住宅小區電動汽車充電樁建設模型研究

鄭松松，俞卓言，黃 威，吳 艷，潘哲曉，李翟嚴

(國網湖州供電公司，浙江 湖州 313000)

充電樁作為電動汽車最為基礎的配套設施，其在住宅小區中的規劃布局是否合理，運營是否得當，以及維護管理體系是否足夠完善等，都在很大程度上影響著電動汽車的安全性、便利性和普及性。因此，對充電樁進行研究對當前電動汽車行業的發展起到十分積極的推動作用，具有重要的社會意義和現實意義[1-4]。本文重點對住宅小區充電樁建設模型進行研究。

1 住宅小區充電樁建?；驹瓌t

原則1：充電樁數量能夠滿足所有車輛的充電需求，即有充電樁位可以充電，并且能夠確保充電時長和充電量。

原則2：提高公共充電樁的有效充電使用率，提高充電周轉率。

原則3：提高充電樁共享率、提高充電樁集約建設率，降低全社會投資。

原則4：不同充電樁共享率下，充電樁成本不同，以不同電價確保投資方收支平衡。

原則5：本次投資只測算計量表的表前投資。由于計量表由電力公司投資，充電樁和充電樁前線一般由汽車銷售公司贈送，因此計量表的表后投資忽略不計。

2 住宅小區充電樁投入產出模型

(1)滿足充電需求：

個人充電樁數量+共享充電樁數量×(1/同時率)×公共停車位空閑系數≥電動汽車數量。

(2)滿足電量充足需求：

個人充電樁數量×個人充電樁每月每樁充電量+公共充電樁數量×共享充電樁每月每樁平均充電量≥電動汽車數量×平均每車每月充電量。

(3)充電樁建設總投資：

充電樁建設總投資=個人充電樁總投資+共享充電樁總投資。

(4)共享充電樁共享率：

公共充電樁共享率=共享充電樁數量/(專用充電樁數量+專用充電樁數量)

(5)電力公司投入產出模型：

電力公司收入=電動汽車數量×平均每輛汽車年充電量×充電樁服務年限×電價差。

(6)電價中應包含的建設投資：

電價中應包含的建設投資=建設總投資/(電動汽車數量×平均每輛汽車年充電量×充電樁服務年限)。

(7)住宅小區共享充電樁建設模型：

共享充電樁建設數量=(小區內居民電動汽車數量+小區外居民電動汽車數量-已建個人充電樁數量)×充電樁同時率×共享充電樁閑置率。

3 共享充電樁建設需求計算典型案例

3.1 醫院附近的A小區

該小區居民共有電動汽車155輛，即小區內充電汽車數量為155輛。由于該小區靠近醫院，外來汽車進入小區停車較多，每天約為100輛(其中20%為電動汽車)，預估小區外電動汽車數量為20輛。該小區已建個人充電樁為128個。該小區電動汽車充電同時率取0.2。由于該小區為普通住宅小區，共享充電樁空閑系數取130%。

綜上，按照模型計算，該小區共享充電樁數量為12個，共享充電樁占比=共享充電樁數量/(個人充電樁數量+共享充電樁數量)=8.57%。

3.2 較為偏僻的B小區

該小區居民共有電動汽車82輛，即小區內充電汽車數量為82輛。

由于該小區較為偏僻，外來汽車進入小區為居民訪客，停車較少，每天約為30輛(其中20%為電動汽車)，預估小區外電動汽車數量為6輛。該小區已建個人充電樁為76個。該小區電動汽車充電同時率取0.2。由于該小區為高端住宅小區，為提高用戶充電舒適度，共享充電樁空閑系數取150%。

綜上，按照模型計算，該小區共享充電樁數量為4個，共享充電樁占比=共享充電樁數量/(個人充電樁數量+共享充電樁數量)=5%。

4 新建住宅小區充電樁投入產出模型測算

4.1 充電樁布局配置

在不同個人充電樁安裝比例下，為了滿足所有電動汽車的充電需求，共享充電樁與個人充電樁數量布局配置不同。新建住宅小區共享充電樁布局配置如表1所示。新建住宅小區共享充電樁布局配置圖如圖1所示。

以1 000個停車位的中等規模住宅小區、充電汽車1 000輛計算，具體情況如下。

在共享率為100%的情況下，充電同時率取0.2，充電樁閑置率考慮30%，配置260個公共充電樁，可滿足1 300輛電動汽車充電需求。若其中60個充電樁停車位被占用，仍可滿足1 000輛電動汽車充電需求。

在共享率為0.9，0.8，0.7的情況下,分別需要配置共享充電樁234，208，182個，個人充電樁分別為100，200，300個，均能滿足30%共享充電樁停車位被占情況下1 000輛電動汽車的充電需求。

新建住宅小區不同共享充電樁占比下可滿足的充電量如圖2所示。

在可滿足充電量方面，每輛電動汽車平均每月需充電200 kWh，個人充電樁按照每月充電200 kWh計算(充電功率7 kW·h-1，每月30 d，每天平均充電1 h)，共享充電樁充電量按照5.5倍計算，即平均每月充電1 100 kWh(平均每天充電5.5 h)。

