究成果，以车桩比发展建设目标，或各190、类车型充电概率研究结论为依据，对任丘市2025年电动汽车发展规模下的充换电设施建设需求进行量化分析。其次，对现状已有的充换电设施布局规划方法进行调研总结，并结合任丘市充换电设施规划需求，研究论证具有区域适用性的充换电设施规划方法。最后，结合任丘市现有充电站建设情况，以不同充车型的充电需求为依据，结合供电企业的主要投资方向，对不同车型所需的充换电设施进行规划。6.2 任丘市电动汽车充换电设施建设需求分析在开展任丘市充换电设施布局规划研究之前，需首先结合2025年区域电动汽车发展水平，对充换电设施的总体建设需求进行量化分析，其具体论证过程详述如下。6.2.1 任丘市充换电设施建设标准与原则说明本报191、告第二章内容对支撑电动汽车充换电设施建设的相关政策、规划进行了详细梳理，在开展充换电设施建设需求分析之前，有必要对任丘市关于充换电设施建设的相关标准及指导意见进行梳理。结合现有调研结果可知，较为具有代表性的标准、意见主要为2020年河北省新能源汽车发展和推广应用工作要点及沧州市电动汽车充电基础设施建设奖励资金管理及发放暂行办法。新建区充电基础设施配置原则。新建住宅小区停车场建设（或预留建设安装条件）充电设施车位的比例，不低于100%，且具备充电设施接入条件的车位不低于为50%，大型公共建筑物配建停车场、社会公共停车场建设（或预留建设安装条件）充电设施车位的比例，均不低于10%；每2000辆电动192、汽车至少配套建设一座公共充（换）电站。已建区充电基础设施配置原则。行政事业单位应率先示范建设充电基础设施，充电车位数量不低于总车位数的20%；老旧居民小区应结合本小区居民数量和目前机动车保有量，按照一定比例规划配建公共充电车位，不低于全部车位数量的10%；公共领域，如商超、酒店、医院等，充电车位数量不低于总车位数的20%；公交车、环卫车、机场通勤车等定点定线运行的公共服务领域，优先在停车场站配建充电设施，按照100%比例安装充电基础设施；对于独立占地的公共充电设施项目，充电桩应不少于5个，且桩间距不大于10米，总功率不低于300千瓦。任丘市充换电设施建设需求预测工作，应充分参考上述指导意见，结193、合地区电动汽车保有量发展规模及各类车型充电行为习惯，对充电桩建设需求进行分析预测。6.2.2 任丘市充换电设施建设目标到2025年底，基本建成车桩相随、换充相济、适度超前、智能高效的充换电基础设施体系,充换电服务便利性显著提高。主要城区基本形成5公里充电服务圈，力争实现不低于50%的存量小区具备固定车位用户“应装尽装”和无固定车位用户“社会公共充电”条件,实现居民区有序慢充为主、共享快充为辅的充电服务模式；乡镇重点区域覆盖快充桩，满足新能源汽车下乡需求；国道、省道区域每50-100公里覆盖一座快充站、高速公路服务区快充站覆盖率达到100%，实现快充为主、慢充为辅的高速公路和城际公共充电网络；健194、全新能源汽车网络安全管理制度，推进省级新能源汽车充电基础设施综合服务平台应用，运营充电桩和在冀注册的新能源汽车接入率达到100%，实现车载信息系统、服务平台及关键电子部件安全检测，完善风险评估、预警监测和应急响应机制。6.2.3 基于车桩比的充换电设施建设需求分析根据国家能源局电力司与中国电动汽车充电基础设施促进联盟联合发展的20192020年度中国充电基础设施发展年度报告（以下简称年度报告）可知，近年来我国车桩比水平持续提高，已由2015年的7.84:1，提高至2019年底的3.5:1，充电桩建设总量整体提速明显。由于近年来充电市场逐渐成熟，车桩比趋于合理，同时报告中还提出，至2019年底，195、车与公共充电桩的比例提升至8.25:1这一水平。图6-2 全国车桩比平均水平（摘自年度报告）图6-3 全国车与公桩比平均水平（摘自年度报告）国网电动汽车服务有限公司副总经理阙诗丰在2020全球未来出行大会上透露，充换电设施近些年发展迅猛，但车桩配比不及预期，并提出至2021年车桩比例预计达到3:1，至2025年车桩比例计划实现2:1的建设目标。在完成车桩比分析后，从新能源汽规模及充电行为角度出发，判断公共充电桩需求的比例分析，此项指标将参考河北省石家庄市、保定市、邯郸市新能源汽车与公桩比进行确定。结合石家庄、保定市、邯郸市各类车型新能源汽车与公用充电桩比例来看，本次规划车与公用充电桩比例为5:196、1。基于上述年度报告预测，结合任丘市2025年电动汽车保有量发展水平，分析区域充换电设施建设需求如下表所示。表6-1 任丘市2025年基于车桩比的充换电设施建设需求预测表序号电动车类型充电方式2025年电动汽车保有量（辆）1私家车私桩充电为主，会使用公用充电方式113412公交车专用充电设施4503出租车公用充电设施5504专用车（物流、环卫等）公用充电设施2805公务车公用充电设施1806租赁车公用充电设施200合计130012025年充电桩建设需求预测（车桩比2:1）6500台2025年公共充电桩建设需求预测（车与公桩比5:1）498台注：1.“车与公桩比”将根据公共充电桩使用车辆进行统计197、，公交车为专用充电设施，私家车根据用电行为会使用公共充电设施，出租车、公务车、专用车、租赁车使用公共充电设施为主。2.私家车电动车以私桩充电为主，公用充电为辅的方式，故本次预测公用充电桩规模按照私家电动车辆1015%进行测算。通过分析可知，以车桩比水平作为分析依据，预计至2025年任丘市共需建设充电桩6500台，其中公用充电桩498台；考虑现状任丘市已建成97台充电桩，至2025年任丘市新建公用充电桩不少于401台充电桩。6.2.4 基于电动汽车充电概率的充换电设施建设需求分析本报告第五章内容以任丘市电动汽车充电特性作为分析依据，采用高斯分布概率密度函数对各类电动汽车24时刻的充电负荷概率进行198、了量化研究，并进一步通过充电负荷预测方法优化研究，实现了2025年各类型电动汽车的24时刻充电负荷水平预测。基于这一研究成果，同样采用充电概率的分析思路，以各类车型在不同时段的充电负荷水平作为计算依据，可量化分析各时刻各类车型所需的充电桩台数，其具体分析结果如下表所示。表6-2 任丘市2025年基于电动汽车充电概率的充换电设施建设需求预测表注：私家车7:0016:00充电考虑采用快充方式20172018年度中国充电基础设施发展年度报告中曾指出，根据全国充电桩使用情况分析可知，各设备运营商的充电桩实际使用率仅为15%，考虑至2025年时经过电动汽车保有量的进一步增长，以及相关政策的有序引导及充电199、设施的合理布局，充电桩使用率水平可提升至30%。与此同时，进一步结合各类电动汽车的实际充电行为可知，公交类车型主要通过公交公司建设的专用充电桩充电，环卫车等特种作业车辆同样采用相关单位建设的专用充电桩充电，而私家车在7:0016:00时的充电行为考虑采用公共快充桩充电，则实际应用公共充电桩满足日常充电需求的车型主要以出租车、物流车、公务车及租赁类车型为主，兼顾有部分白天时段采用公共快充桩充电的私家车。