Зарядная инфраструктура электрического транспорта: методика расчета минимально необходимого количества зарядных станций в населенных пунктах

Введение.

В последние годы в России парк легковых автомобилей с электрическим приводом ведущих колес значительно возрос. Увеличение в эксплуатации количества электромобилей является следствием принятой Правительством Российской Федерации (РФ) «Концепции по развитию производства и использованию электрического автомобильного транспорта в Российской Федерации на период до 2030 года» [11]. Однако для сохранения и преумножения существующих темпов электрификации автомобильного транспорта необходимо развивать зарядную инфраструктуру (ЗИ), поскольку возможность использования по назначению колесных транспортных машин (КТМ) с электрическим приводом связано с рядом ограни- чений, среди которых следует отметить небольшой запас хода и малое количество электрических зарядных станций (ЭЗС). В условиях большой протяженности улично-дорожной сети и различного уровня обеспеченности населения электромобилями в регионах РФ решение задач по определению количества точек передачи электрической энергии (ЭЭ) в тяговые батареи (ТБАТ) электрокаров, а также установления мест их размещения при построении зарядной сети, должно осуществляться с использованием научно-обоснованных методик. В настоящее время задача поиска оптимального количества ЭЗС в населенных пунктах России является актуальной. При их достаточном количестве автолюбителям можно без ограничений эксплуатировать АТ.

EDN BSPMTX

На начальном этапе развития ЗИ важно организовать точки передачи ЭЭ в аккумуляторы КТМ в местах наибольшего спроса. Инвестиции на развитие зарядной сети следует направлять адресно, в соответствии с реальной потребностью в таких объектах у пользователей конкретных населенных пунктов. Это позволит исключить лишние капитальные вложения на построение инфраструктуры, связанные с установкой терминалов в тех местах, где на них будет минимальный спрос. И только после удовлетворения фактического спроса в услугах по передаче ЭЭ в ТБАТ электромобилей на территориях с высоким уровнем обеспеченности жителей ЭТ следует увеличивать число ЭЗС в других населенных пунктах, расширяя площадь зоны, покрываемой зарядной сетью.

Постановка задачи исследования.

В работе [5] предлагается методика установления параметров ЗИ путем сравнения её с сетью автозаправочных станций (АЗС) для КТМ с тепловыми энергетическими установками.

Сущность методики можно проиллюстрировать разработанной авторами расчетной формулой

Ха

^Х Э = Л? (1)

та Na а а где Хэ и Ха - удельное количество КТМ с электрическим приводом и традиционных автотранспортных средств (АТС) на один пункт заправки соответственно, сп. ед.;

Тэ и Га — продолжительность заполнения электрической энергией ТБАТ и нефтепродуктами топливных баков, мин.;

^э и ^а — среднее число заездов на пункты заправки для электромобиля и обычной машины, ед.

В соответствии с [9] АЗС проектируют из расчета одна топливораздаточная колонка на 1200 легковых автомобилей.

Время заправки автомобильной техники (АТ) топливом - Т_а принимается в размере 5 мин. Продолжительность Т_э зарядки электромобиля варьируется в зависимости от мощности ЭЗС и её типа ( AC или DC ).

Параметры ^_э и N_a рассчитываются в соответствии с пройденным расстоянием АТС на одной зарядке ТБАТ и заправке топливом баков соответственно за контрольный период времени, например, в течение недели или месяца, исходя из среднего суточного пробега машин.

Для Владимирской области при среднем суточном пробеге легкового автомобиля, составляющего 44 км [2,10], за тридцать дней КТМ будет пройден путь в 5м= 44.30=1320 км.

Автомобиль Nissan Tiida , выпускавший c

2010, имеет объем топливного бака V g =52 л., а удельный расход топлива на 100 км пройденного пути в городском цикле составляет g g = 10,0 л. Nissan Leaf второго поколения, сконструированный на той же платформе, имеет емкость тяговой батареи 40 кВт^.ч и запас хода L ^ _x = 240 км. Зарядка на «быстрых» ЭЗС будет осуществлять до заполнения батареи на p =80%.

