1.电动汽车的充电需求

电动汽车的出现为人们的日常出行带来了极大的便利，同时，随着越来越多电动汽车的使用，充电问题成为了人们使用电动汽车时需要考虑的一项重要因素。电动汽车的应用，对电能的需求较大。从人们的实际需求来看，是否使用电动汽车的主观判断取决于电价和激励用电政策，而这些因素会随着用户的用电行为而发生改变。当前，根据用户需求可将电力响应模式分为以下两种：（1）电力用户的用电方式发生了改变。在负荷高峰期，电力系统要充分考量用电情况以及用电安全，制定了对应的电价机制，但是，用户并不满意当前的电价方案，而是选用其他消费方法，将这种方式称之为用电转移，比如，用电不用电炉做饭而选用煤气做饭^[1]。（2）电力用户用电时段转移。在负荷高峰期，将用电习惯转移到谷电价或者平电价的使用段，不仅能够降低用电高峰期的负荷压力，同时还能够尽可能减少用户的电力使用成本。

2.电动汽车充电特性现状分析

为确保电动汽车用户的充电需求，要考虑到居民出行规律以及充电行为时段比较集中的特点，为用户配置充电设备设施。就当前电动汽车的充电特性来看，因设施配置不当，存在着设施限制或者过于缺乏的现象，大大降低了充电设备设施的使用效率。同时，通过对不同区域的居民进行问卷发现，个别区域存在着白天充电设施限制，而在晚间下班后充电高峰期充电桩不足的现状，无法满足充电需求，大大降低了车主的充电需求满意度。新基建的推进，要求居民充电桩的配置比例不能低于停车位的10%，但是，因考虑到后期维修以及充电桩成本等方面问题，很多居民并不愿意承担充电设施的建设工作。基于居民区电力负荷时间特点，基于电动汽车负荷的居民区负荷时间特点更为明显，负荷波动大^[2]。

总之，为满足车主电动汽车的充电需求，就要从电动汽车的充电特点以及充电设施的配置方面全方位分析。

3.电动汽车充电负荷预测

为确保电动汽车的运行需求，就需要在前期规划阶段合理规划每一辆汽车，并以电动汽车为单位进行建模，结合该区域内的电动汽车数量分析人们的出行规律以及充电特性，尽可能弱化每辆电动汽车的随机性，提高分析结果的普适性。所以，应该深入分析居民区的充电需求，将其结果作为制定充电方案的依据。

3.1慢充负荷预测

要想精准预测某区域的电动汽车充电负荷，就需要明确该区域电动汽车的行为特点，综合电动汽车的行为特点和出行特点，对充电居民区电动汽车的充电需求进行预测。（1）充电特性：1）充电时刻的分布特点。电动汽车通常集中在夜间 22 时集中充电，占比约为 12%。同时，上午 8 点左右大约有5%的车辆集中进行充电，这两个时间段和夜间电价激励以及上午车主的出行时间有关，以此为依据绘制出了如图3-1 (a)所示的电动汽车充电时刻图。 2）电动汽车单次充电时长特点^[3]。纯电动汽车的单次充电时长大约是2.83h，大多数电动汽车的单次充电时间大约在4 h以内，如图 3-1 (b)所示为电动汽车具体充电时长分布图。

图 3-1  电动汽车充电特性

（2）出行特性。纯电动汽车的日均出行次数大约为2.57次，周末大约为2.61 次。日均行驶时间分别为1.87h和 1.75h。从出行时间来看，电动汽车的提出行时刻早晚高峰期非常明显，工作日7 时至 9 时区间及 16 时至 18时，出行比例分别为20%和 19%。基于相关数据绘制工作日和周末电动汽车出行和返回时间规律如图 3-2 所示。