公务车虽然也可能采用机关单位自行建设的专用充电桩充电，但考虑其保有量占比水平较低，且机关单位建设公务车专用充电桩的概率难以推算，因此实际分析过程中按全部公务车均采用公共桩充电对其需求进行测算。综上200、所述，在考虑任丘市各类电动汽车的充电概率及其实际充电行为习惯的基础之上，通过分析预测可以确定，预计至2025年任丘市共需建设公共充电桩716台。6.2.5 任丘市电动汽车充换电设施建设需求分析总结上文分别基于车桩比及电动汽车充电概率两种依据作为边界条件，对任丘市2025年的电动汽车充电设施建设需求进行了分析预测，其中基于车桩比的公共充电桩建设需求不少于401台，基于充电概率的公共充电桩建设需求不少于716台。从两种预测方法的适用性水平来看，基于充电概率的预测方法充分考虑了各类电动汽车车型的实际充电习惯，其预测结果与任丘市充换电设施的实际建设需求较为契合，此种预测方法充分考虑了充换电设施建设的经201、济性水平，将充电行为的时间分布特性纳入预测过程，其预测结果较为科学合理。基于车桩比的预测方法以电动汽车保有量作为依据，按照固定比例对充电桩建设需求进行推算，整个预测过程高效便捷，且能够更好地与国家、地区充电设施相关政策结合。根据前文分析国内充电设施建设正在进入快速发展期，提前做好基础配套设施建设，适度超前且科学合理的建设充电设施，将会是“十四五”期间推广电动汽车发展的重要影响因素。因此综上所述，本次研究将采用基于车桩比的公共充电桩建设需求预测结果，以支撑后续任丘市充换电设施布局规划工作的开展，即至2025年任丘市共需建设公共充电桩498台，考虑现状任丘市已建成97台公用充电桩，至2025年任丘202、市新建公用充电桩不少于401台充电桩。6.3 电动汽车充换电设施规划方法研究6.3.1 现有电动汽车充电设施布局规划方法调研通过对现有研究成果调研总结可知，现阶段较为典型的城市电动汽车充电设施规划方法包括考虑交通网络流量的电动汽车充电站规划方法、考虑不同类型充电需求的城市内电动汽车充电设施综合规划方法、考虑车流信息与配电网络容量约束的充电站规划方法等，上述方法的提出与应用为区域电动汽车充电设施规划方案编制提供了有力的基础理论支撑，显著提升了规划方案编制成果的科学性及适用性水平。各类方法主要内容简述如下。1.考虑交通网络流量的电动汽车充电站规划方法该方法由浙江大学王辉等人提出，其核心内容是将分布203、式电源选址思想借鉴至充电设施规划研究中，同时融合电力设施规划方法与城市交通服务设施选址理论，综合考虑充电站的两方面属性，建立考虑交通网络流量的充电站多目标规划模型，并采用数据包络分析（date envelopment analysis，DEA）方法确定各个目标的权重，最终将多目标规划问题转化为单目标问题，应用改进的二进制粒子群优化（binary particle swarm optimization，BPSO）算法求解该单目标优化模型，并最终在33节点配电系统和25节点交通网络模型中对分析模型及方法进行应用说明。图6-4 配电系统和交通网络重合示意图（摘自该方法介绍论文）此种方法综合考虑了充电204、站作为城市交通公共服务设施和基本用电设施两方面的属性，通过建立充电站多目标规划模型，并将多目标优化问题转化为单目标问题求解的方式，实现了电动汽车充换电设施规划方案的编制。但该方法的提出人亦明确指出，此研究设定了车辆沿最短路径前往目的地的边界条件，但在实际驾乘过程中电动汽车车主未必能够准确识别最短路径，或最短路径因交通阻塞、施工等原因无法通行，因此如何适当考虑上述因素在规划模型中的影响是此方法需进一步提升优化的方向。2.考虑不同类型充电需求的城市内电动汽车充电设施综合规划方法该方法由清华大学贾龙等人提出，其具体方法是在规划充电设施时考虑并定量分析不同类型充电设施间的相互影响，建立同时考虑充电站和205、充电桩规划的统一模型；之后通过预测不同年份的电动汽车保有量，结合电动汽车行驶统计数据，计算电动汽车总充电需求；再次根据不同车型的充电行为和行驶特点，以抽象化处理后的城市路网结构为基础，确定路网中充电需求的分布情况；最终通过构建涵盖总投资成本、运维成本、购电成本和充电站用户成本的规划模型，并寻求最优解的方式获取充电设施规划方案。图6-5 城市内电动汽车充电设施规划流程图（摘自该方法介绍论文）应用此种方法可以得到合理的城市内充电设施规划方案，满足电动汽车充电需求；私家车更多选择在居民区私人充电桩进行充电，可以降低规划成本，提高规划的经济性水平。同时方法提出人亦指出，实际运行过程中路网车流量为动态行206、驶方式，充电场所的选择与车辆行驶路径、目的地、充电偏好和道路拥堵情况等因素有关，这将是该方法下一步的研究方向。3.考虑车流信息与配电网络容量约束的充电站规划方法该方法由天津大学葛少云等人提出，此方法综合考虑了路网结构、车流信息、配电网络结构和容量约束等边界条件，研究论证了路网结构、配电网络结构和容量等约束条件在充电站选址、定容和服务范围划分等方面的影响，并建立了相应的规划模型和计算方法，实现了充电站的优化规划。图6-6 充电站布局和服务范围的划分（摘自该方法介绍论文）此方法在综合考虑路网结构、配电网络结构和容量等各类约束条件的情况下，兼顾了电力公司和电动汽车用户双方的利益选择，以全社会成本最小207、化为目标对充换电设施进行了规划优选。同时方法提出人亦指出，此种方法在下一阶段还需进一步研究针对不同用户充电需求的快充电站和慢充桩配置规划，并进一步优化泊松分布参数随时间变化对分析模型的影响。6.3.2 任丘市电动汽车充换电设施布局规划方法优化研究结合上述调研成果可知，现阶段用于支撑城市电动汽车充电设施规划的方法已有丰富积累，为充换电设施布局规划工作的开展给与了充分的技术理论支撑。结合本次任丘市充电设施规划工作而言，如可在方法易用性、适用性及投资精准度方面实现进一步优化提升，则可为布局规划工作的开展提供更为优质、高效的支撑。具体来说：就易用性而言，前述方法所涉及的规划模型及计算方法均十分专业，规208、划过程涉及大量的建模、计算工作，且对于供电企业而言，交通流量数据、道路拥堵指数、车辆行驶习惯、动力电池能耗水平等基础数据的收集分析均存在明显难度；就适用性而言，上述规划方法的应用多是以假定某类约束条件作为分析前提的，如假定车辆按最短路程抵达目的地、假定行驶路程设有充电设施即可完全满足经过车辆的充电需求等，这与城市电动汽车行驶及充电行为发生的实际情况存在一定偏差；就投资精准度而言，上述规划方法多是基于车辆行驶、充电习惯、交通道路布局等变量因素而构建的，但在实际建设与使用过程中，充电桩的利用率水平往往与城市功能布局、人口密度等因素有着极为密切的关联关系，而上述规划方法在应用过程中多是对城市布局、人209、口密度等信息数据进行了简化或替代处理，其规划结果可能对充电桩利用效率产生一定影响。综上所述本次专项规划研究，可在前述各类方法的基础之上，进一步结合区域特点及电动汽车发展规模，对充换电设施布局规划方法进行优化，其具体内容说明如下。1.