由國(guó)務(wù)院頒布的那個(gè)充電的基礎(chǔ)設(shè)施綱要開(kāi)始，近日讀了幾篇文章，后面懂得和不懂的人都開(kāi)始評(píng)論這個(gè)事情，我們還是仔細(xì)審視一下實(shí)際的情況。

圖1 全球電動(dòng)汽車(chē)和充電樁設(shè)施數(shù)量 來(lái)自IEA EV Outlook 2015

中國(guó)目前有3萬(wàn)根充電樁，分布在整個(gè)國(guó)家來(lái)看，還是杯水車(chē)薪。

電動(dòng)汽車(chē)歸根到底，還是國(guó)家想將個(gè)人交通、公共交通很大一些依賴(lài)石油的能源路徑往電網(wǎng)上轉(zhuǎn)移，可是轉(zhuǎn)移數(shù)量小的話(huà)沒(méi)啥用，轉(zhuǎn)移大了對(duì)國(guó)家的配電網(wǎng)影響很大。

 圖2 電網(wǎng)簡(jiǎn)易架構(gòu)圖

    國(guó)內(nèi)其實(shí)做了不少的Study，主要是模擬研究較多的電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)配電網(wǎng)、電網(wǎng)本身的影響。國(guó)內(nèi)有些文章做了一些學(xué)習(xí)的：

1. 田立亭 電動(dòng)汽車(chē)充電功率需求的統(tǒng)計(jì)學(xué)建模方法

2. 黃潤(rùn) 電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷影響的研究

3. 王帆 電動(dòng)汽車(chē)接入對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行影響的研究與分析

4. 馬玲玲 電動(dòng)汽車(chē)充放電對(duì)電網(wǎng)影響研究綜述

5. 楊冰 大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)充電需求及影響因素

這個(gè)比較有意思的地方在于，我們可以通過(guò)我們自己的評(píng)估來(lái)分析城市和農(nóng)村的充電問(wèn)題。在《上海浦東核心區(qū)創(chuàng)建“世界一流”配電網(wǎng)的初步構(gòu)想》中我們把示范區(qū)的情況摘出來(lái)，然后考慮在里面建充電設(shè)施是否可行。

整個(gè)系統(tǒng)的供電網(wǎng)絡(luò)如下：核心區(qū)內(nèi)35kV高壓用戶(hù)22戶(hù)，10kV高壓用戶(hù)155戶(hù)，低壓非居民用戶(hù)5014戶(hù)，低壓居民用戶(hù)45272戶(hù)。核心區(qū)整體最高負(fù)荷約為376MW。

· 220kV 北部電源基本來(lái)自220kV東昌站；南部來(lái)自220kV浦東、連云站。2013年平均最高負(fù)載率為58.2%（容載比為1.72）。

· 110kV 110（35）kV變電站14座，區(qū)內(nèi)11座，區(qū)外3座；2013年平均最高負(fù)載率為43.6%（容載比為2.29）

· 10kV間隔利用率81.9%，間隔合用率達(dá)到15.1%。尤其北部6座嚴(yán)重

 圖3 220/110/35/10kV 浦東示范區(qū)三級(jí)配電網(wǎng)

有趣的是，如果我們將來(lái)考慮在這個(gè)世博示范區(qū)，興建大量充電樁，包括居民的停車(chē)場(chǎng)、商用設(shè)施如里面的購(gòu)物廣場(chǎng)，地鐵沿線(xiàn)的停車(chē)站，再把公交的系統(tǒng)完全從燃油切換到充電系統(tǒng)，你考慮一下這個(gè)問(wèn)題。