图 3-2 居民区电动汽车出行规律

基于居民区电动汽车的充电特点，对车辆进行充电，无序充电方式大大降低了电动汽车的充电效率，浪费了车主的时间。基于规模化的电动汽车充电方式，在增加配电网过载率的同时，还扩大了汽车充电规模，增加了电压控制难度。对此，要通过建立有序充电模式来为车主给电动汽车充电提供便利，这样一来也能够避免大量电动汽车同时接入后影响电网稳定性。基于居民电动汽车的充电特点以及出行规律，再利用正倒序结合方法进行充电^[4]。正序谷时段也就是电动汽车车主从负荷谷期开始充电的阶段，在充电满或者下一个出行时段，如果充电时长比谷期总时长大，将开始充电前移使充电结束为负荷谷时段如图 3-3中①、②所示。倒叙谷时段充电恰恰相反，需要将电动汽车的充电结束时段定在末段，如果充电时长比负荷谷时段大，就需要将充电开始时间定在负荷谷开始时段，如图 3-3中③、④所示。

负荷谷时段开始              负荷谷时段结束

 图 3-3  谷时段时序充电模式示意图

正倒序结合充电方法也就是对以上两种充电方式的结合。这种模式综合了正序和倒序的优势，能够尽可能降低电费，提升电动汽车的接纳能力。在有序的充电方式的引导下，具有预测电气汽车充电负荷曲线的作用。（2）快充负荷预测。基于居民出行特点，需要将一些慢充需求以一定的比例转化为快充需求，为居民区车主充电提供便利。

3.2针对面向路网的电动汽车负荷预测

（1）根据停车生成率的慢充负荷预测。共享充电桩配置了面向路网的车辆需求，通常是快充需求。但是，出于对办公区、居民区等区域的考虑，要在特定的停车位上配置慢充桩。这些慢充需求可通过改进停车生成率来进行预测。根据车辆停放功能区的不同，充电需求也存在着很大的差异，要在满足电动汽车充电需求的同时，对其进行规模化管理。比如，对于出租车、公交车，这类车辆的停放地点和停放时间过于集中，而对于公务车以及私家车，这类车主集中在居民区、商业区。通常情况下，要想得知某区域的停车需求，就需要明确该区域的停车率，以该项指标乘以建设面积，得到的结果便为该区域的停车需求。结合停车特点，停车需求会根据实际停车情况而发生变化^[5]。对于工业区以及办公区域的车辆停放，可将其分为非通勤车和通勤车这两类，其中，通勤车的停车时间主要集中在上班时间（7时～ 11 时、 14 至 17 时）停车时长通常在3 ~8 小时左右，而非通勤车的停车时间较为随意，停车时长大约为 2 小时左右。商业区的车辆停放以及工业办公区比较类似，但是，在下午16 时左右就会进入到停车高峰期。（2）基于能量等效法的快充负荷预测。根据充电原因，分析车辆的充电需求，通常情况下，大多数车主都会选用快充充电方式。

结语

总而言之，基于电动汽车节能环保需求，在考虑环境污染以及能源危机的前提下，发展前景良好。面对我国电动汽车保有量逐年增加的趋势，一系列新问题随之产生，电动汽车的充电负荷时空随机性较强，必然会影响电网规划的运行发展。对此，要精准预测充电负荷，制定科学合理的充电规划策略以及营销方案，为用户电动汽车的使用提供便利，这样一来也能够为电网的安全稳定运行奠定良好的基础。

参考文献：

[1]薛松. 基于用户行为特性的电动汽车充电设施优化配置研究[D].南京师范大学,2018.

[2]李芳. 基于供给需求侧的城市不同功能区充电设施规划研究[D].华北电力大学(北京),2018.

[3]车长明,张华栋,李建祥,袁弘,刘海波. 需求侧规模化电动汽车的充电负荷优化调控策略[J]. 山东大学学报(工学版),2017,47(06):108-114+133.

[4]赵堃,李晓婷,李远卓,邢晶,张志,路峰,张隽,王冠楠. 考虑电动汽车充电需求的城市配电网负荷预测[J]. 华北电力技术,2017,(11):1-5.

[5]邵尹池. 城市电动汽车充电负荷时空预测及充电分层引导控制策略[D].天津大学,2018.