任丘市充换电设施规划方法研究的主要思路首先，任丘市充电设施规划方法应充分借鉴已有研究成果，如基于城市主干道的充电站布局模型，能够将规划区域按照交通网络进行划分，有效提升了空间类信息在规划过程中的应用；再如基于配电网络容量约束条件的规划方法，将充电设施规划与城市配电网供电能力进行融合，有效提升了规划方案的落地性水平。其次，任丘市充电设施规划方法的构建应当充分考虑基础数210、据的收资需求以及计算方法本身的难易程度，优化后的规划方法能够通过网络地图信息、城市总体规划资料、配电网建设运行数据以及本次研究所确定的充电概率分析成果等常规性资料，支撑规划方法的实施；同时，具体的计算过程应尽量避免复杂的数学公式及建模分析，可考虑运用成熟、易用的统计学软件，经简单操作后完成。再次，规划方法在优化过程中应充分贴合任丘市的实际发展情况以及电动汽车的真实充电行为，尽可能避免各类假定条件的设立，真实反应城市规划布局、充电设施建设资源、配电网建设情况、区域内人口流动特征等信息，有效避免各类影响因素的缺失。最后，规划方法优化研究应充分运用任丘市已有充换电设施的运行情况，以现有充电桩利用率数211、据作为支撑，参考现状充电桩布局图、充电桩利用情况等本次研究的阶段性成果，支撑2025年任丘市充电设施布局方案的优化比选，提升充电设施建设的投资精准度水平。图6-7 任丘市充换电设施规划方法研究思路示意图2.基于城市主干道路网格划分的充换电设施布局选址评价方法依据前述研究思路，结合任丘市充换电设施选址工作开展的实际情况，本次研究考虑采用“基于区域主干道路网格划分的充电设施布局选址评价方法”对充电设施的具体布局方案进行规划。从供电企业投资建设充电设施的角度出发，在各类充电桩、配套设施单位投资水平相差不大的情况下，影响总投资水平的主要因素是建设场所的购置或租赁费用，但该项投资与充电桩建设场所的具体位212、置、运营模式等多种因素相关，现有规划方法难以涵盖各种变量因素，且从积极布局充电设施网络的角度出发，本次充电设施规划方法的研究重点应当侧重于如何通过选址方案的优化来提升充电桩的利用效率及营收水平。因此具体规划过程可通过研究构建评价指标体系的方式，以量化评价结果对各个预选站址的优劣水平进行排序，为供电企业提供直观的选址参考及决策依据，供电企业可根据评价结果具有针对性的开展前期踏勘、投资成本核算、运营模式洽谈等工作，亦可在最优选址无法实现充电设施落地的情况下，再次开展次优方案的前期论证工作，由此可充分确保整个选址建设过程的合理性及高效性。综上所述，参考现有规划方法，将任丘市按照主干道路划分为若干网格213、，之后将充电设施选址对充电桩利用效率的影响作为核心评价内容，运用层次分析法构建评估指标体系，逐一对各个网格建设充电设施的优劣水平进行评价，并通过量化评价结果的横向比选，可最终确定任丘市充换电设施布局规划的具体选址方案。图6-8 任丘市基于主干道路划分的充换电设施选址网格图3.评价指标体系的建立评价指标体系构建情况说明如下。表6-3 任丘市充换电设施布局选址评价指标体系准则层子项指标子项指标简要描述区域发展水平1地理位置任丘市根据地理位置可分为核心区、核心区外围、县域等建设区域，可通过地理位置对划分网格的选址情况进行评价2主要用地性质用地性质在一定程度上反映了区域功能定位、人口流动水平、电动汽车214、充电概率、车主充电习惯等信息，可以此为依据对网格选址进行评价3区域负荷密度水平负荷密度是直观反应区域发展水平的重要指标，排除工业用电等点负荷因素后，负荷密度较高地区的城市建设水平、人口密度、经济消费能力、电动汽车充电需求概率等普遍高于负荷密度较低地区的水平4区域典型设施建设情况大型商超综合体、医院、公交场站（火车站、客运站）、公园景区、行政许可中心等区域具有明显高于其他区域的人口流动性及交通流量，通过识别域内典型设施的建设情况，可对网格选址合理性进行评价5区域建成水平根据城市总体规划升级改造计划，对不同区域建设完成度及开发完成水平进行评价，可判断区域充电设施利用水平充换电设施建设资源水平6现有215、停车场规模停车场资源是充换电设施建设的重要基础，通过对预选站址区域的停车场数量、规模进行评价，可判断该网格所选站址的合理性水平7已有充电桩数量已有充电桩的数量将对新建充电桩的利用效率产生影响，在充电行为不发生明显改变的情况下，域内已有充电桩的数量越多，则可能对新建充电桩利用效率产生的负面影响越明显8已有充电桩平均营收水平已有充电桩的平均营收水平可以反应该区域电动汽车充电行为的发生概率，同时亦可直观说明该区域充电桩的利用效率，可以此指标对所选网格的预选站址进行评价9交通通畅度电动汽车抵达充电站的交通便捷程度对充电站利用水平具有明显影响作用，抵达路程越长或拥堵可能性越高，则该充电站的利用率水平越低216、区域配电网规划年建设水平10规划年配电网结构良好的网架结构及供电可靠性水平能够充分保障充电设施的服务水平及安全可靠程度，可用该指标对网格预选站址进行评价11规划年线路平均供电负荷规划年域内配电网线路的供电能力越充裕，则意味着留给充电设施建设的可开放容量越充足，充电站建设规模及落地方案的选择性越强，可以此指标对网格预选站址进行评价图6-9 基于任丘市主干道网格划分的充换电设施布局选址评价指标体系示意图4.评价体系指标权重研究在确定评估指标体系的基础之上，采用九标度法对各项评估指标进行两两比较，从而建立判断矩阵，确定各项评价指标的权重水平。具体判断标度的定义如下表所示。表6-4 判断矩阵标度定义说217、明标度分值标度定义1两个指标相比，对充电设施利用率提升具有同等作用3两个指标相比，对充电设施利用率提升，前者比后者稍微重要5两个指标相比，对充电设施利用率提升，前者比后者明显重要7两个指标相比，对充电设施利用率提升，前者比后者强烈重要9两个指标相比，对充电设施利用率提升，前者比后者极端重要2、4、6、8上述相邻判断的中间值通过九标度法进行子项评价指标的两两比较，最终确定判断矩阵结果如下表所示。表6-5 充换电设施布局选址评价指标体系子项指标判断矩阵示意表经过一致性校验及方根法计算，最终确定各项评估指标的权重值如下表所示。表6-6 各子项指标影响权重统计表子项指标权重指标权重排序区域典型设施建设218、情况0.31061区域建成水平0.13032地理位置0.10653主要用地性质0.08464交通通畅度0.07605已有充电桩平均营收水平0.07296规划年线路平均供电负荷0.06107现有停车场规模0.04648区域负荷密度水平0.04019规划年配电网结构0.038310已有充电桩数量0.033411从排序结果可以看出，网格内典型设施建设情况、区域建成水平、充电设施预选站址的地理位置等子项指标的权重排名较为靠前。后续研究将运用上述指标权重分析结果，对任丘市基于主干道所划分网格的充电设施选址适宜度水平进行量化评价。5.各评价体系评分标准设定以各项子评估指标对充电设施利用率水平提升作用作为唯219、一判据，具体评分标准如下表所示。