1、高速公路電動(dòng)汽車充電樁安排以京滬高速為例13211106朱文超132114一 背景1.京滬高速現(xiàn)狀（涉及行駛和車輛情況假設(shè)）目前，在京滬高速全程1262公里，國(guó)家電網(wǎng)公司在沿線一共建了50座快充站，平均單向每50公里一座快充站。每座快充站規(guī)劃建設(shè)4臺(tái)120千瓦直流充電機(jī)、8個(gè)充電樁，可同時(shí)為8輛電動(dòng)汽車充電，30分鐘內(nèi)充滿（80%電量）。先期建設(shè)2臺(tái)充電機(jī)、4個(gè)充電樁，支持所有符合中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)汽車充電。充電樁的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)價(jià)格不菲，目前投入大規(guī)模建設(shè)然而使用率較低。2.新能源汽車的層次需求問(wèn)題（涉及車輛模型和車流模型）新能源汽車的市場(chǎng)需求分三個(gè)層次。最低檔的是低速電動(dòng)車，使用廉價(jià)鉛酸電池，替

2、代電動(dòng)自行車，摩托車，作為小城市和縣城鄉(xiāng)鎮(zhèn)的代步工具。這種車有很大的市場(chǎng)，但是國(guó)家因?yàn)槲廴驹虿还膭?lì)鉛酸電池，一直是半地下?tīng)顟B(tài)。中檔是插電混合動(dòng)力汽車，這種汽車大多用鋰電池，短途用電，長(zhǎng)途用油，充電加油兩相宜。高檔是特斯拉這種純電力汽車，因?yàn)殡姵赜玫亩?，價(jià)格都比較昂貴，充電時(shí)間慢，充電樁貴，長(zhǎng)途麻煩。3.長(zhǎng)途充電樁的問(wèn)題（涉及充電樁模型）純電動(dòng)車本來(lái)跑長(zhǎng)途就有里程焦慮，因?yàn)殡娏繑?shù)字是個(gè)估計(jì)值，要留足余量，這就造成充電頻繁。而電動(dòng)車充電時(shí)間又太長(zhǎng)，即使是京滬高速這個(gè)所謂30分鐘充滿，跑100公里等30分鐘，也是無(wú)法忍受的（相當(dāng)于跑1個(gè)小時(shí)停半個(gè)小時(shí)），而且這還是不排隊(duì)的情況，排隊(duì)等待問(wèn)題更加突出

3、。而長(zhǎng)途高速的工況下，電動(dòng)車的效率反而是最低的，電動(dòng)車相比燃油車，最大的優(yōu)勢(shì)是市內(nèi)走走停停的路況，高速下電動(dòng)車所需的功率會(huì)極具上升，續(xù)航里程大大降低。在目前的情況下，在高速路上修快速充電站支持新能源汽車實(shí)在是出力不討好的。這些充電站不用說(shuō)收回成本，能不能保住日常的維護(hù)費(fèi)用都難說(shuō)。二 條件假設(shè)與模型建立（1） 高速公路模型鑒于高速公路多采取直線線路，簡(jiǎn)化公路模型為直線。（2） 汽車模型（涉及單車?yán)m(xù)航里程）目前流行的幾大電動(dòng)車額定功率標(biāo)識(shí)如下。 北汽e150ev 額定功率 20kw，最大功率為45kw北汽紳寶 額定功率62kw，最大功率180kw眾泰2008ev 額定功率12kw，最大功率26kw

4、特斯拉s 額定功率90kw，最大功率306kw寶馬i3 額定功率60kw，最大功率170kw秦， 額定功率40kw，最大功率110kwE6, 額定功率35kw，最大功率90kw騰勢(shì)， 額定功率31kw，最大功率86kw榮威e50 額定功率25kw，最大功率53kw榮威e550 額定功率55kw，最大功率150kw啟辰e30 額定功率30kw，最大功率80kw江淮iev4 額定功率18kw,最大功率40kw奇瑞qq3ev 額定功率15kw，最大功率36kw廣汽e_jet 額定功率60kw，最大功率180kw主流車型電池容量及續(xù)航里程： 江淮同悅：15 kwh；152公里比亞迪e6：57 kwh；