Искомые параметры будут равны:

- для автомобиля с ДВС м = S" а ^блоо

Яб

₅ 2 3²⁰ = 2,6 * Ззаезда; (2)

10 100

^ э =

- для электромобиля на «быстром» зарядном терминале (ЗТ)

5м       1320

—---р— =-----до- = 6,9 * 7заездов; (3)

^{L ax} ■ 100%    ²⁴⁰ ■ 100

- для электромобиля на «медленной» ЭЗС

^ 3 = тг = ¹32⁰ = 5,5 * 6 заездов. (4)

L 3 _x 240

Таким образом, используя расчетное выражение (1) можно установить удельное число электромобилей, приходящихся на один ЗТ различного типа. На рисунке 1 приведены результаты расчета удельного числа КТМ с электрическим приводом на одну ЭЗС, поддерживающей «быструю» зарядку ТБАТ, при моделировании времени зарядки.

Рисунок 1 – Динамика изменения удельного числа КТМ с электрическим приводом на один ЭЗС Mode 4 в зависимости от продолжительности заряда батареи: 1 – в летний период эксплуатации; 2 – в зимний период эксплуатации

Таким образом, на ЗТ постоянного тока мощностью более 149 кВт, обеспечивающих зарядку электромобиля за время, не превышающее 50 мин. приходится 86 электромобилей (время зарядки 30 мин). В течение суток планируемое число заездов составит – 3. В соответствии с рисунком 6 работы [4] максимальная возможная пропускная способность такой зарядной станции равна 51 обслуживание в сутки.

Аналогичные расчеты проведены для ЭЗС переменного тока мощностью до 22,5 кВт, относящиеся к ЗТ Mode 2 и Mode 3, т.е. «медленного» типа. Результаты расчета показаны на рисунке 2.

Удельное число электромобилей на

Продолжительность зарядки тяговой батареи электромобиля, мин.

Рисунок 2 – Динамика изменения удельного числа КТМ с электрическим приводом на один ЗТ Mode 2 и Mode 3 в зависимости от продолжительности заряда батареи:

1 – в летний период эксплуатации; 2 – в зимний период эксплуатации

Согласно полученным данным на ЭЗС мощностью 22,5 кВт, обеспечивающей передачу энергии в ТБАТ электромобиля за 210 мин, приходится 14 машин, а в течение суток будет осуществлен один заезд. Если рассматривать ЗТ мощностью 7,4 кВт, то на него придется 6 КТМ с электрическим приводом. В зимний период эксплуатации при условии снижения емкости ТБАТ на 30% удельное число АТС с электроагрегатами снижается (см. кривая 2 на рисунках 1 и 2).

Основным недостатком предлагаемой методики является то, что она не учитывает вероятность возникновения очередей на ЗТ в том случае, когда всем условно прикрепленным к ней КТМ одновременно потребуется подключение к источнику энергии. Например, для ЭЗС Mode 4 максимальная суточная пропускная способность при времени зарядки 30 минут составляет не более 51 АТС [4]. По расчетным зависимостям, предложенным в [5], теоретически возможное число заездов в зимний период эксплуатации составит 70, а в летний - 86. Таим образом, авторами не установлены вероятности отказа в обслуживании и среднее время ожидания коммутации электромобиля с ЭЗС. Кроме того, не учитываются эксплуатационные затраты и упущенная выгода от недостаточно загруженного и простаивающего в ожидании заявки на обслуживание зарядного оборудования, что очень важно, особенно на начальном этапе развития ЗИ ЭТ.

В [1] автор для поиска оптимального количества ЗТ предлагает использовать теорию массового обслуживания (ТМО). Если рассматривать ЭЗС как систему массового обслуживания (СМО) с ожиданием и одним каналом обслуживания, то в качестве критерия оптимальности выбрана минимальная сумма потерь от взаимного ожидания обслуживающего и обслуживаемых средств

С_тп = т₀ ^Цт + Р 0 ^{4 т}^^п,

Ц П

(4) где т₀ — длина очереди; Р₀ — вероятность простоя ЭЗС; Ц_т и Ц_п - упущенная выгода от простоя электромобиля и ЗТ соответственно, руб./ч.