表6-7 任丘市充换电设施布局选址评价体系评分标准评分依据对应分值该指标对充电设施利用率水平提升的促进作用极为明显5该指标对充电设施利用率水平提升的促进作用一般3该指标对充电设施利用率水平提升几乎没有促进作用1上述相邻评分依据的中间水平2、4图6-10 任丘市充换电设施布局选址评价体系评分标准示意图上述指标的评分采用专家打分与量化评价数据相结合的方法，对具有可量化条件的指标进行归一化处理，由实际数据确定评价分值，如区域负荷密度水平、规划年线路平均供电负荷等；而对于缺乏量化依据的指标，则以评估指标对充电设施利用率水平提升的促进作用为依据，由专家打分的方式进行评分，220、如用地性质、交通通畅度、地理位置等指标。最终确定任丘市充换电设施布局选址评价体系的具体评分方法及评分标准如下表所示。表6-8 任丘市充换电设施布局选址评价体系子项指标评分方法及评分标准子项指标评分方法及评分标准1地理位置根据划分网格实际位置确定分值核心区5分；外围区域靠近核心区4分；外围区域靠近村镇中心3分；村镇中心区2分；村镇外围区域1分2主要用地性质根据划分网格实际用地性质确定分值采用专家打分方式，根据网格内实际用地性质，对充电设施利用率水平提升越明显的区域分值越高，满分5分3区域负荷密度水平依据网格2025年实际负荷密度数据，经归一化处理后确定分值指标为正向指标，负荷密度越大分值越高，满221、分5分4区域典型设施建设情况依据网格内大型医院、大型交通场站、商业区、公园景区等实际建设情况评分该指标为核增项指标，建设有一个典型设施核增1分，满分5分5区域建成水平考虑网格内用地开发强度、区域改造升级情况、现有用地性质与城市总体规划是否一致确定分值考虑网格内建成区面积占总面积比例进行打分，建成面积为020%1分，建成面积为2140%2分，建成面积为4160%3分，建成面积为6180%4分，建成面积为81100%5分6现有停车场规模依据网格内停车场实际建设情况及规划建设情况确定分值采用专家打分方式，结合网格内停车场实际情况，支撑充电设施落地可能性越高的网格，则评分越高，满分5分。其中已建有充电222、桩的停车场不计算在列，机动车道及自行车道内侧纵向排列的停车场不计算在列7已有充电桩数量依据网格内充电桩实际建设数量，经归一化处理后确定分值该指标为负向指标，已建成数量越多，则分值越低8已有充电桩平均营收水平依据网格内充电桩平均营收水平实际值，经归一化处理后确定分值指标为正向指标，营收水平越高，分值越高，满分5分9交通通畅度依据网格内实际交通通畅程度确定分值该指标为核减项指标，满分5分，网格内建有铁路核减1分，有大型河流核减1分，有区域典型设施建设核减1分（多个不重复核减）10规划年配电网结构依据网格内2025年配电网规划网架结构确定分值电缆双环网5分，电缆单环网及架空多分段多联络4分，架空单联223、络3分，电缆单辐射2分，架空单辐射1分11规划年线路平均供电负荷依据网格内2025年配电网规划线路平均供电负荷确定分值该指标为负向指标，线路平均供电负荷越大则分值越低通过对上述评价指标体系的应用，最终确定了任丘市基于主干道所划分的各个网格充电设施选址适宜度水平的量化评价结果，其具体评分结果如下所示。表6-9 任丘市基于城市主干道路网格划分的充换电设施布局选址评价结果网格编号子项指标评分结果加权后分数停车场规模评分加分建筑评分主要用地性质评分负荷密度评分规划年线路平均供电负荷评分电网结构评分地理位置评分充电桩数量评分单位充电桩营收额评分便利程度评分区域建成水平区域建成水平评分10000.05 2224、.18 215031005.001.3623000.05 2.18 213121005.001.4334000.16 1.07 115031005.001.4543104.09 1.37 24503100.001.6050000.45 0.79 24503100.000.9663000.49 1.06 21502803.891.2370000.05 2.18 21502904.441.2285400.28 0.90 21503703.332.5593000.28 0.90 23504602.781.43100000.28 0.90 21504904.441.30110000.16 0.83 2225、1504904.441.29120000.43 0.36 115031005.001.23133000.43 0.36 11502703.331.08140000.16 1.07 11504602.781.05153000.16 1.07 21504904.441.44160003.04 5.00 45500100.001.28170002.92 4.68 55500100.001.29180112.55 3.55 45314401.672.09194103.62 2.78 45504602.782.33203002.01 4.18 45503301.111.70210000.49 1.06 226、21503904.441.24221000.43 1.06 21502904.441.21233000.43 1.06 23505904.441.74240000.43 1.06 23505904.441.60254000.16 0.83 235051005.001.84263000.16 0.83 23505904.441.72270000.43 0.36 11503904.441.16280000.43 0.36 21503803.891.12293000.43 0.36 23503602.781.33300031.25 2.72 55505100.001.74314044.75 3.17227、 45505703.332.57325133.96 2.45 55504703.332.73334143.62 2.78 55315200.562.50340043.62 2.78 55505401.672.14350000.43 0.36 21505200.560.84365031.25 2.72 55505200.562.05375334.75 3.17 55505803.893.58384213.96 2.45 55505803.892.98394044.41 4.03 55505502.222.51401014.41 4.03 55505301.111.97413030.49 1.06228、 11505200.561.24425100.43 0.36 21505100.001.31435021.56 3.79 55505401.672.18445134.75 3.17 55505904.443.03454240.68 3.70 55505904.443.25464140.68 3.70 55315703.332.80475500.26 0.01 11505301.112.63485031.56 3.79 55505200.562.12494224.00 3.87 55505703.333.08503220.68 3.70 55505954.723.07513023.94 1.59229、 55505703.332.27525114.41 