基于泰森多邊形的赤峰市中心城市新能源汽車充電基礎設施規(guī)劃研究

葛升陽

華設設計集團股份有限公司 江蘇 南京 210014

1 引言

我國碳排放總量中，交通運輸約占10%，根據(jù)《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，提出加快推進低碳交通運輸體系建設，推廣節(jié)能低碳型交通工具，加快構建便利高效、適度超前的充換電網(wǎng)絡體系。因此，如何進行充電基礎設施的布局規(guī)劃顯得尤為重要。本文充分分析赤峰市新能源汽車和充電設施發(fā)展現(xiàn)狀，研究中心城市范圍內充電基礎設施的合理布局，以滿足不同類型新能源汽車的充電需求[1]。

2 現(xiàn)狀分析

赤峰市位于內蒙古東南部，蒙、冀、遼三省區(qū)接壤處，是蒙東、遼西、冀北地區(qū)（舊熱河地區(qū)）的經(jīng)濟中心和區(qū)域中心城市，被自治區(qū)政府定位為省域副中心城市。現(xiàn)狀中心城區(qū)機動車數(shù)量共計24.8萬輛，其中新能源車輛1523輛，占中心城市汽車保有量0.61%，赤峰市新能源汽車發(fā)展剛處于起步階段，未來具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

現(xiàn)狀赤峰市社會公共充電樁發(fā)展剛處于起步狀態(tài)，已建成社會公共充電樁51個，車樁比為24.8:1，充電樁發(fā)展嚴重滯后，阻礙新能源汽車發(fā)展增長，此外，充電設施運營管理方面存在諸多問題，其中“有車無樁充電難”、“有樁無車運營難”、“有樁被占”與“有樁無電”等尤其突出，嚴重制約了新能源車輛的發(fā)展。自2017年赤峰公共交通提檔升級以來，新改建的公交場站新、老公交公司、六大份公交場站、新區(qū)八家公交場站等，均配建有公交充電設施，目前公交充電設施數(shù)量共計152個，基本能夠滿足新能源公交車輛充電服務需求。

3 布局規(guī)劃思路和目標策略

3.1 總體思路

構建赤峰市“1246”充電設施規(guī)劃總體思路：以自用、專用充電設施為主，公共充電設施為輔的充電設施體系為一個體系；以充電服務質量和充電服務效率為兩大服務；以集約化、便利化、智能化和商業(yè)化為四個方向；以私家車、公交車、出租車、環(huán)衛(wèi)車、物流車、公務車為六大內容。

3.2 體系構建

按照使用權屬特點，充電設施分為專用充電設施、公共充電設施和自用充電設施三類，其中，專用充電設施主要為公交車、出租車、環(huán)衛(wèi)車、物流車等專用的充電設施；公共充電設施主要為社會車輛提供服務的充電設施，分為公共分散充電樁和公共充電站；自用充電設施主要為居住區(qū)和單位內部配套的充電設施。借鑒國內其他城市充電設施體系，提出本次規(guī)劃形成以自用、專用充電設施為主，公共充電設施為輔的充電設施體系[2]。

3.3 規(guī)劃目標

重點領域目標方面，自用充電設施中，私家車和公務車充電設施車樁比規(guī)劃目標為實現(xiàn)“一車一樁”；公共充電設施，充分結合公共建筑配建停車場、社會停車場、路內停車場配建公共充電設施，新能源汽車與公共充電設施比例不低于8：1；專用充電設施，充分挖掘自有場站空間資源建設充電設施，滿足公共服務領域新能源汽車充電需求。

重點區(qū)域目標方面，結合國家、自治區(qū)和赤峰市相關政策文件要求，參考對標城市重點區(qū)域公共充電設施布局要求，本次赤峰市重點區(qū)域公共充電設施規(guī)劃目標為老城區(qū)公共充電設施服務半徑小于1km[3]。

3.4 規(guī)劃策略

以充電基礎設施發(fā)展規(guī)模為基礎，采取剛性、彈性控制相結合的方法，按照專用充電設施和公共充電設施兩類落實充電設施用地，自用充電設施預控建設比例的思路，進行充電設施規(guī)劃布局[4]。

專用充電設施：采取剛性控制，落實用地的思路。規(guī)劃策略為總量控制，分區(qū)調整。

公共充電設施：采取剛性控制，落實用地的思路。規(guī)劃策略為差異分區(qū)，剛性落地。

自用充電設施：采取彈性控制，預控建設比例的思路。規(guī)劃策略為指標控制，一車一樁。

4 布局規(guī)劃方案

4.1 公共充電設施布局方案

公共充電設施規(guī)劃形成公共分散充電樁（配建公共充電設施）為主，公共充電站（獨立占地公共充電設施）為補充的公共充電設施體系。

（1）公共分散充電樁

公共分散充電樁以社會公共停車場和公共建筑配建停車場（車位規(guī)模>50個）作為主要載體，以路邊退讓停車位作為補充載體。

社會公共停車場

整理控規(guī)用地，提取社會停車場用地共計132處；根據(jù)車位規(guī)模>50個和交通可達性原則，結合服務半徑，規(guī)劃97個社會公共停車場布局公共充電設施，占社會公共停車場總量74%。規(guī)劃共設置3188個充電樁，平均每處社會公共停車場建設約32個充電樁。

圖1 公共分散充電樁（社會停車場）布局方案

公共建筑配建停車場

整理控規(guī)用地，共提取商業(yè)用地774處和公共服務設施用地243處；根據(jù)車位規(guī)模>50個和交通可達性原則，結合服務半徑，規(guī)劃253個公共建筑配建停車場布局公共充電設施，占公共建筑配建停車場總量25%。共設置8316個充電樁，平均每處社會公共停車場建設約32個充電樁。

