简介：在当前自然资源建设不断减少的背景下，高节能零排放应运而生。然而，在发展过程中，电动汽车并没有推动充电和更换站建设的发展，从而阻碍了电动汽车产业的发展。因此，有必要加强对电动汽车充电和更换站建设的研究。

1电动汽车充换电站概述

1.1充放电系统介绍

目前，国内电动汽车电池的充放电技术一般采用晶闸管移相控制的方法。然而，这种技术也会有很大的不足。首先，充放电设备操作复杂，自动化程度不高，功率因数相对较低，特别容易出现故障，可靠性不高。其次，在充放电设备的具体工作中，工频为50Hz，体积较大，成本较高。最后，电网侧电流波形畸变较严重，功率因数较低，导致电网污染严重。在当前电力电子技术不断发展的背景下，结合早期充放电技术的缺陷，直流电动变换器技术的充放电技术得到了普及。但对于这类设备，控制技术更加完善，工作时会更加安全可靠，不会对电网造成很大的危害。同时，其工作频率也比较高，体积小，系统配置比较灵活。然而，在放电电池的过程中，只能放电电阻，不能实现电网中电能的反馈，然后存在大量的能源浪费[2]。

1.2充电技术对充换电站建设的影响

目前，电动汽车使用的电池类型较多，每种电池的电压等级都会有所不同。为了保证充电的通用性，在充电站建设过程中，必须严格按照国家有关标准，有效配合充电设备和汽车充电接口。与传统电动汽车的控制技术相比，现代汽车使用的动力电池充放电技术相对落后。目前，可以通过智能充电技术改进现有电池，实现电池无损充电，防止过放电现象，延长电池使用寿命，实现节能标准，确保电池运行更加稳定可靠。

2电动汽车充换电站的基本类型

2.1换电站

换电站和充电站的主要区别在于充电方式。充电站为电动汽车提供电源插座，车主将车辆连接到插座进行充电。换电站通过更换电动汽车的电池快速完成充电过程。与充电站相比，换电站的应用范围更广，可为各类电动汽车提供充电服务。换电站通常建在城市中心和高速公路沿线，以便更好地为用户提供服务。服务范围广，相对集中，能满足大量车辆的充电需求。但单个换电站的建设投资成本巨大，约2000万元，运营商需要高成本投资[1]。

2.2充电站

充电站一般建在交通流量大的地方，如公路两侧，用于合适的出租车、公交车、私家车等。通常充电工作可以在30分钟内完成，所以也可以显示充电速度快的优势，属于范围广、集中的服务类型。一般来说，充电站的建设通常需要投资160万元左右～180万元的成本，而安装和施工设备的成本也比较贵。

2.3充电桩

充电桩一般建在居民区和停车场，适用于企业用车、公司用车和私家车。它属于规模小、分散的服务类型，充电时间长，约6～8h。一般情况下，单个充电桩的施工成本约为2万元，没有较高的建设投资成本。

3.电动汽车充换电站建设分析

3.1充电换电站的选址模式

3.1.1截留-分配模式

该模式的应用目标是“最大化用户流量”，通常提供城市路网节点、道路流量等数据。在以往的研究中，根据城市路网拓扑结构、城市配电网结构，获得最大的交通流量和配电网节点供电能力，解决充电站选址问题，但由于城市路网、流量信息困难，在城市路网拓扑结构中，城市路网简化结构、部分城市路网结构、假设路网结构频率较高。

3.1.2P-中值模式

该模式主要用于服务需求总量、设施设备选择点和服务需求点位置已知的情况下。要求将服务需求点分配到个别需求点后，确保设施设备选择点之间的运输成本最小化。但在充电站建设过程中使用该模式时，应重点考虑用户找站的便利性。

3.1.3.最大覆盖模式

本质上，该模式是一种根据确定的城市公共服务设施数量和半径尽可能满足用户个性化需求的模式。在实践中，我们需要关注资金和其他因素的限制。但为了提高充电站设备的选址效果和利用率，我国充电站布局相对集中，努力实现特定数量充电站覆盖最大服务需求的目标，缓解现有充电网集中在城市中心和一线城市的问题。

3.2充电换电站的规划布局

3.2.1充电设施

正是因为电动汽车的类型和行驶距离会有很大的不同，导致充电设施在要求上有一定的差异。为了满足各种车型的充电需求，还必须根据车辆的要求调整不同的设计方法。在充电站建设过程中，对于公共汽车，可以根据现有的停车位地址和行驶路线选择增加充电站或充电桩。所选充电方式一般为充电桩慢充，辅助充电站快充。如果你想在住宅区和停车场设置充电桩，你必须给长时间停留在公共场所和夜间停车的车辆充电。具体的充电方式通常是慢充。

3.2.2充换电站

在满足充电换电站使用需求的基础上，需要综合考虑当地公共交通设施的发展和电力设施的规划，充分考虑充电换电站建设的兼容性和合理性，协调城市总体规划和充电换电站的选址布局。

3.2.3充电桩

为了方便社区居民的私家车充电，可以考虑在社区车库和停车位区域增加充电桩。这样，居民就可以方便地在自己的停车位上充电。对于政府部门和公司的充电需求，可以在集中办公场所或公司聚集地等公共服务区域建设充电桩。这样，车辆在工作期间就可以轻松充电，满足车辆的需求。此外，在桥孔或道路两侧增加充电桩也是一个可行的选择。这样，电动汽车在路上行驶时，可以随时在充电桩上补充电量。为了方便电动汽车在不同地方充电，可以结合公共设施在学校、购物中心、景点、公共停车场等区域设置充电桩。

3.3充电换电站的发展

3.3.1直流电网形成低压

根据研究结果，德国柏林的充电桩改造工程存在一些问题，需要增加变压器容量，以满足充电需求。相比之下，市政路灯综合充电桩建设项目采用LED灯改装和节能改造方法，可节约60%左右的变压器容量，还可建设DC慢速充电桩。但LED灯虽然使用寿命长，但电源故障率也很高。因此，为了降低故障率，将交流电转换为DC电，可以在市政路灯设施中集中转换，向路灯供应DC电，从而转移最容易出现故障的部分。

3.3.2减少能量损失

正是因为大多数电动汽车为了适应交流充电，会选择设置车载充电机，从而增加汽车的成本和负荷。同时，车载充电机带来的谐波流量也会在公共电网中输入，极大地干扰了电能的效率。北京一家公司通过研究新的充电服务，全方位使用市政路灯，使早期高压钠灯变成LED灯，整流部分线路属于直流电源，直接供应LED路灯，加强对灯桩直流充电系统的研究，使用直流充电桩，使电网运行与电动汽车充电更加兼容。