4.03 55505703.332.75535400.16 0.00 21503703.332.49541000.49 1.06 21505703.331.29550000.24 0.75 21503803.891.14563000.24 0.75 13504803.891.53575000.43 1.06 13505803.891.73580000.16 0.83 21505703.331.22591000.26 0.01 13503100.000.81603000.26 0.01 11505301.110.99613031.81 2.40230、 35505200.561.88620021.81 2.40 55505602.782.02633132.21 4.17 55505803.892.82640002.21 4.17 55505602.781.98650000.26 0.01 11503904.441.13660130.26 0.01 14505100.001.59673000.93 2.23 11505904.441.58683000.93 2.23 11505703.331.44690000.93 2.23 11504502.221.08700010.16 0.00 15503803.891.56713010.24 0.75231、 13504602.781.47720000.24 0.75 11504703.331.11730000.24 0.75 115051005.001.40740000.93 2.23 11505904.441.44753140.93 2.23 14505200.562.05761000.93 2.23 24505301.111.41773005.00 2.11 24505100.001.52781000.93 2.23 14504200.561.23790000.00 0.26 24505502.221.35800000.24 0.75 11504904.441.25810000.24 0.7232、5 115041005.001.32823100.93 2.23 14505200.561.71833030.93 2.23 24505854.172.16843020.93 2.23 24505200.561.60851000.00 0.26 14504200.561.07861000.00 0.26 11505703.331.19870000.93 2.23 11505904.441.44883010.93 2.23 14505854.171.95893010.93 2.23 14505100.001.41900000.00 0.26 14504100.000.95913000.00 0.233、26 11504904.441.35921000.93 2.23 11504904.441.41931000.93 2.23 11504904.441.416.任丘市充换电设施布局选址评价结果总结采用上述评价思路及评估方法，对任丘市基于主干道划分的93个充电设施预选址网格进行了量化评价，在确定各网格具体评分分值的基础之上，对整体评分结果进行聚类统计分析，其聚类分析结果如下图所示。聚类分析法是一种常见的统计学分析方法，其分析原理是将在相似基础之上收集的数据进行分析，通过衡量不同数据源间的相似性，从而将数据源分类到不同的簇中。聚类是将数据分类到不同的类或者簇中的一个过程，所以同一个簇中的对象有很大234、的相似性，而不同簇间的对象有明显的相异性，因此从统计学的观点来看，聚类分析是通过数据建模简化数据进而得到明确结论的一种方法。本次研究采用K-均值聚类分析方法，其分析原理是率先随机选取K个对象作为初始的聚类中心，然后计算每个对象与各个种子聚类中心之间的距离，把每个对象分配给距离它最近的聚类中心，而聚类中心以及分配给它们的对象就代表一个聚类；一旦全部对象都被分配完毕，每个聚类的聚类中心会根据聚类中现有的对象被重新计算；当整个聚类过程中，没有对象被重新分配给新的不同聚类时，则聚类过程停止。一般此分析过程可通过IBM公司研发的专业统计分析软件SPSS完成，该软件已在金融、医疗、教育科研领域成熟应用超过235、30年，其操作便捷性及运算效率十分突出。图6-11 任丘市充换电设施布局选址评分结果频率直方图通过聚类分析方法对任丘市充换电设施布局选址评级结果进行统计分析，其分值分布情况最终聚类为四个区间，其中分值水平处在0.741.14区间的网格共计58个，约占全部基于主干道划分网格的62.37%；分值处在1.491.84区间的网格共计17个，占比约为18.28%；分值处在2.272.57区间的网格共计12个，占比约为12.90%；而评价结果分值处在2.753.08区间的网格共计6个，占比约为6.45%。为了直观反映任丘市电动汽车充电设施布局选址的评价结果，同时为了向后续充电设施规划布局工作提供支撑依据，236、本研究以上述综合评估结果为依据，最终确定将任丘市基于主干道路划分的93个网格分为4类水平，每一类网格建设充电设施的适宜度水平详述如下。图6-12 任丘市基于主干道路划分网格的充换电设施建设适宜度分类将上述评价结果与任丘市主干道网格划分结果相结合，可直观反映规划区内各片区充电设施建设的事宜程度，这一成果为后续充换电设施布局规划方案的确定提供了重要的支撑依据。图6-13 任丘市充换电设施建设适宜度分布情况6.4 各类电动汽车充换电设施规划方案前述研究成果通过对任丘市充电设施建设适宜度的分布情况进行研究论证，为本章节充电设施具体规划方案的编制提供了重要参考依据。本节将基于前述研究成果，通过对预选站址237、充电设施落地可行性等建设条件的进一步调研分析，确定任丘市“十四五”期间充换电设施推荐建设站址位置，其详细情况说明如下。6.4.1 电动汽车公共充电站规划方案结合前述研究成果可知，为满足私家车快速充电，以及电动出租车、物流车、租赁车、部分公务车的日常充电需求，预计至2025年，任丘市规划拟建公共充电桩515台，其中规划新建公共充电站32座，充电桩476台，另根据公交公司需求新建公交充电站3座，充电桩39台，单座集中式充电站配置1030台充电桩计算，其具体规划情况说明如下。