1）舊有小區(qū)的配電改造

上海宣布了一個(gè)工程叫做《老舊住宅小區(qū)電能計(jì)量表前供電設(shè)施（表前設(shè)施）維護(hù)和更新改造工程》，這個(gè)事情是：從進(jìn)戶(hù)線(xiàn)與接戶(hù)線(xiàn)的連接處，至住宅樓內(nèi)居民電表開(kāi)關(guān)出線(xiàn)10公分處的供配電設(shè)施，包括進(jìn)戶(hù)線(xiàn)、低壓分支箱、總?cè)劢z箱、垂直母線(xiàn)、進(jìn)層線(xiàn)、母線(xiàn)槽、保護(hù)管、電能計(jì)量表箱、電表、表前（后）保護(hù)開(kāi)關(guān)等。我們?nèi)绻丫用竦挠秒娏?xí)慣，通過(guò)這篇文章做個(gè)歸一化考慮，其特點(diǎn)是明顯的用電高峰實(shí)在晚上回家之后。

圖4 上海居民典型的用電負(fù)荷（不同區(qū)域和不同季節(jié)）

2）電動(dòng)汽車(chē)充電

想要滿(mǎn)足多數(shù)人擁有充電新能源車(chē)的夢(mèng)想，還是很困難的，主要的原因是，我國(guó)的配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)是較為保守的。假定在如圖5所示的小區(qū)地下停車(chē)庫(kù)內(nèi)為所有的電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)配電電路，這也是一個(gè)較為困難的事情，特別是地下車(chē)庫(kù)也具有人防工事的屬性。地下車(chē)庫(kù)內(nèi)電力負(fù)荷主要有風(fēng)機(jī)、水泵及消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備等，照明負(fù)荷主要有正常照明和應(yīng)急照明負(fù)荷等，所有用電設(shè)備均為220/380V低壓用電負(fù)荷。其中消防水泵、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火、排煙設(shè)備、火災(zāi)應(yīng)急照明及疏散指示標(biāo)志等消防用電屬一級(jí)負(fù)荷，地下車(chē)庫(kù)平時(shí)的用電負(fù)荷為1100KW。
     1. 由于消防的要求，本身的停車(chē)位都是按照防火區(qū)的要求進(jìn)行間隔的，當(dāng)某個(gè)位置需要將連接線(xiàn)束連接的時(shí)候，需要根據(jù)法規(guī)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
     2. 由于本身配電系統(tǒng)不考慮用戶(hù)在地下車(chē)庫(kù)停電，充電的負(fù)荷只能從備用的負(fù)荷中取點(diǎn)，在各個(gè)配電柜里面連接是有限的。
     3. 由于非預(yù)裝的系統(tǒng)，就面臨先后次序干涉的問(wèn)題，當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)在小區(qū)內(nèi)普及之時(shí)，公共區(qū)域的設(shè)計(jì)系統(tǒng)升級(jí)是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題。
     我們?cè)倏紤]一下，目前普通的電動(dòng)汽車(chē)一般是3.3KW、某些車(chē)是6.6KW，還有些可以達(dá)到10KW，最大是某雙充20kW，按照設(shè)計(jì)考慮的負(fù)荷分10%出來(lái)（注意，本身的設(shè)計(jì)負(fù)荷需要考慮諸多問(wèn)題），只能滿(mǎn)足15～30輛車(chē)的需求，甚至更少。由上敘述，由于中國(guó)當(dāng)前的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從電氣標(biāo)準(zhǔn)上就沒(méi)有考慮電動(dòng)汽車(chē)，而且配電系統(tǒng)的更新成本耗費(fèi)巨大，所以采用固定負(fù)荷疊加的辦法是行不通的。

圖 5 某電動(dòng)汽車(chē)停車(chē)位

3）潛在的供電可靠性影響

如果考慮以上的升級(jí)因素，負(fù)載的升級(jí)對(duì)電網(wǎng)的供電可靠性是有一定影響的，很多時(shí)候，民店、商電工業(yè)電都合在一起，要是為了強(qiáng)行給電動(dòng)汽車(chē)充電，設(shè)備沒(méi)跟上會(huì)引起很大的問(wèn)題，特別是原有的10kV的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。根據(jù)材料顯示，浦東2010-2012年供電可靠性為99.9820%。在國(guó)內(nèi)處于較高水平，但略低于上海整體城區(qū)，與新加坡、東京、香港、巴黎等國(guó)際先進(jìn)城市電網(wǎng)相比差距較大。