Параметр т0 устанавливается с использованием математической зависимости то = т—(1 —Ро)(1 —1),

(5) где т — число электромобилей, приходящихся на одну ЭЗС.

Коэффициент а определяется из выражения а = Л/р, (6) где Л = 1/^ — интенсивность поступления заявок на ЗТ, возникающих через промежуток времени tm, равный периоду времени между зарядками электромобилей; р = 1/^ — интенсивность обслуживания заявок, зависящая от продолжительности tn передачи электрической энергии в ТБАТ.

По предложенной методике было проведено моделирование СМО для зарядной станции мощностью P = 149 кВт, с учетом стоимости простоя КТМ Ц_т = 3100 руб./ч. и ЗТ, осуществляющего продажу 1 кВт электроэнергии по цене 17 руб. - Ц_п = 149 • 17 = 2533 руб./ч.

В качестве примера в таблице 1 приведены результаты моделирования работы ЭЗС при t_m = 2,0 ч. и t_n = 0,83 ч., а на рисунке 3 изображены графические зависимости, отражающие поиск оптимального значения – m.

Из графика рисунка 3 следует, что в соответствии c экономическим критерием, предложенным автором [1], оптимальной будет одноканальная СМО, к которой условно прикреплено не более трех электромобилей.

Таблица 1 – Результаты моделирования работы СМО с одной ЭЗС

m	m 0	P 0	C mn	m	m 0	P 0	C mn
1	0	0,70671378	0,7067	11	7,68022053	0,02635443	9,4258
2	0,15840788	0,45988641	0,6538	12	8,66640395	0,02230222	10,6286
3	0,51009805	0,26974607	0,894	13	9,6555298	0,01911298	11,836
4	1,16434396	0,16834116	1,5933	14	10,64682128	0,01655889	13,0466
5	1,97833239	0,11378653	2,535	15	11,63974137	0,01448245	14,2597
6	2,86953491	0,08187773	3,5937	16	12,63390935	0,012772	15,4747
7	3,80074586	0,06170285	4,7132	17	13,62904922	0,01134659	16,6912
8	4,75451096	0,04814279	5,8669	18	14,62495707	0,01014642	17,9088
9	5,72194028	0,03859026	7,0414	19	15,62147968	0,00912655	19,1274
10	6,69813698	0,03160908	8,2291	20	16,61850014	0,00825269	20,3467

Число электромобилем, приходящихся на одну ЭЗС

Рисунок 3 – Графическое определение оптимального числа электромобилей - т на одну

ЭЗС с учетом вероятности её простоя :

1) - Р ₀ и экономического критерия; 2) - С _тп : P =

149 кВт, Ц_т = 3100 руб./ч., Ц „ = 2533

руб./ч.

На рисунке 4 показано графическое отображение результатов моделирования работы ЭЗС при различной интенсивности поступления заявок на зарядку и продолжительности передачи ЭЭ в ТБАТ АТС с электроагрегатом.

Согласно приведенным графическим зависимостям рисунка 4 выявлены следующие закономерности. Первая, с увеличением потока заявок на обслуживание и продолжительности передачи ЭЭ в ТБАТ КТМ удельное число электромобилей снижается, что очевидно. И, вторая, с ростом упущенной выгоды от простаивания обслуживающего канала и (или) уменьшения издержек от ожидания постановки электрокара на зарядку количество условно прикрепленных к ЭЗС машин будет увеличиваться (см. рисунок 5).

Рисунок 4 – Результаты моделирования работы ЭЗС при различной интенсивности поступления заявок на зарядку и продолжительности передачи ЭЭ в ТБАТ АТС с электроагрегатом :

1 – 0,2 авт./ч.; 2 – 0,4 авт./ч.; .; 3 – 0,6 авт./ч.; .; 4 – 0,8 авт./ч.; .; 5 – 1,0 авт./ч.

Рисунок 5 - Графическое определение оптимального числа электромобилей - т на одну ЭЗС с учетом вероятности простоя ЭЗС: 1) - Р ₀ и экономического критерия; 2) - C_mn: P = 149 кВт, Ц_т = 350 руб./ч., Ц_п = 4023 руб./ч.