路邊退讓停車位

考慮紅山老城區(qū)、松山老城區(qū)和平莊城區(qū)路外充電設施不足，在現(xiàn)狀路邊退讓停車位設置公共充電設施。規(guī)劃10條路邊（13個點）退讓停車位布局公共充電設施，共設置366個充電樁。

（2）公共充電站

利用加油站建設加油充電共建站，在滿足汽車加油的同時，也可為電動汽車解決充電需求，將大大簡化純充電站的規(guī)劃選址和建設程序，節(jié)省建設周期，并能充分利用城市的有限土地資源。

整理控規(guī)用地，共計提取加油站用地84處；根據(jù)用地面積>3000m2和交通可達性原則，結合充電需求和服務半徑，規(guī)劃42個公共充電站，占加油站用地總量50%。共設置336個充電樁，平均每處公共充電站建設8個充電樁。

4.2 專用充電設施布局方案

在專用充電設施規(guī)劃布局方面，對于公交、環(huán)衛(wèi)等定點定線運行的公共服務領域電動汽車，倡導和鼓勵優(yōu)先在專用停車場站配建充電設施。對于出租、物流等非定點定線運行的公共服務領域電動汽車，應充分挖掘其專用停車場站配建充電設施的潛力，并結合城市公共充電設施，實現(xiàn)高效補電。

（1）公交車專用充電設施

新建公交場站100%配建充電設施，配建充電樁數(shù)量結合場站規(guī)模、場站功能確定。通過實地調查，對于現(xiàn)狀已建成的公交場站，未配建充電樁的場站規(guī)模一般較小，不具備配建條件，本次規(guī)劃也不考慮配建充電樁。根據(jù)預測，中心城區(qū)需布設803個充電樁，本次共規(guī)劃900個充電樁。

（2）出租車專用充電設施

綜合考慮國家政策引導和赤峰實際情況，建議赤峰出租車充電設施以私家車自用充電設施和公共充電設施為主，以專用出租車充電設施為補充。出租車專用充電設施主要結合出租車服務中心、出租車加氣站布設，按照車樁比5:1配置，采用直流快充模式。根據(jù)預測，共需布設248個充電樁，本次共規(guī)劃251個充電樁。

（3）環(huán)衛(wèi)車專用充電設施

根據(jù)結合赤峰用地條件，環(huán)衛(wèi)車專用充電設施主要結合環(huán)衛(wèi)用地布設，按車樁比2:1配置。根據(jù)預測，共需布設101個充電樁，本次共規(guī)劃101個。

（4）物流車專用充電設施

根據(jù)城市物流需求與物流園分布情況，優(yōu)先考慮在物流園集中地方或有物流需求的地方，結合物流用地布設。借鑒國內其他城市配置標準，建議物流車專用充電設施按照車樁比2:1配置。根據(jù)預測，共需布設809個充電樁，本次共規(guī)劃810個。

4.3 自用充電設施布局方案

新建小區(qū)按照10%配建充電設施，且應當與住宅項目實現(xiàn)同步設計、同步建設、同步投入使用；100%預留充電設施建設安裝條件，包括預留充電設施、管線橋架、配電設施、電表箱安裝位置及用地。已建小區(qū)結合自身實際，鼓勵物業(yè)聯(lián)合充電設施建設運營商統(tǒng)一改造居住（小）區(qū)停車場，按照不低于5%的標準建設安裝充電設施。

規(guī)劃從城市中心區(qū)向城市邊緣地區(qū)、從城市優(yōu)先發(fā)展區(qū)域向一般區(qū)域，逐步推動具備條件的政府機關、公共機構和企事業(yè)單位內部停車場，改造或建設安裝充電設施。新增新能源公務車必須配建相應充電樁。既有新能源公務車的充電設施按照每年不低于10%比例的逐年補齊。

5 布局規(guī)劃方案評價

5.1 泰森多邊形

泰森多邊形是對空間平面的一種剖分，其特點是多邊形內的任何位置離該多邊形的樣點的距離最近，離相鄰多邊形內樣點的距離遠，且每個多邊形內含且僅包含一個樣點[5]。因此，基于GIS平臺，采用泰森多邊形法，分析充電設施規(guī)劃方案服務范圍，對充電設施布局方案進行評價。具體評價步驟如下：

1）以赤峰市的規(guī)劃圖作為底圖；

2）確定充電設施布局方案的經(jīng)緯度，并制作成Excel表格，然后將Excel文件導入ArcGis軟件中，利用GIS平臺對充電設施布局方案做泰森多邊形；

3）將各圖層疊加后，呈現(xiàn)出的規(guī)劃內容見下圖。

圖3 中心城區(qū)泰森多邊形分析圖

泰森多邊形面積越小，充電設施分布越密集，從上圖可知，紅山老城區(qū)、松山老城區(qū)分布最為密集。

基于GIS平臺，按照公共充電設施一類區(qū)平均服務半徑0.9km、二類區(qū)1.5km、三類區(qū)2.5km，分析得到公共充電設施的覆蓋面積。由下圖可知，規(guī)劃方案基本覆蓋所有建設用地。

圖4 中心城區(qū)服務半徑分析圖

6 結語

本文在結合赤峰市的特點和借鑒國內外城市的研究經(jīng)驗基礎上，以充電基礎設施發(fā)展規(guī)模為基礎，采取剛性、彈性控制相結合的方法，按照專用充電設施和公共充電設施兩類落實充電設施用地，自用充電設施預控建設比例的思路，進行充電設施規(guī)劃布局，引導赤峰市充電基礎設施建設。自《赤峰市中心城市新能源汽車充電基礎設施專項規(guī)劃》獲批后，赤峰市政府大力推進充電樁建設，實現(xiàn)了井噴式的增長，取得顯著效果。