第1章  概述 1
1.1  電動汽車及其發展歷程 2
1.1.1  電動汽車的發展歷程 2
1.1.2  電動汽車的發展現狀 3
1.1.3  電動汽車對電網的影響與挑戰 5
1.2  電動汽車充電設施分類與技術發展 6
1.2.1  充電設施分類標準 6
1.2.2  主流充電技術 7
1.2.3  前沿充電技術與模式創新 9
1.3  電動汽車充電設施規劃建設需求 10
1.3.1  電動汽車充電設施的發展現狀 11
1.3.2  電動汽車充電設施發展的政策導向 12
1.3.3  國內外電動汽車充電設施建設水平 14
1.4  充電設施運行優化及市場化路徑 16
1.4.1  基於有序充電的充電設施運行優化 16
1.4.2  電動汽車和電網互動試點應用案例 18
1.4.3  充電設施運行市場化路徑與政策展望 21
1.5  小結 23
第2章  電動汽車充電負荷建模與預測 25
2.1  城市電動汽車保有量中長期發展預測方法 26
2.1.1  電動汽車市場規模預測方法 26
2.1.2  考慮技術演進與競爭的預測模型 28
2.1.3  城市電動汽車保有量預測模型的不確定性分析方法 31
2.2  城市廣域範圍內電動汽車充電負荷時空分布預測方法 34
2.2.1  出行鏈理論 35
2.2.2  出行特性統計特征分析方法 37
2.2.3  基於電動汽車行為模型的廣域範圍充電需求建模 40
2.3  數據驅動的電動汽車充電站超短期負荷預測方法 45
2.3.1  電動汽車充電站負荷預測需求 45
2.3.2  超短期負荷預測框架構建策略 47
2.3.3  負荷預測模型仿真 52
2.4  小結 56
第3章  電動汽車充電設施優化規劃 59
3.1  基於城市功能分區的充電樁群規劃方法 60
3.1.1  電動汽車充電負荷建模方法 61
3.1.2  考慮多種充電設施的電動汽車多時空尺度充電模型 62
3.1.3  基於城市功能分區的充電樁群規劃模型 63
3.1.4  算例分析 66
3.2  城市電動汽車充電站擴容規劃方法 70
3.2.1  城市電動汽車充電站擴容規劃模型 70
3.2.2  雙層擴容規劃的流程與求解方法 73
3.2.3  算例分析 78
3.3  光儲充電站案例分析及容量配置方法 80
3.3.1  光儲充電站案例分析 81
3.3.2  光儲充電站光儲容量優化配置方法 84
3.3.3  算例分析 89
3.4  小結 92
第4章  電動汽車充電設施運行優化 93
4.1  居住區充電設施運行優化方法 94
4.1.1  考慮充電負荷的居住區能量優化需求 95
4.1.2  考慮充電負荷的居住區能量兩階段實時優化運行方法 98
4.1.3  算例分析 102
4.2  商業樓宇充電設施運行優化方法 106
4.2.1  未來商業樓宇電能管理架構 107
4.2.2  考慮充電設施的樓宇運行優化方法 107
4.2.3  算例分析 111
4.3  光儲充電站運行優化方法 116
4.3.1  光儲充電站典型運行方式 117
4.3.2  光儲充電站經濟運行策略 118
4.3.3  算例分析 123
4.4  小結 126
第5章  電動汽車充電引導與路徑規劃 127
5.1  基於數字地圖接口的動態路網模型 128
5.1.1  數字地圖技術及應用 128
5.1.2  應用於電動汽車充電引導的數字地圖接口參量分析 130
5.1.3  應用於電動汽車充電引導的數字地圖接口調用過程 131
5.2  基於賦權二部圖匹配的電動汽車充電引導方法 133
5.2.1  面向電動汽車用戶的快充需求分析 134
5.2.2  面向充電站的快充需求分析 135
5.2.3  考慮充電衝突的電動汽車充電引導策略 136
5.2.4  算例分析 142
5.3  基於改進延遲接受算法的電動汽車充電引導方法 147
5.3.1  電動汽車充電引導需求及充電預約服務構架 147
5.3.2  基於改進延遲接受算法的充電匹配策略 148
5.3.3  算例分析 153
5.4  小結 157
第6章  電動汽車參與電網調節互動 159
6.1  電動汽車參與電網調節互動潛力評估 160
6.1.1  電動汽車潛力評估的建模方法 160
6.1.2  潛力評估模型的高效求解方法 164
6.1.3  電動汽車參與電網調節互動的潛力評估分析 169
6.2  電動汽車參與電網削峰填谷應用 172
6.2.1  面向私用樁的電動汽車削峰填谷應用 173
6.2.2  面向公共樁的電動汽車削峰填谷應用 178
6.3  電動汽車參與電網頻率調節應用 186
6.3.1  電動汽車與電網信息互動架構 186
6.3.2  電動汽車參與電網頻率調節實時能力評估 186
6.3.3  電動汽車參與電網頻率調節實時指令分解 190
6.3.4  算例分析 195