表6-10 任丘市“十四五”期间公共集中式充电站规划拟建明细序号建设位置充电桩数量（台）充电站类型1中华瑞鑫小区前停车场10公238、用充电站2蕾莎城市广场-停车场15公用充电站3简慕精品酒店前停车场15公用充电站4万达广场停车场30公用充电站5华北石油购物广场-停车场20公用充电站6新裕华市场前空地20公用充电站7君园-停车场10公用充电站8油建路-停车场15公用充电站9出岸镇公交充电站11公交充电站10石门桥公交充电站13公交充电站11吕公堡镇公交充电站15公交充电站12任丘康济医院门前停车场20公用充电站13碧海圣宫洗浴门前停车场10公用充电站14梁召工业园区20公用充电站15任丘高铁站停车场30公用充电站16源平美璟花园南门停车场16公用充电站17任丘站停车场25公用充电站18任丘市环保局门前10公用充电站19德纯游239、泳馆门前10公用充电站20任丘一中10公用充电站21万洲商务酒店10公用充电站22任丘市水务局南侧空地10公用充电站23天和物流10公用充电站24泰山道10公用充电站25大石公路10公用充电站26辛中路10公用充电站27长丰公路10公用充电站28萍聚快捷酒店15公用充电站29国华诊所前空地10公用充电站30东风社区前空地10公用充电站31任丘人民医院20公用充电站32昆仑国际酒店停车场15公用充电站33第七实验小学门前停车场10公用充电站34庆丰国际酒店停车场20公用充电站35议论堡工业园区20公用充电站除此之外，伴随城市发展，充电站设施的发展也将面临多元化的建设方式，规划期间可根据城市实际发240、展需求，基于充电设施建设原则，在满足充电设施建设用地条件的区域，按照“多选址、密布点”的方式进行合理调整优化，以满足人民群众日常充电需求，确保任丘市充电网络建设的科学性、合理性，为电动汽车推广打下坚实基础。图6-14 任丘市“十四五”期间公共集中式充电站规划拟建方案基于中规院提供的新版城市总体规划图及路网图编制（地理信息以城市总体规划为准）任丘市充电设施规划推荐方案，预计“十四五”期间任丘市内共建设公共集中式电动汽车充电站32座，充电桩476台，建设公交充电站3座，充电桩39台。充电站规划推荐方案是结合现状停车资源、充电行为需求、城市规划、电网规模等信息进行综合评价确定站址位置，可作为推荐或预241、选充电站建设站址。根据前文介绍的公共充电站规划方案，为了充分利用土地资源，深挖现有土地及供电容量潜力，任丘市城区公共充电站可采用“光储充放”一体的综合充电站。在城区供电负荷中心，采用这种建设模式不仅有利于土地资源的集约利用，而且能够更加便捷地满足市民充电服务需求，对于破解土地资源日益紧张的建桩难、充电难是很好的创新探索。此外在任丘城区或重要交通枢纽地区建设公共充电站时需考虑预留电动单车换电柜、加氢设备、换电站设备用地，打造新能源车“多站合一”的智能综合场站，提高土地利用效率的同时，还能更好的服务城市新能源汽车推广及应用。6.4.2 电动汽车集中式换电站规划方案本次研究在国内外充换电设施发展水平242、调研中对现阶段换电技术的应用及推广情况进行了分析总结，目前最为常见的换电站运营模式为：快速换电、低谷电压时段充电，即为了减少电动汽车在站内的等待时间，换电站一般采取快速电池更换方式实现电能补给，同时利用空余时间（一般为低谷电压时段）对电池进行充电，车辆抵达换电工位后，自动换电设备将车载乏电电池与电池架上已充满的电池进行交换，之后即完成全部换电工作。在统一考虑安全性、经济性等各方面因素的情况下，针对电动化交通工具的特点，国家电网给出了交通运输能源网络建设的初步方案，建设以换电方式为主的分布式充换电站，服务绿色交通。结合换电模式的推广总结以下应用场景： 通过换电方式，服务出租车、公交车、物流车等运243、营类的商用车。 通过换电方式，建设完善的城市电单车共享服务体系。同时可大幅度减少居民的自购数量。 通过建设换电设施建设，在服务共享电单车的同时，服务外卖车辆等，最终实现2C端个人用电动自行车均采用换电模式。建设电池全生命周期监管和溯源平台，对全市的动力电池进行监管，借助物联网、大数据和人工智能技术，对电池的使用情况进行实时分析，实现安全预警，提前发现隐患电池，避免火灾发生。同时对每块电池进行溯源，确保有效回收，避免环境污染。随后根据现阶段国内换电站发展情况来看，换电站推广的主要瓶颈可总结为如下四点内容： 换电模式对于车辆类型的统一性要求极高； 换电模式对专业工器具及操作人员的技术水平要求较高；244、 换电站的占地需求明显高于集中式充电站； 换电站的建设投入成本及运营成本均高于集中式充电站。另一方面，换电站在提升车辆能量补充效率、支撑区域电网调峰、降低局域配电网投资水平等方面的优势也十分突出。目前换电技术已经成熟应用，国内各地区的换电站也正陆续投入市场。下文将列出换电站的应用优势：集中可控充电保障充电过程安全。换电站内集中充电可控制最优的充电环境和最佳充电曲线，提高电池充电过程的安全。电池在换电站内进行自动充换，驾驶员无接触高压电机会，保证人员安全。电池平台AI实现电池安全预警。通过电池平台，对每块电池的历史充电数据进行保存，通过智能算法进行分析，可以提前发现存在安全隐患的电池，及时进行预245、警，从而避免火灾的发生。五层安全保障，预防为主、防消结合。电站建设进行了全面的安全系统设计，实现五层安全保障系统。明确电气火灾和电池火灾的不同特性，分别进行预防和处置。五层安全保障分别为：第一层为基础硬件层，第二层为早期探测系统，第三层为火灾报警系统，第四层为应急处置系统，第五层为预制式喷淋系统。快速补充能源，解决里程和充电焦虑。换电模式能够提供像燃油车加油一样便利、快捷的换电服务，可以实现3分钟快速换电，大幅减少充电时间，解决消费者“里程焦虑”、“充电等待焦虑”等问题。调节电网峰谷差，减少对电网冲击。服务同样数量的车，换电模式的充电功率只有充电模式的四分之一到二分之一，减小电网负荷，而且换电246、模式可以利用谷电为动力电池充电，避开峰时充电，节约能源资源，降低充电成本，减少对电网的冲击，容易和电网融合。实现电池闭环管理，防止废旧电池污染环境。换电模式通过电池集中管理、梯次利用、回收利用等运营方式，能够实现闭环状态下的可持续盈利，同时有利于电池回收，减少了电池报废污染环境的隐患。采用恒温恒湿慢充，提高动力电池循环寿命和安全性。换电电池统一在恒温恒湿环境下，采用慢充充电，同时可以对电芯进行主动均衡，每次充电都是一次体检和修复的过程，有利于延长动力电池循环寿命和保障安全性。结合任丘市电动汽车发展需求与趋势来看，任丘市具备满足换电站建设前景的车辆类型主要为电动公交车、电动出租车、电动物流车与电247、动渣土车。至2025年，任丘市电动公交车与电动出租车已具备较大的保有量，是建设换电站的主要需求及保障换电站能否获得运营经济效益的前提。我国电动物流车、电动渣土车等车型当前面临车辆续航里程短、充电慢充电难等痛点，车辆技术仍需进一步突破，才可更好的进行市场化应用。现阶段国家正努力出台相关政策，致力实现单一换电站服务多个品牌的车型，但短期来看，达成这一结果的难度着实不小。故本次换电站重点考虑电动公交车及电动出租车。针对以上的分析来看，面向于纯电动公交车、纯电动出租车的换电站建设方案还是具有相对较高的落地可行性，考虑到纯电动物流车的换电站建设场所大多位于其所属公司或物流园内，纯电动渣土车其建设场所大多248、在于所属公司，还需政府相关部门与相关公司进行多方沟通，再进行下一步的换电站选址建设工作。所以本次规划只分析研究纯电动公交车及纯电动出租车的布局选址问题，结合充换电设施布局选址评价结果，并通过对建设场所调研后确定，“十四五”期间任丘市将探索新型商业模式，于任丘市范围内规划建设2座出租车换电站与2座公交车换电站。其具体选址结果如下图所示。