Полученные расчетные параметры указывают на избыточное количество зарядных станций, которые необходимы для удовлетворения спроса на услуги по передаче ЭЭ в ТБАТ КТМ с электроприводом. Это можно доказать на простом примере. Если рассмотреть группу электромобилей в г. Владимире численным составом 100 ед., то за неделю эксплуатации им потребуется осуществить 200 заездов на ЭЗС для восполнения уровня заряда аккумуляторов (2 зарядки у каждого АТС) [4]. Исходя из предложений рассмотренной выше методики на 100 КТМ с электроприводом необходимо 100/3 ≈ 33 терминала. Фактически в одни сутки поток заявок составит 200/7 « 29 заездов на ЭЗС, т.е. на каждую станцию по одному заезду в сутки. Если принять зарядную станцию мощностью 22,5 кВт, способную выполнить заряд батареи аккумуляторов за 3,5 ч., то в течение 12…14 ч. дневного времени такой терминал способен обслужить 4 электромобиля. Таким образом, необходимое число зарядных станций составит 29/4 « 7 ед.

Предложенный в работе [1] подход, когда вероятность отказа в обслуживании одноканальной СМО стремится к нулю, будет оправдан на начальном этапе построения ЗИ с целью привлечения потенциальных автолюбителей. У организаций, на балансе которых находятся ЭЗС, экономическая эффективность их эксплуатации в период начала развития сети ожидается невысокой, поскольку численный состав парка не способен сформировать ритмичный поток заявок. В будущем может возникнуть ситуация, когда спрос на ЗТ начнет снижаться вследствие сокращения числа заездов в силу разных причин, например, увеличения запаса хода электромобилей или замедлении динамики прироста парка ЭТ. При этом стоит понимать, что простои ЭЗС в отсутствии заявок на обслуживание требуют компенсации затрат на потребление электроэнергии со стороны их собственников.

Определение количества ЗТ необходимо осуществлять исходя и фактических значений численности парка КТМ с электроприводом, запаса их хода и интенсивности эксплуатации, с учетом влияния следующих факторов:

• -    снижение емкости ТБАТ ввиду эксплуатации машин при низких отрицательных температурах, а также физического износа аккумуляторов;

• -    установления приемлемого для большинства автолюбителей порогового значения времени ожидания постановки электромобиля на зарядку;

• -    заданной вероятности отказа в обслуживании ЗТ;

• - экономической целесообразностью эксплуатации ЭЗС.

Результаты исследования и их обсуждение .

Фактическая емкость ТБАТ электромобиля, которую требуется наполнить электроэнергией в процессе зарядки, может быть установлена с помощью выражения

^ вАТ = ^ БАТ ^{(1 -} 000 ^(w + / габ ^В КТм )) ⁽⁷⁾ где V/бат — базовая средняя емкость ТБАТ, кВт^.ч; w — уровень заряда, при котором не рекомендуется эксплуатация электромобиля, w =20%; /_та б — коэффициент годовой потери емкости аккумуляторов вследствие их физического износа, /_га б =2—2,3%[8]; В ктм — средний возраст парка ЭТ, лет.

Следует учесть, что «быстрые» зарядные станции завершают процесс зарядки аккумуляторов при достижении в них уровня заряда 80%, следовательно, формула (7) примет вид

^ БАТ = ^ БАТ ^ ⁽¹ - 100 ^(w + / таб В КТМ )), ⁽⁸⁾ где сГ б _з — коэффициент, позволяющий учесть завершение процесса передачи электроэнергии от ЭЗС в батарею при достижении уровня заряда в 80%, а_бз =0,8.

Средний возраст парка электрических машин определяется из выражения

' _/ьпр

В ктм = v=5> (9)

^i=iDi где / — год, начала продаж электромобилей;

й₍ ^пр — фактическое число проданных КТМ в i -й год, ед.

