城市电动汽车充电基础设施规划与电网互动研究.pdfVIP

城市电动汽车充电基础设施规划与电网互动研究1

城市电动汽车充电基础设施规划与电网互动研究

摘要

随着全球能源转型和”双碳”目标的推进，电动汽车作为交通领域节能减排的重要手

段，其普及率呈现爆发式增长。然而，大规模电动汽车的无序充电行为对城市电网的安

全稳定运行带来了严峻挑战。本研究围绕城市电动汽车充电基础设施规划与电网互动

这一核心问题，构建了系统化的研究框架。首先，通过分析国内外电动汽车发展现状及

充电基础设施建设情况，识别了当前存在的主要问题；其次，基于电力系统理论、交通

流理论和博弈论等多学科交叉理论，建立了充电基础设施规划与电网互动的理论模型；

然后，提出了”规划建设运营优化”四位一体的技术路线，包括需求预测、选址布局、调

度策略和互动机制等关键环节；最后，设计了分阶段实施方案，并进行了经济效益、社

会效益和环境效益的综合评估。研究表明，通过科学规划和智能互动，可实现充电基础

设施与电网的协同发展，预计到2030年，可使电网峰谷差降低1520%，减少碳排放约

3000万吨/年。本研究为城市充电基础设施建设提供了理论依据和实践指导，对促进电

动汽车产业健康发展和能源系统转型具有重要意义。

引言与背景

1.1研究背景与意义

全球气候变化问题日益严峻，交通运输领域作为主要的碳排放源之一，其电气化转

型已成为各国共识。根据国际能源署(IEA)数据，交通部门占全球能源相关二氧化碳

排放的24%，其中道路运输占比高达75%。电动汽车以其零尾气排放、高能源利用效率

等优势，被视为应对气候变化和改善城市空气质量的重要解决方案。中国作为全球最大

的汽车市场，已将发展新能源汽车提升至国家战略层面。国务院发布的《新能源汽车产

业发展规划年)》明确提出，到2025年，新能源汽车新车销售量达到汽车新

车销售总量的20%左右，到2035年，纯电动汽车成为新销售车辆的主流。

随着电动汽车保有量的快速增长，充电需求呈现爆发式增长态势。中国电动汽车充

电基础设施促进联盟数据显示，截至2023年底，全国充电基础设施累计达520万台，

同比增长78%，而车桩比约为2.5:1，仍存在较大缺口。更为重要的是，大规模电动汽

车的无序充电行为将对城市电网造成巨大冲击。研究表明，若不采取有效措施，当电动

汽车渗透率达到30%时，可能导致电网峰谷差增加40%以上，引发电压波动、线路过

载等问题。因此，如何科学规划充电基础设施布局，实现充电行为与电网运行的良性互

动，已成为亟待解决的关键问题。

本研究的意义主要体现在三个方面：一是理论意义，通过多学科交叉融合，构建充

电基础设施规划与电网互动的理论框架，丰富能源互联网和智能交通领域的理论体系；

城市电动汽车充电基础设施规划与电网互动研究2

二是实践意义，为城市充电基础设施建设提供科学依据和技术支撑，促进电动汽车产业

健康发展；三是政策意义，为政府部门制定相关标准和政策提供参考，推动能源系统低

碳转型。

1.2国内外研究现状

国外对电动汽车充电基础设施与电网互动的研究起步较早，已形成较为成熟的理论

体系和技术路线。美国加州大学伯克利分校的研究团队提出了V2G(VehicletoGrid)概

念，通过双向充放电实现电动汽车与电网的能量互动。欧洲的EMobility项目则聚焦于

充电基础设施的标准化和互联互通问题。日本东京工业大学开发了基于交通流数据的

充电需求预测模型，精度达到85%以上。这些研究为本课题提供了重要参考，但大多

基于发达国家电网结构和交通特点，难以直接应用于中国实际。

国内相关研究近年来发展迅速。清华大学团队提出了考虑电网约束的充电站选址

定容模型，采用改进粒子群算法求解。国家电网公司开展了大规模电动汽车接入对配电

网影响的研究，建立了典型城市配电网仿真平台。同济大学则从交通工程角度出发，研

究了充电行为对城市交通流的影响。然而，现有研究仍存在三方面不足：一是多学科交

叉融合不够，电力系统与交通系统的研究相对割裂；二是缺乏全生命周期的规划方法，

难以适应电动汽车快速发展需求；三是互动机制设计不完善，未能充分发挥电动汽车作

为移动储能资源的价值。

1.3研究内容与框架

本研究围绕城市电动汽车充电基础设施规划与电网互动这一核心问题，构建了”现

状分