图6-15 任丘市“十四五”期间电动出租车与电动公交车换电站选址方案结合任丘市电动出租车发展趋势、车辆行驶路线、各地点接客流量情况等影响因素，规划2025年前建设2座纯电动出租车换电站，分别为任丘高铁站充换电站与任丘站充换电站。结合任丘市电动公交车的车辆起点站与终249、点站、站点空间情况、车辆行驶路线等影响因素，规划2025年前建设2座纯电动公交车换电站，分别为建强驾校公交换电站与太平庄公交充换电站。近年来电动汽车换电模式正在逐步获得市场认可，尤其在商用领域换电模式高效、安全、经济及对电网友好等优势尤为凸显。在2022年9月中国石油、中国石化、上汽集团、宁德时代、上海国际汽车联合成立换电公司，促进城市换电站的推广，统一换电站建设模式。在此基础上未来区域将形成加油、充电、换电“多站合一”的新模式，至2025年任丘市规划新建充换电站根据地理位置及城市需求，应具备加油、充电、换电的功能，进而更好为新能源汽车的推广与应用做好配套基础。由于换电站建设具有明显的区域性特250、点，投资水平受到场站电动出租车停泊量、充电电池容量、换电设备类型等诸多因素的影响，且现阶段国内难以系统性获取成熟换电站的建设、运营参考经验，因此本次规划暂不对换电站建设规模、投资水平等内容开展详细规划，建议相关规划方案经与出租车运营公司进行积极沟通论证，并初步确定商业化合作模式后，再做详细补充。6.4.3 电动单车充换电站规划方案现状任丘市电动单车保有量约为17万辆，主要分为私家车、共享电动单车、物流骑手车。根据统计现状任丘电动单车换电柜22台，公用充电接口1705个。“十四五”期间为满足任丘地区电动单车充电需求，规范电动单车充电方式，提高充电安全性，可建设服务半径为5-10公里的，单车充电服251、务网络。规划期间逐步推广共享电动单车模式，能够实现设备设施最大限度的被重复使用，同时最小程度占用城市的停车空间等公共资源。末端出行体系的完备，很大程度的降低了私家车的使用，缓解城市的交通拥堵，是现阶段末端公共交通的最佳解决方案。共享电动单车、物流骑手电动单车可采用换电模式，通过电动单车换电柜进行换电，提高充放电效率。通过为政府提供监管平台，可掌握电池的充放电数据、充换电设施的实时运行数据等，实现基本监管的同时，通过大数据和人工智能技术，实现电池的安全预警等，最大限度的保障安全充电。此外，换电模式可确保每块电池被有效回收，降低对环境造成的化学污染。6.4.4 规划投资估算“十四五”期间任丘市内共252、建设公共集中式电动汽车充电站35座，充电桩515台。表6-11 任丘市“十四五”期间公共集中式充电站建设规模年份充电站（座）充电桩（台）换电站（座）合计355154按照单座充电站25台充电桩考虑，综合造价约为800万元/座，单座充换电站综合造价约为1400万元/座，任丘市“十四五”期间充换电设施投资约为3.36亿元。6.4.5 小结电动车在节能环保及综合效益方面与传统燃油车相比优势较为明显，可加快地区尽早实现“碳达峰”。受国家政策利好条件，“十四五”期间电动汽车将得到广泛的普及与应用，充换电设施的建设将助力城市打造为绿色、智慧交通网络体系，成为地区一项特色产业。利用电动汽车充电负荷可以有效提高253、分布式光伏日间发电利用效率，同时可以促进输配电、运输、旅游一系列产业链的系统发展，为当地创造出更多就业机会，带动城市经济发展做出相应的贡献。第七章 电动汽车充电设施新技术与发展趋势7.1 电动汽车充电设施新技术充电基础设施是新型基础设施建设的重要组成部分，是新能源汽车大规模推广的基础保障，也是实现智慧城市多能源融合系统的核心媒介之一，是构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要支撑。充电设施技术向着智能化、便捷化发展，近期热门技术例如无线充电技术和超级快充等技术。1.无线充电技术电动汽车无线充电技术通过埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场的形式将电能传输给运行在地而上一定范围内的车辆接收端电能拾254、取机构，进而给车载储能设备供电，可使电动汽车搭载少量电池组，延长其续航里程，同时电能补给变更加安全、便捷。动态无线供电技术的主要参数指标有电能传输距离、功率、效率、藕合机构侧移适应能力、电磁兼容性等。因而，开发大功率、高效率、强侧移适应能力、低电磁辐射、成本适中的动态无线供电系统，成为国内外各大研究机构当前的主要研究热点。2.超级快充技术国内将充电功率在350kW或以上，以单枪方式供给动力电池传导充电，并在10到15分钟内充满80%-90%的电量技术定义为超级快充技术，并且支持该技术的重点在于，大功率充电连接组件，冷却技术，温度监测技术，充电通信控制技术，大功率充电机，动力电池冷却与监测，电动255、汽车电压等级，电网协调。例如：特斯拉MODEL3使用的特斯拉V3充电桩，充电功率250kW，充电5分钟，续航120公里，保时捷FAST CHARGE 450KW 3分钟充电，100公里续航。3.智能化充电结合了有序充电、双向电能交换的车-桩-云-网/能源/交通/气象信息融合应用，可实现业务信息可信交互与自动充电技术的普及应用。7.2 电动汽车充电设施发展趋势电动汽车充电设施的未来发展趋势为充电迅速、高可用度、充电形态多样化、充电设施智能化、安全可信、多网融合。1、充电速度大幅提升充电接近加油体验，以乘用车为例，从2020年到2025年，充电电压将500V逐步升级到800V，单枪充电功率从60k256、W支持到350kW，很多电动车的电池容量也会从60度电升级到100度电，而充满电的时间将会从1个小时左右缩短到10-15分钟，接近燃油车的加油体验。图7-1 电动汽车充电速度提升模拟情况中高端智能电动车品牌大力布局充电网络建设，众多主机厂也已意识到了充电网络的重要性，包括特斯拉、蔚来、小鹏、理想等中高端初创品牌，以及传统整车厂的纯电动高端品牌，如吉利极氪、广汽埃安、北汽ARCFOX极狐、上汽R汽车，大众ID等，也纷纷开始或规划在超充站上进行布局。图7-2 各车商充电网络布局2、充电设施高可用度（1）充电设施要有“高可靠性”，要能够适应各种复杂和恶劣的运行环境和场景，如高温潮湿、盐雾、粉尘等环境257、，能够可靠运行在工业区、高速公路、沿海景区等场景。（2）产品“高质量”，核心部件如充电枪、充电模块等，故障率要求低，保护运营商投资。（3）充电设施本身要能够“平滑演进”，要能够通过换“芯”，即更换“充电模块”的方式，支持更大的充电容量和更高电压。图7-3 充电设施更好的可用度3、充电形态多样化相比较乘用车60kWh左右的电量，重卡电池容量增长5倍，大多工作在多粉尘、污染较重的工矿厂区，并且对充电时间非常敏感，同时要求选址简单、占地小，运维简单，因此面向高频次、大电量、短时间充电、集约化建设的换电解决方案开始受到行业青睐。高可靠满足恶劣应用环境，10年长寿命适应长期满载运行，高效率匹配大充电量，258、智能运维免下站，将会成为卡车换电基础设施的关键要求。