Таблица 2 содержит результаты расчета среднего возраста парка легковых автомобилей с электрическим приводов в РФ в период с 2016 г и до 2030 г, с учетом прогнозируемой динамики его прироста, установленной в [3] (см. таблицы 1 и 3).

Таблица 2 – Результаты расчета среднего возраста парка КТМ с электрическим приводов в РФ

Год	2016	2017	2018	2019	2020	2021	2022	2023
В ктм , лет	1	1,76	1,43	1,39	1,65	1,75	2	1,98
Год	2024	2025	2026	2027	2028	2029	2030	-
В ктм , лет	2,04	2,16	2,27	2,36	2,68	2,96	3,22	-

Фактический удельный расход электроэнергии на пробег можно установить из математической зависимости (кВт.ч/100 км)

^’^(^is)- (10)

где к — коэффициент, учитывающий увеличение удельного расхода электроэнергии ТБАТ в зимний период эксплуатации КТМ, к = 10 ...30% [7].

Коэффициент к может быть найден с уче- том снижения температуры на один градус из вы- ражения к = СТт_БАт|ТЯнв|,        (11)

где стт_бат — коэффициент, учитывающий снижение емкости ТБАТ в зимний период эксплуата-1% ции, СТт_бат = :j-^ [7]; Тянв — средняя отрица- тельная температура января в населенном пункте, установленная из многолетних наблюдений, град. Часовая производительность ЭЗС по пере- даче ЭЭ в ТБАТ КТМ с электроприводом рассчи- тывается с использованием выражения (электро- мобили/час)

к =

^ зар

₊£под ’ 60

где С_за р — продолжительность подключения АТС к ЗТ, ч.;

Спод — время, необходимое на подключение зарядной станции к коннектору электромобиля и начало процесса передачи ЭЭ в батарею аккумуляторов, Спод = 1...3 мин.

Время передачи электроэнергии в ТБАТ электромобиля может быть рассчитано в соответствии со следующей математической зависимостью (ч.)

ЭФ

^S’ (13)

Р эзс — паспортная мощность ЭЗС, кВт; И бат — емкость батареи аккумуляторов электромобиля, которую необходимо наполнить энергией, кВт^.ч.

В процессе расчета количества ЗТ параметр - И бАТ рекомендуется принимать равной величине паспортной емкости ТБАТ - И бат , поскольку собственник к моменту обращения за услугой может разрядить батарею КТМ с электроприводом до минимально возможных значений, а последующую зарядку осуществлять до 100%.

Это будет значительно влиять на продолжительность подключения АТС к ЭЗС.

Запас хода КТМ с электроприводом определяют по формуле (км)

э    100Н БАТ

. зх =     „ЭФ .                    ⁽    )

И р

Суточное число заездов электромобилей на ЗТ устанавливают из следующей зависимости (электромобили/сутки)

сут _ ЛЭктМ^год тЭЗС      П1?'           (15)

Дэьзх где   Ьгод — годовой пробег КТМ, км;

Дэ — число дней эксплуатации АТ в году, Дэ = 365 дней;

^ эктм — количество АТС с электроагрегатами в населенном пункте, определяемое по формуле (1) [4], ед.

В работе [6] представлены графические диаграммы, отражающие результаты опроса воcтребованности зарядных станций по времени суток и дням недели. На рисунке 6 показана диаграмма распределения спроса на услуги по восполнению ЭЭ батарей аккумуляторов электромобилей в течение суток, полученная авторами указанного исследования.

Рисунок 6 – Диаграмма распределения спроса на услуги по восполнению ЭЭ ТБАТ электромобилей в течение суток

Из рисунка 6 видно, что 91% от суточного числа заездов приходятся в период времени с 0400 до 2400 ч., т.е. в течение 20 ч. Указанные сведения позволяют установить часовую интенсивность потока заявок на ЗТ. Для этого следует восполь- зоваться расчетной формулой (электромо-били/час)

ч _ «дз сут _ «дз ^ЭКТМ^год тэзс - тэзс — "Tl------ едз              едз

^Дэ ^ зх

■),   (16)

дом можно рассчитать, используя следующие математические выражения:

- для зарядных станций Mode 4

где шдз — доля заездов на зарядную станцию в наиболее загруженный период дня, ^дз -0,91; Сдз — продолжительность периода времени с интенсивным поступлением потока заявок, Сдз -20 ч.