6.4  小結 196
第7章  電動汽車參與電力市場模式與機制 199
7.1  國內外電力市場發展綜述 200
7.1.1  國外電力市場發展概述 200
7.1.2  國內電力市場改革進程 205
7.1.3 上海電力現貨市場建設 206
7.2  國內外電動汽車參與市場鼓勵政策與典型模式 209
7.2.1  國內外電動汽車參與市場鼓勵政策 209
7.2.2  國內外電動汽車參與市場試點分析 213
7.3  電動汽車充電站充電市場化實時定價機制 220
7.3.1  信息交互架構 220
7.3.2  充電市場主體建模 221
7.3.3  充電站聯盟之間的博弈 224
7.3.4  算例分析 227
7.4  小結 231
參考文獻 232

近年來，電動汽車及充電設施在中國發展得非常迅速。截至2021年年底，我國電動汽車充電設施規模達261.7萬臺，服務近800萬輛電動汽車。2022年，根據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟公布的最新數據，電動汽車及充電設施繼續呈爆發式增長，1—12月充電設施增量為259.3萬臺，電動汽車銷量達688.7萬輛，樁車增量比達1∶2.7。在充電設施快速發展的同時，仍有許多突出問題不容忽視，包括：充電設施建設整體滯後於電動汽車市場規模的增長，缺乏對電動汽車中長期發展規模及充電設施建設需求規模的科學預測；充電設施發展不均衡、布局不合理，充電潮汐效應明顯；充電設施運營效率低、盈利能力弱，城市公共充電站冷熱不均；充電引導與路徑規劃功能不完善，用戶找樁難、找樁慢，充電便捷性仍需提升；電動汽車參與電網調節互動商業模式不夠清晰，參與電力市場的實施路徑及交易機制尚不完善。通過電動汽車充電設施的優化規劃與運行，可以推動解決充電基礎設施規劃、建設和運行中存在的問題，助力新能源汽車行業高質量發展。
充電設施是電動汽車用戶綠色出行的重要保障，是促進電動汽車產業發展，推進新型電力繫統建設，助力雙碳目標實現的重要支撐。2022年1月，《國家發展改革委等部門關於進一步提升電動汽車充電基礎設施服務保障能力的實施意見》(發改能源規〔2022〕53號)，提出了省級和市級充電基礎設施布局規劃編制要求，明確了城市公共、縣城和鄉鎮、高速公路、單位和園區內部等各類充電基礎設施的建設要求，為“十四五”時期加快形成適度超前、布局均衡、智能高效的充電基礎設施體繫提供了目標指引。2023年1月，工業和信息化部、交通運輸部會同國家發展改革委等八部門聯合發布《關於組織開展公共領域車輛全面電動化先行區試點工作的通知》(工信部聯通裝函〔2023〕23號)。電動汽車充電基礎設施建設方面，該通知要求建成適度超前、布局均衡、智能高效的充換電基礎設施體繫，新增公共充電樁(標準樁)與公共領域新能源汽車推廣數量(標準車)比例力爭達到1∶1。當前，我國已建成全球最大規模的充電設施網絡。
為了概括和總結電動汽車充電設施優化規劃與運行方面多年來取得的研究成果，特別是基於國家自然科學基金項目(項目編號：51477097，52077139，52167014)、上海市科委科技計劃項目(項目編號：19YF1423800，21YF1408600，21DZ2204800，23XD1422000，23DZ2200600，23QB1400500)和多項國家電網公司科技項目的研究成果，上海交通大學、蘭州理工大學和國網上海市電力公司等單位聯合編寫了本書。本書共分為7章，包括概述、電動汽車充電負荷建模與預測、電動汽車充電設施優化規劃、電動汽車充電設施運行優化、電動汽車充電引導與路徑規劃、電動汽車參與電網調節互動和電動汽車參與電力市場模式與機制等內容。
本書第1章編寫人員為周雲、劉依環、餘蘇敏、劉澤宇、馮琪；第2章編寫人員為馮鼕涵、史一煒、劉澤宇、朱江皓、宋玉茹；第3章編寫人員為周雲、餘蘇敏、夏宇軒、桂強、伊尹；第4章編寫人員為周雲、李一璞、餘蘇敏、吳凡、李汶龍；第5章編寫人員為李恆傑、夏宇軒、夏強強、安妮、陳興旺；第6章編寫人員為方陳、趙小瑾、趙詣、田子豪、楊蘊祺；第7章編寫人員為馮鼕涵、馮源昊、計亞寧、劉澤宇、劉騏源。其中，周雲對本書的總體構架、各章節的內容安排和知識結構進行了統籌，並負責本書的統稿與修正工作；馮鼕涵審閱了全書的內容，對本書的結構安排和主要論點進行了完善；李恆傑參與了本書的總體設計，方陳對全書進行了修改和校核；王皓靖、張開宇和占書河也參與了本書的修改和校核工作。
本書理論聯繫實際，可作為高等院校電氣工程及相關專業的教材和廣大師生的學習參考用書，也可作為電力監管部門、電力企業、充電運營商等專業技術人員的學習用書。同時，本書引用了大量參考文獻，在此對相關作者表示衷心感謝。限於編者水平有限，書中難免存在疏漏之處，懇請廣大讀者批評指正。

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