图7-4 适应不同类型电动汽车充电形态多样化4、充电设施智能化升级面向站点信息在线、问题在线处理、故障预测等“数字孪生”策略应用，实现无人值守、免下站，降低站点运维支出；挖掘站点能源数据价值，实现充电场站从能源消耗到能源“挣钱”，扩大站点盈利。通过智能电网、物联网、5G通信、远程控制、云计算、大数据、人工智能、车联网实现区域、企业、充电桩网络集约运行、智能出行。充电基础设施在“充电体验、运行维护、网络协同”等方面完全数字化、智能化，实现“充电体验安全快捷、充电设施无人值守、远程运行维护，以及充电设施智能高效、充电网络智能调度”。图7-5 充电259、设施智能化演变思路5、多网融合车桩协同，充电策略精细化；整站协同，能源分配有序化；整网协同，互联互通，即插即用；降低站点投资和运维支出。“电网、充电网、车联网”等多个网络都汇聚在充电基础设施这一个节点上。“电网”方面，本地配电网会有光伏、储能协同，会有VPP虚拟电厂的调度使用，要支持电网的调频、调峰。“充电网”方面，支持有序充电，会采用区块链等技术，支持市场交易。“车联网”方面，会做到“人、车、桩协同”，实现云BMS管理等。图7-6 多网融合的能源互联网形态第八章 任丘市充换电设施规划研究总结8.1 电动汽车及充换电设施相关政策及规划解读研究本次专项研究首先梳理解读了各类政策、规划对任丘市电动260、汽车和充换电设施发展所产生的影响，通过对诸多影响因素的体系化分析，准确把握了规划范围内电动汽车及充换电设施的发展建设方式及发展态势，为后续研究工作的开展奠定了基础。通过对影响任丘市电动汽车及充换电设施发展的政策、规划类指导文件进行系统性梳理分析可确定如下三项研究结论： 相关政策及规划将进一步推动电动汽车及充换电设施的发展； 任丘市电动汽车及充换电设施势必形成规模化发展； 开展专项研究能够积极应对电动汽车及充换电设施相关政策对区域配电网建设运营所产生的影响，具有必要性及前瞻性。图8-1 相关政策、规划分析结论8.3 任丘市电动汽车及充换电设施发展现状分析现状任丘市已建成公共充电站42座，建成充电261、桩189台。任丘市充电场站运营商为国网电动汽车服务有限公司和民营公用两类。充电桩类型方面，现状任丘市建有直流快速充电桩116台，交流充电桩73台，与全国各类型充换电设施水平基本保持一致。之后本研究进一步对任丘市现阶段的各类电动汽车发展规模、充换电设施建设类型及建设规模等内容进行了量化分，并针对已建设投运的充电设施布局情况及应用效率水平进行了梳理分析，此部分研究成果为后续充电负荷预测及充换电设施布局规划工作的开展提供了研究分析基础。8.4 电动汽车充电设施接入对配电网影响研究分析模拟仿真分析的核心目的在于对充电设施接入配电网的影响形成可量化的分析成果，以此支撑后续充换电设施布局规划工作的开展。本262、次研究主要选用了PSCAD和MATLAB两种仿真平台，对充电设施的接入影响进行了量化分析。图8-2 模拟仿真平台的选择图8-3 电动汽车充电设施接入配电网影响研究仿真模型该部分研究内容以仿真分析方法为手段，逐一对电动汽车充电设施接入配电网的影响情况进行了模拟仿真及量化分析，确定具体的研究结论如下表所示。表8-1 电动汽车充电设施接入配电网模拟仿真分析结果汇总表仿真方向序号仿真场景仿真过程仿真结论电动汽车接入配电网仿真对配电网电能质量的影响1对于节点电压的影响电动汽车充电设施依次接入配电网模型中的N1N5节点电动汽车充电设施在电池充电过程中可近似看待为用电负荷，其用电过程中对配电网节点电压所产生263、的影响与常规负荷的用电情况完全相同2谐波影响1.单台充电装置接入配电网；2.多台充电装置无序接入配电网1.单台充电，以6脉波不控整流充电机为例，其主要产生5、7、11、13次谐波，其中由以5次与7次谐波最为严重，谐波畸变率近20%；2.多台无序充电，谐波影响不会发生本质改变，仍无法满足电能质量要求对配电网运行经济性的影响3对于网络损耗的影响充电装置接入配电网仿真模型在电池充电状态下，10kV配电网的网络损耗会增大，随着电池逐步充满，网络损耗将逐步下降，直至最终电池充电完成，10kV侧线路损耗恢复为未充电前的损耗水平。8.5 任丘市电动汽车充电负荷预测本次专项研究以任丘市现状电动汽车充电实测数据264、为基础，同时结合北京、天津、深圳等典型充电负荷调研结果，对各类电动汽车的充电行为习惯进行了量化分析。在充电负荷特性研究的基础之上，研究进一步运用统计学分析计算方法，通过高斯分布曲线拟合方式，对各类电动汽车24时刻的充电负荷发生概率进行了研究，最终结合规划年电动汽车保有量水平，研究形成了适用于任丘市的电动汽车充电负荷预测方法。图8-4 任丘市各类电动汽车充电行为高斯曲线模拟分析结果示意图通过对任丘市各类电动汽车充电行为的发生情况进行高斯分布曲线拟合，能够得到一天24时刻各类电动汽车充电行为的发生概率，将此作为预测常数可确定任丘市2025年各类电动汽车充电负荷分布情况如下图所示。图8-5 任丘市2265、025年典型日24时刻电动汽车充电负荷示意图至此，电动汽车充电负荷总量预测方法已研究确定，其具体预测流程如下图所示。图8-6 任丘市电动汽车24时刻充电负荷总量预测方法流程图8.6 任丘市电动汽车充换电设施布局规划方法优化研究本次研究对浙江大学、清华大学、天津大学等科研院校提出的充换电设施规划布局方法进行了深入调研，从提升具体规划方法易用性、适用性、投资精准度等需求出发，在充分借鉴现有规划方法的基础之上，提出了基于任丘市主干道划分网格的充换电设施建设适宜度评价方法，通过构建多维度指标体系的方式，以提升充换电设施利用率水平作为核心评级标准，对全域93个网格的充换电设施建设适宜度水平进行了量化评价266、，并最终运用统计学k-均指聚类方法将全市划分为“非常适宜建设充电设施”、“较为适宜建设充电设施”、“可以建设充电设施”以及“不宜建设充电设施”四种区域，为后续充电设施布局规划方案的编制提供了有力支撑。图8-7 评价方法及主要研究成果示意图8.7 任丘市各类电动汽车充换电设施规划方案依托于研究所确定的任丘市充换电设施建设适宜度分布情况图，通过对预选站址充电设施落地可行性等建设条件的进一步调研分析，最终规划确定了任丘市20212025年的公共集中式充电设施建设方案。预计至2025年，任丘市规划拟建公共充电桩515台，其中规划新建公共充电站32座，充电桩476台，另根据公交公司需求新建公交充电站3座，充电桩39台。图8-8 任丘市“十四五”公共集中式充电站规划拟建方案结合任丘市电动出租车发展趋势、车辆行驶路线、各地点接客流量情况等影响因素，规划2025年前建设2座纯电动出租车换电站，分别为任丘高铁站充换电站与任丘站充换电站。考虑任丘市电动公交车的车辆起点站与终点站、站点空间情况、车辆行驶路线等影响因素，规划2025年前建设2座纯电动公交车换电站，分别为建强驾校公交换电站与太平庄公交充换电站。图8-9 任丘市“十四五”期间电动出租车与电动公交车换电站选址方案除此之外，伴随城市发展，可根据城市实际发展需求在满足换电设施建设用地条件的区域进行合理调整优化，以满足人民群众日常充换电需求。