Минимально необходимое количество ЗТ в населенном пункте для обеспечения бесперебой-

<с--РИ;

^ЭЗС    И зк    М

где

• -    для зарядных станций Mode 2 и Mode 3

^ ЭЗс ^- “ (“ ЭЗС ) ^— ^ ЭБЗС '    ⁽¹⁸⁾

изк 4 М пзк — число одновременно заряжаемых

ной эксплуатации КТМ

с

электрическим приво-

/V ^Б " ЭЗС

транспортных средств.

Подставляя в выражения (17) и (18) параметры, получим расчетные формулы установления необходимого количества ЗЭС:

- для зарядных станций Mode 4

^ нас ^ ЭКТМ ^ год ^ дз

^ зк

1000Д э (

^1О0^ БАТ^ (^1- 1;0 ⁽™⁺/ таб ^В КТМ ⁾)

^(¹⁺ d00 )         /

,

• -    для зарядных станций Mode 2 и Mode 3

Сдз ^Бат,

^Р ЭЗС

+£под 60

N ^М — — ^ ЭЗС - „ ^пзк

^ нас Н ЭКТМ ^ год Ы дз

( ^1оо ^БАТ ^(1- Т00С^ ⁺ ^ _Т а6 ^В КТм)У\

\100д           д

^БАТ , ^с под ^Р ЭЗС ⁶⁰

—

Л/ ^Б ^ ЭЗС '

где N_Hac — число жителей населенного пункта, чел; П эктм — уровень обеспеченности электромобилями, ед./1000 жит.;

Ь_год — годовой пробег КТМ, км;

Дэ — число дней эксплуатации АТ в году, Дэ — 365 дней;

^ бат — базовая средняя емкость тяговой батареи, кВт^.ч;

дЭ — удельный расход энергии на 100 км пройденного пути, дЭ —15. ..25 кВт.ч/100км;

w — уровень заряда, при котором не рекомендуется эксплуатация электромобиля, w —20%;

к — коэффициент, учитывающий увеличение удельного расход электроэнергии тяговой батареи в зимний период эксплуатации КТМ, к — 10...30%;

/_та б — коэффициент годовой потери емкости аккумуляторов вследствие их физического износа, /_та б —2.2,3%;

В ктм — средний возраст парка ЭТ, лет; ^_дз — доля заездов на ЗТ в наиболее загруженный период дня, ^_дз —0,91;

С_дз — продолжительность периода времени с интенсивным поступлением потока заявок, С дз —20 ч.;

«бз — коэффициент, позволяющий учесть завершение процесса передачи электроэнергии от ЭЗС в батарею при достижении уровня заряда в 80%, «бз —0,8;

Р эзс — паспортная мощность ЗТ, кВт; п_зк — число одновременно заряжаемых транспортных средств;

Спод — время, необходимое на подключение зарядной станции к коннектору электромобиля и начало процесса передачи ЭЭ в батарею аккумуляторов, Спод —1.3 мин.

Полученные расчетные формулы рекомендуется использовать для нахождения минимально необходимого количества зарядных станций в населенном пункте, исходя из фактической численности парка ЭТ в нем, а также интенсивности эксплуатации машин. Предложенные выражения учитывают различного рода эксплуатационные факторы, оказывающие влияние на величину пробега между зарядками ТБАТ электромобилей, среди которых следует отметить уровни допустимого разряда и предельного заряда аккумуляторов, их физический износ, а также увеличение удельного расхода энергии в условиях зимней эксплуатации.

В качестве примера выполнен расчет количества ЗТ мощностью 22,5 и 149 кВт для г. Владимира, необходимого к 2030 г. для обеспечения возможности эксплуатации парка легковых автомобилей с электроагрегатами. Результаты расчета искомых параметров по формулам (19) и (20) показаны в таблице 3.

