純電動汽車充電樁布局規劃問題的研究

周口科技職業學院 ■ 胡金義

0 引言

如今新能源汽車的產業規模持續擴大，由上及下的整體式產業鏈已經形成，大中型汽車生產商也逐漸轉向新能源市場。截至2017年末，我國新能源汽車銷售量同比增長50%，已連續3年位居全球首位[1]。在近幾年的新能源汽車銷售中，純電動汽車的占比達80%以上。面對如此大的需求量，純電動汽車產業的發展空間很大。

充電樁對于純電動汽車來說，就如同燃油汽車的加油站，其布局規劃會直接影響客戶購買和使用純電動汽車的意愿，進而影響純電動汽車整個行業的發展[2]?；诩冸妱悠嚨匿N售量逐年遞增，再加上國家對新能源產業發展的支持力度，對于現有的純電動汽車市場保有量來說，其所匹配的充電樁數量嚴重失衡。本文對當前推廣城鎮化及完整街道、城市可利用空間縮減等大環境下，純電動汽車的發展形勢進行了簡要分析，并對純電動汽車充電樁的布局規劃問題進行了分析研究。

1 純電動汽車充電樁當前的外部環境

1.1 政策方面

從《國務院印發節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》(國發[2012]22號)的實施和《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》的發布，足以說明未來幾年我國新能源汽車，尤其是純電動汽車的發展趨勢，同時也指出了充電樁需求還遠未得到滿足。

目前，充電站及充電樁多分布在人口集聚區，北京、上海、青島、廣東等地分布數量較多。根據中國產業信息網《2018～2024年中國無線充電市場深度調查及投資前景預測報告》及公安部交管局等官方統計，對當前我國新能源汽車與純電動汽車保有量[3]及充電樁保有量[4-5]的數據進行了整理，如表1、表2所示。

另據《2018年中國電動汽車充電站及充電樁市場研究報告》統計數據顯示，2018年以前，充電站市場保有量為6900余座。市場現有的充電站與充電樁的數量與國家發展和改革委、國家能源局、工業和信息化部、住房城鄉建設部聯合印發的《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015-2020年)》(下文簡稱“《指南》”)中要求的“到2020年要達到新增1.2萬座以上的充電站，480萬個充電樁”的目標[2]相去甚遠；而且《指南》中還要求，到2020年，現有純電動汽車保有量靠前的城市要達到充電樁之間的距離不超過1 km，采用政府購買快速充電裝置社會企業管理維護的服務方式，最終可以滿足500萬輛純電動汽車的充電需求[6]。

表1 新能源汽車與純電動汽車保有量的數據統計

表2 充電樁保有量數據統計

國家發展改革委、國家能源局、工業和信息化部、財政部于2018年11月9日聯合發布了《提升新能源汽車充電保障能力行動計劃》的通知，分別從總體要求、工作目標、重點任務、保障措施4方面進一步落實了《指南》的要求，詳細制定了提升新能源汽車充電保障能力的行動計劃，力爭用3年時間在充電技術水平、充電設施質量布局及充電基礎設施發展環境和產業格局、充電標準體系、充電網絡互聯互通能力、企業運營服務品質等方面邁進一大步。

1.2 城鎮化

城鎮化是我國走向現代化的必經之路。近幾年，我國城鎮化的速度顯著提升，截止至2017年年底，我國城鎮人口為7.7億，未來還有3億人口要落戶城鎮。

1.3 城市可利用空間

當前，城市建筑的可利用土地面積所剩無幾，而我國50%的糧食依賴進口，如果城市進一步擴張，會進一步加劇糧食危機，因此，“土地紅線”不能跨越。隨著完整街道的推廣，人們逐漸意識到以小汽車為導向的城市規劃將逐漸被淡化，人們和自行車及公共交通所占空間會逐漸提升。據統計，汽車與停車位數量之比在1.3 ～1.5，再加上進出車位需要外擴面積，1輛汽車約需要25 ～30 m2的停車位，這還不算高架橋及寬敞公路的面積。也就是說，約30%的城市空間被汽車所占據。在這種情況下，要提升城市土地空間利用率，就要縮小汽車所占用的土地面積，減小停車位及停車場所占的實際面積是主要趨勢。

2 外部環境驅使下的充電樁布局規劃問題的分析

2.1 充電樁選址布局分析

充電樁的規劃原則如同規劃加油站、生活超市等必需設施一樣，應根據需求，在綜合考慮成本的情況下確定充電樁的位置。

汽車一天的位置主要有3個：出發點、目的地和行駛在路上，大部分停留時間都是在出發點和目的地，只有長途旅行時道路的占用時間會多一些。在出發點和目的地都有車輛的集聚區，現階段車輛的集聚區一般都是停車場、路面和地下停車位，因此，在集聚區設置合適的充電樁是非常重要的。