可見共享充電樁占比越高，可滿足住宅小區電動汽車的充電量越大。

4.2 充電樁投資計算

不同共享率下，共享充電樁與個人充電樁數量不同，另外共享充電樁與個人充電樁單位建設投資也不同。

共享充電樁為一次性集中建設，可以集中批次采購，具有議價空間，屬于集約型投資，按每個充電樁0.5萬元計算；個人充電樁為逐個建設，不具有集約型特性，按集約型投資的110%考慮，即每個充電樁0.55萬元。

新建住宅小區充電樁投資測算如表2和圖3所示。

表2 新建住宅小區充電樁投資測算

表3 新建住宅小區投入產出分析

經計算，在共享充電樁占比為100%的情況下，建設260個共享充電樁投資為130萬元；在個人充電樁占比為100%的情況下，建設1 000個的個人充電樁投資為550萬元。可見共享率越高，投資越低。

4.3 投入產出分析

電力公司收入按照售電量×電價差計算。每輛電動汽車月充電量200 kWh，充電樁使用年限30 a，1 000輛電動汽車，電價差按照0.05元·kWh-1計算，30年電力公司總收入為360萬元。

新建住宅小區投入產出分析如表3所示。新建住宅小區充電樁每kWh包含建設投資分析如圖4所示。

以0.05元·kWh-1電價差計算，若電力公司承擔公共充電樁投資，則共享充電樁占比達到40%～50%時，可以實現收支平衡；共享充電樁占比超過50%時，電力公司可以獲得利潤。

按照全社會投資計算，為實現虛擬收支平衡，應在充電電價中包含充電樁建設投資。經計算：100%共享充電樁下，電價差僅為0.018元·kWh-1；100%個人充電樁下，電價差為0.076元·kWh-1。

4.4 不同同時率下關鍵指標測算

新建住宅小區充電同時率為0.3時的關鍵指標如表4所示?？梢娫诔潆娡瑫r率為0.3情況下，不同共享充電樁率下，共享充電樁數量提高到390個(100%共享充電樁)，總充電樁數量增加，總投資提高到195萬(100%共享充電樁)，每kWh包含的建設投資提高到0.027元(100%共享充電樁)。

表4 新建住宅小區充電同時率為0.3時的關鍵指標

新建住宅小區充電同時率為0.4時的關鍵指標如表5所示?？梢娫诔潆娡瑫r率為0.4情況下，共享充電樁數量提高到520個(100%共享充電樁)，總充電樁數量增加，總投資提高到260萬(100%共享充電樁)，每kWh包含的建設投資提高到0.036元(100%共享充電樁)。

表5 新建住宅小區充電同時率為0.4關鍵指標

5 老舊住宅小區共享充電樁投入產出模型

老舊住宅小區在車位緊張的情況下，以滿足充電需求為主，因此改造時均考慮共享充電樁。充電樁造價可分為兩類：地下車位，平均每個充電樁供電投資為0.24萬元；地面車位，平均每個充電樁供電投資為0.46萬元。以改造200個車位的老舊小區為例，100%安裝共享充電樁?？紤]到車位少，充電同時率取0.6，共享充電樁閑置率考慮130%。

經計算，安裝共享充電樁200個，可滿足333輛電動汽車充電需求，可滿足充電量22萬kWh·a-1。200個共享充電樁如為地下車位需投資48萬元，如為地面車位需投資92萬元，對應的充電電價分別需要包含0.033元·kWh-1和0.064元·kWh-1的建設投資費用。

6 結語

(1)新建住宅小區，集約建設平均每個充電樁供電投資為0.5萬元，逐個建設平均每個充電樁0.55萬元。

(2)新建住宅小區，充電同時率取0.2，充電樁閑置率考慮30%，充電樁共享率為0.9，0.8，0.7時分別需要配置共享充電樁234，208，182個，個人充電樁為100，200，300個，均能滿足30%共享充電樁停車位被占情況下1 000輛電動汽車的充電需求。共享充電樁比率配置越高，可滿足的電動汽車充電量也越大。

(3)新建住宅小區，以0.05元·kWh-1電價差計算，若電力公司承擔公共充電樁投資，則共享充電樁占比達到40%～50%時，可以實現收支平衡；共享充電樁占比超過50%時，電力公司可以獲得利潤。

(4)新建住宅小區，經計算，100%共享充電樁下，電價差僅為0.018元·kWh-1；100%個人充電樁下，電價差為0.076元·kWh-1。

(5)新建住宅小區，充電同時率越高，需要配置的共享充電樁越多，建設投資也越多。

(6)老舊住宅小區地下車位平均每個充電樁供電投資為0.24萬元；地面車位，平均每個充電樁供電投資為0.46萬元。

(7)老舊住宅小區以改造200個車位的老舊小區為例，100%安裝公共充電樁，充電同時率取0.6，共享充電樁閑置率考慮130%，安裝共享充電樁200個，可滿足333輛電動汽車充電需求，可滿足充電量22萬kWh·a-1。

(8)老舊住宅小區200個共享充電樁投資地下車位為48萬元，地面車位為92萬元，對應的充電電價需要包含0.033元·kWh-1和0.064元·kWh-1的建設投資費用。