Таблица 3 – Результаты расчета количества зарядных станций мощностью 22,5 и 149 кВт для г. Владимира, необходимого в 2030 г. для обслуживания парка легковых автомобилей с электроагрегатами [3,4]

Параметр ЭЗС	нас , жит.	ПЭКТМ , КТМ/1000 жит.		Ь год , км.	Д э , дней	^ дз ,%	^ БАТ , кВт.ч	д р , кВт.ч/100 км.		W, %	/ аб , %
Mode 3	332446	3,0964		16000	365	0,91	70	20		20	2
Mode 4	332446	3,0964		16000	365	0,91	70	20		20	2
\   Пара- \  метр эзс\	^ бз ,%	В КТМ , лет	^ дз , ч.	к, %	Р эзс , кВт	w э ф ИБАТ , кВт.ч	^ зк	^• под , мин		д рФ , кВт.ч/1 00 км.	^ зар , мин (ИХ)
Mode 3	80	3,22	20	15	149,0	41,19	1	3		23,0	28,2
Mode 4	-	3,22	20	15	22,5	51,49	1	3		23,0	186,7
Пара-^хметр ЭЗС	^ зар , мин «АФТ )	и, авт./ ч.	и, авт./ч .	Ь з х, км	т сУТ , авт./сут.		тчЗС , авт./ч	^ ЭЗС	jV ЭЗС	N М ^ ЭЗС	Nf М ™ ЭЗС
Mode 3	16,6	1,92	3,03	179,09	251,96		11,46	5,97	3,78	-	-
Mode 4	137,3	0,32	0,43	223,87	201,56		9,17	-	-	23	17

Таким образом, для обеспечения возможности бесперебойной эксплуатации легковых автомобилей с электрическим приводом необходимо не менее шести ЭЗС типа Mode 4 мощностью 149 кВт, считающиеся быстрыми и способные заполнить энергией ТБАТ электромобиля за время, не превышающее 50 мин, а также 23 и более ЗТ стандарта Mode 3, обладающие мощностью 22,5 кВт.

На рисунке 7 изображены графические зависимости, отражающие результаты расчета

Рисунок 7 - Динамика изменения минимально необходимого количества ЗТ во Владимирской области в период с 2024 по 2030 гг.:

1- количество ЭЗС Mode 3 при Ь _год = 80000 км; 2 - количество ЭЗС Mode 4 при Ь _год = 80000 км; 3 - количество ЭЗС Mode 3 при Ь _год = 16000 км; 4 - количество ЭЗС Mode 4 при Ь _год = 16000 км

Как отмечалось выше, полученные резуль-  уровня вероятности отказа в обслуживании заряд- таты требуют проверки с учетом заданного  ной станцией. Результаты моделирования будут

подробно рассмотрены в следующей публикации.

В работе выполнен расчет минимально необходимого количества ЗТ в населенных пунктах Владимирской области в период с 2024 по 2030 гг.

Заключение

На основании проведенного литературного обзора исследованы существующие методики определения удельного количества электромобилей на одну ЭЗС. Выполнен расчет потребного количества ЗТ на примере Владимирской области. Выявлены преимущества и недостатки предлагаемых подходов для решения задачи поиска оптимальных значений каналов обслуживания ЗИ, рассматриваемой как СМО автомобилей.

Разработана методика расчета минимально необходимого количества зарядных станций в населенном пункте, исходя из фактической численности парка ЭТ в нем, а также интенсивности эксплуатации машин. Предложенные математические зависимости учитывают эксплуатационные факторы, оказывающие влияние на величину пробега между зарядками тяговых батарей электромобилей, среди которых следует отметить уровни допустимого разряда и предельного заряда аккумуляторов, их физический износ, а также увеличение удельного расхода энергии в условиях зимней эксплуатации. Расчетные значения минимально необходимого количества ЭЗС предлагается проверять по критериям заданной вероятности отказа в обслуживании и экономической целесообразности их эксплуатации в составе зарядной сети.

С целью апробации предложенной методики выполнен расчет значений минимально необходимого количества ЭЗС для Владимирской области в период с 2024 по 2030 гг. для возможности беспрепятственной эксплуатации электромобилей, принадлежащих гражданам.