5、300公里特斯拉s 60kwh 480公里北汽e150 25.6kwh 160公里榮威e50 22.4kwh 120公里眾泰 20kwh 150公里啟辰 20kwh 175公里綜上可計(jì)算出市場(chǎng)主流車型的額定功率，最大功率和電池容量的加權(quán)平均值。經(jīng)計(jì)算得，汽車模型的額定功率為40kw（鑒于主要能耗在近似勻速階段，變速部分能耗不考慮），最大功率為130kw（鑒于高速公路時(shí)速，不考慮出現(xiàn)最大功率的情況），電池容量為30kwh。鑒于高速公路車速分布情況，假定車速為100km/h。對(duì)于此車速下的實(shí)際功率：由于各車型實(shí)際功率差異較大，且與多種因素和數(shù)據(jù)有關(guān)，這里以官方給出的續(xù)航行程數(shù)據(jù)代替。加權(quán)平均計(jì)算后

6、，續(xù)航里程為200km。（3） 充電站模型（考慮車輛續(xù)航里程）通過(guò)（2）中的汽車模型，得出了加權(quán)平均的續(xù)航里程200km，但在實(shí)際運(yùn)用中必然要考慮相當(dāng)一部分的較短續(xù)航里程車型的續(xù)航，車輛在高速公路外的電量使用以及其他一些電動(dòng)車輛，甚至某些突發(fā)或未知情況。此處考慮充電站的相隔建設(shè)距離為50km（此處考慮到京滬高速的實(shí)際情況），以滿足不同情況的需求。并且在高速公路出入口交界處附近必須設(shè)置充電站。以京滬高速為研究對(duì)象，全長(zhǎng)1262公里（每50km建一座充電站，共28座，包含首尾充電站且北京一端第2站距北京站12公里，便于使用）。如下：北京站12km第2站50km第3站.第27站50km上海站（4）

7、充電樁模型（涉及單車充電時(shí)間）目前國(guó)家出臺(tái)的GB/T18487.1電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)一般要求等五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都是推薦性標(biāo)準(zhǔn)，不能強(qiáng)制執(zhí)行。另外不同車型充電時(shí)間涉及因素較多，因此無(wú)法通過(guò)統(tǒng)計(jì)獲得較準(zhǔn)確的充電樁數(shù)據(jù)。目前情況主要采用快速充電方式 。該充電方式以150400A的高充電電流在短時(shí)間內(nèi)為蓄電池充電， 充電時(shí)間應(yīng)該與燃油車的加油時(shí)間接近。大型充電站（機(jī)）多采用這種充電方式。主要針對(duì)長(zhǎng)距離旅行或需要進(jìn)行快速補(bǔ)充電能的情況進(jìn)行充電，充電機(jī)功率很大，一般都大于30KW，采用三相四線制380V供電。其典型的充電時(shí)間是：1030min。鑒于此前已有的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，多數(shù)充電時(shí)間約

8、為30min。此處采用此數(shù)據(jù)。（5） 電動(dòng)汽車車流量模型（涉及充電樁數(shù)量）圖中電動(dòng)乘用車包含了油電混合車型。然而從上圖純電動(dòng)車中國(guó)銷售情況看，純電動(dòng)車在所有電動(dòng)乘用車（包含油電混合車型）中不足10%。鑒于以上數(shù)據(jù)及目前高速公路充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和使用情況，我們假設(shè)只有純電動(dòng)汽車會(huì)以電能在高速公路上行駛，而混合車型以耗油形式（不考慮）。鑒于高速公路車流量實(shí)際情況差異較大，此處以京滬高速為準(zhǔn)（考慮到主要電動(dòng)車型市場(chǎng)主要分布在北京上海等東部京滬地區(qū)，且模型中主要統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)自于京滬地區(qū)）。全線縱貫北京、天津、上海三大直轄市和河北、山東、安徽、江蘇四省。恰好與主要市場(chǎng)對(duì)應(yīng)，則可估計(jì)2014年京滬高速可能的最大純電動(dòng)車車流量的峰值即為全年京滬地區(qū)市場(chǎng)電動(dòng)車銷售量約6000輛。然而實(shí)際利用情況是：電動(dòng)汽車主要用于市區(qū)交通而非高速公路，此處假設(shè)單日約1%京滬市場(chǎng)電動(dòng)汽車（60輛）使用京滬高速。（6） 行駛與充電模型（涉及充電樁數(shù)量）綜上分析，假設(shè)京滬高速單側(cè)電動(dòng)汽車數(shù)量各占一半，則為30輛。由于計(jì)算得到的平均續(xù)航里程為200km，則假定車流均勻，則在續(xù)航里程內(nèi)共有五個(gè)充電站可供使用，滿足著30輛汽車充電，則每站應(yīng)設(shè)定6個(gè)充電樁。實(shí)際充電樁數(shù)需要根據(jù)實(shí)際的電動(dòng)汽車在高速公路上的單日車流量而定（5）中假設(shè)