對充電樁的需求是階段性的，具體分為純電動汽車示范階段、消費者體驗階段、發展建設階段、普及階段。根據現有純電動汽車市場保有量來分析，沿海、中原、西部區域的保有量呈遞減趨勢，以沿海區域為例，細分各個城市，每個城市劃分成不同區，然后根據每個區的純電動汽車保有量分布情況細分到出發點和目的地。居民區、工作地、商場、醫院、公園等地點都有配套的停車位，在這些地點布置合適的充電樁能有效解決純電動汽車的電池續航問題。

2.2 立體式停車場的發展決定了移動式充電樁的發展趨勢

由于國內外大多數城市的可建筑土地面積已經達到建筑紅線，交通壓力正逐步從動態轉向靜態，對于停車場立體式設計的需求越來越大。立體式停車場是智能化停車的一個應用，通過自動化機械運輸車輛，根據中央處理器判定輸送的具體位置，可節約用地面積。立體式停車場設計可以提升城市空間利用率，符合當前我國的可持續發展戰略，且該設計省錢、省地又環保，發展前景廣闊。立體式停車場是在經濟快速發展、城市可利用空間逐漸縮小、城鎮化步伐快速前進的情況下，城市交通自動化、信息化、網絡化發展的必然趨勢。

結合立體式停車場設計，未來的目的地和出發點都會有配套的智能化停車設施，而始點和終點的集聚區決定了純電動汽車充電樁的布局。隨著動力電池的標準化程度越來越高，快速集中式充電設施是降低成本的主要措施。

Lin和Greene根據用戶對純電動汽車的使用情況，將用戶分為輕度、中度、重度使用者；國內也有學者按照用途將純電動汽車分為公交車、出租車、公務車、物流環衛車、私家車等，然后依據各自的特點選擇不同的充電模式[7]。據調查顯示，純電動汽車的使用者很少出現電量完全用完后再去充電的情況。1個停車位附帶1個充電樁，當純電動汽車無需充電但其停靠時間又較長時，就易造成充電樁的資源浪費?！敖┦嚒遍L時間占用停車位，無疑會造成資源的浪費。車位的緊張及快速充電樁的昂貴成本是充電樁布局規劃過程中的難點，而人工智能移動式充電樁可以解決這一資源浪費現象。

2.3 人工智能讓移動式充電樁的發展更有動力

新能源汽車的發展規劃是個長期的過程，不同發展階段都應有不同的充電措施。目前我國新能源汽車正處于突飛猛進的發展階段，但是由于基數較小，因此在每個集聚區的每個充電樁需求點都布置快速充電樁是不可能的?？梢圆扇€體購買服務的方法，即對于用戶分布較為分散的情況，暫時無法提供快速充電樁與純電動汽車一對一的服務，個體用戶可以在實時跟蹤純電動汽車的電量以后，利用購買的移動式充電機，以快遞的形式把電送到純電動汽車所在位置，實現快速充電。這屬于不智能的純人工快遞式充電階段。

隨著人工智能的發展，純電動汽車的普及及配套充電設施的完善，智能化停車、智能化充電成為一種發展趨勢。當充電需求得到滿足時，降低成本成為另一個重要目標，如何在最短的時間內，以最低的成本滿足客戶的充電需求成為關鍵，這就需要運用智能化停車和智能化充電的方式。智能化停車可以減少城市土地壓力，智能化充電可以減少快速充電樁的成本。

智能化充電是節約成本的方法，1個純電動汽車集聚區每天的充電需求是一定的，在滿足充電需求的前提下降低成本，移動式智能化充電設備可以解決這一問題。移動式智能化充電設備可以在不挪動汽車的情況下對純電動汽車進行充電，并自動判斷充滿時間，充滿后再次移動到另一輛純電動汽車處進行充電。

3 結論

本文通過對我國純電動汽車當前所處形勢進行簡要分析，對純電動汽車充電樁的布局規劃問題進行了研究，得出以下結論：

1)立體式停車場可有效提升城市土地利用效率，是未來充電樁規劃過程中需要重點考慮的因素。

2)現階段純電動汽車基數小，可以階段性的采用移動式充電樁進行快速充電。

3)智能化充電是節約成本的有效途徑，是一個城市或一個國家走上現代化的必然選擇。

4)充電樁的布局規劃要與純電動汽車的充電需求相一致，純電動汽車的階段性需求決定了充電樁的階段性布局規劃。