圖6  10KV配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和供電可靠性

在城市內(nèi)：

1. 在沒(méi)有受到任何激勵(lì)的條件下，電動(dòng)汽車(chē)停泊時(shí)接入電網(wǎng)即開(kāi)始充電。用戶(hù)接入電網(wǎng)的時(shí)間主要集中在 8:30 和 19:30 左右，所以這兩個(gè)時(shí)刻的充電負(fù)荷急劇增加，負(fù)荷曲線(xiàn)出現(xiàn)了尖峰。從理論上來(lái)看，小區(qū)停車(chē)場(chǎng)、小區(qū)配電、社區(qū)配電以及更往上的系統(tǒng)，受到的負(fù)荷是肯定的。鑒于當(dāng)前小區(qū)的建筑遵循的設(shè)計(jì)要求也不同，這種影響是不確定的。

2. 引入峰谷電價(jià)，用戶(hù)均在谷期凌晨 0 點(diǎn)開(kāi)始充電。在凌晨 0 點(diǎn)時(shí)，電網(wǎng)負(fù)荷急劇增長(zhǎng)，說(shuō)明電動(dòng)汽車(chē)的集中充電行為給電網(wǎng)造成了較大的沖擊，尤其是在谷期時(shí)段開(kāi)始的時(shí)候。電力價(jià)格機(jī)制，對(duì)于目前略帶昂貴的電動(dòng)汽車(chē)影響是不大的，以后相對(duì)于汽車(chē)的費(fèi)用，電費(fèi)也是個(gè)小頭。但是我相信這個(gè)機(jī)制發(fā)揮得好，也是有價(jià)值的。

3. 電網(wǎng)公司能直接控制所有電動(dòng)汽車(chē)的充電行為，則其將根據(jù)電網(wǎng)的負(fù)荷狀況來(lái)優(yōu)化充電時(shí)間，此時(shí)能得到比較理想的電網(wǎng)負(fù)荷曲線(xiàn)。在IEC61851.1一開(kāi)始，電動(dòng)汽車(chē)充電遵循的PWM控制導(dǎo)引電路，就是為了有效控制電力負(fù)荷。中國(guó)的電力行業(yè)，如果能夠積極參與智能充電的研究和投入，積極導(dǎo)引ISO15118整個(gè)車(chē)網(wǎng)未來(lái)通信的主導(dǎo)，電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷對(duì)于電網(wǎng)而言，應(yīng)該不是那么大的問(wèn)題。

 圖7 配電數(shù)據(jù)挖掘

所以目前電網(wǎng)在做的大數(shù)據(jù)調(diào)研分析，倒是一個(gè)很有趣的優(yōu)化方向，當(dāng)然這個(gè)階段目前只能在某些地方使用。

小結(jié)：

1）限于篇幅，農(nóng)村的問(wèn)題，單獨(dú)拿出來(lái)說(shuō)，有時(shí)候可能某些農(nóng)村的配電網(wǎng)由于缺乏資金投入，比東南亞稍好一些。

2）電網(wǎng)有著很大的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，你要把它說(shuō)的一無(wú)是處，占著優(yōu)勢(shì)不做充電設(shè)施是不對(duì)的，在原有配電網(wǎng)體系下，表面上建的充電樁，其實(shí)也是消耗它自身的負(fù)荷率資源。

這塊領(lǐng)域，其實(shí)美國(guó)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及日本的情況都有差異，后面陸續(xù)整理一些參考資料。電動(dòng)汽車(chē)是汽車(chē)行業(yè)、電力電子、IT行業(yè)進(jìn)行碰撞和交叉，僅僅依靠中國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)企業(yè)去彎道超車(chē)，而不在系統(tǒng)層面去考慮和度量問(wèn)題，有些事情不好干啊。