純電動汽車充電樁布局規(guī)劃問題的研究

周口科技職業(yè)學(xué)院 ■ 胡金義

0 引言

如今新能源汽車的產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大，由上及下的整體式產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成，大中型汽車生產(chǎn)商也逐漸轉(zhuǎn)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(xù)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(dá)80%以上。面對如此大的需求量，純電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(guī)劃會直接影響客戶購買和使用純電動汽車的意愿，進(jìn)而影響純電動汽車整個行業(yè)的發(fā)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(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持力度，對于現(xiàn)有的純電動汽車市場保有量來說，其所匹配的充電樁數(shù)量嚴(yán)重失衡。本文對當(dāng)前推廣城鎮(zhèn)化及完整街道、城市可利用空間縮減等大環(huán)境下，純電動汽車的發(fā)展形勢進(jìn)行了簡要分析，并對純電動汽車充電樁的布局規(guī)劃問題進(jìn)行了分析研究。

1 純電動汽車充電樁當(dāng)前的外部環(huán)境

1.1 政策方面

從《國務(wù)院印發(fā)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》(國發(fā)[2012]22號)的實施和《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》的發(fā)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(fā)展趨勢，同時也指出了充電樁需求還遠(yuǎn)未得到滿足。

目前，充電站及充電樁多分布在人口集聚區(qū)，北京、上海、青島、廣東等地分布數(shù)量較多。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)《2018～2024年中國無線充電市場深度調(diào)查及投資前景預(yù)測報告》及公安部交管局等官方統(tǒng)計，對當(dāng)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(shù)據(jù)進(jìn)行了整理，如表1、表2所示。

另據(jù)《2018年中國電動汽車充電站及充電樁市場研究報告》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2018年以前，充電站市場保有量為6900余座。市場現(xiàn)有的充電站與充電樁的數(shù)量與國家發(fā)展和改革委、國家能源局、工業(yè)和信息化部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合印發(fā)的《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020年)》(下文簡稱“《指南》”)中要求的“到2020年要達(dá)到新增1.2萬座以上的充電站，480萬個充電樁”的目標(biāo)[2]相去甚遠(yuǎn)；而且《指南》中還要求，到2020年，現(xiàn)有純電動汽車保有量靠前的城市要達(dá)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(yè)管理維護(hù)的服務(wù)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(shù)據(jù)統(tǒng)計

表2 充電樁保有量數(shù)據(jù)統(tǒng)計

國家發(fā)展改革委、國家能源局、工業(yè)和信息化部、財政部于2018年11月9日聯(lián)合發(fā)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(biāo)、重點任務(wù)、保障措施4方面進(jìn)一步落實了《指南》的要求，詳細(xì)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(shù)水平、充電設(shè)施質(zhì)量布局及充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展環(huán)境和產(chǎn)業(yè)格局、充電標(biāo)準(zhǔn)體系、充電網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通能力、企業(yè)運營服務(wù)品質(zhì)等方面邁進(jìn)一大步。

1.2 城鎮(zhèn)化

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

1.3 城市可利用空間

當(dāng)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(jìn)口，如果城市進(jìn)一步擴張，會進(jìn)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(dǎo)向的城市規(guī)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(jù)統(tǒng)計，汽車與停車位數(shù)量之比在1.3 ～1.5，再加上進(jìn)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(jù)。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(huán)境驅(qū)使下的充電樁布局規(guī)劃問題的分析

2.1 充電樁選址布局分析

充電樁的規(guī)劃原則如同規(guī)劃加油站、生活超市等必需設(shè)施一樣，應(yīng)根據(jù)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(fā)點、目的地和行駛在路上，大部分停留時間都是在出發(fā)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(fā)點和目的地都有車輛的集聚區(qū)，現(xiàn)階段車輛的集聚區(qū)一般都是停車場、路面和地下停車位，因此，在集聚區(qū)設(shè)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(fā)展建設(shè)階段、普及階段。根據(jù)現(xiàn)有純電動汽車市場保有量來分析，沿海、中原、西部區(qū)域的保有量呈遞減趨勢，以沿海區(qū)域為例，細(xì)分各個城市，每個城市劃分成不同區(qū)，然后根據(jù)每個區(qū)的純電動汽車保有量分布情況細(xì)分到出發(fā)點和目的地。居民區(qū)、工作地、商場、醫(yī)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(xù)航問題。

2.2 立體式停車場的發(fā)展決定了移動式充電樁的發(fā)展趨勢

由于國內(nèi)外大多數(shù)城市的可建筑土地面積已經(jīng)達(dá)到建筑紅線，交通壓力正逐步從動態(tài)轉(zhuǎn)向靜態(tài)，對于停車場立體式設(shè)計的需求越來越大。立體式停車場是智能化停車的一個應(yīng)用，通過自動化機械運輸車輛，根據(jù)中央處理器判定輸送的具體位置，可節(jié)約用地面積。立體式停車場設(shè)計可以提升城市空間利用率，符合當(dāng)前我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，且該設(shè)計省錢、省地又環(huán)保，發(fā)展前景廣闊。立體式停車場是在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、城市可利用空間逐漸縮小、城鎮(zhèn)化步伐快速前進(jìn)的情況下，城市交通自動化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的必然趨勢。

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

Lin和Greene根據(jù)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(nèi)也有學(xué)者按照用途將純電動汽車分為公交車、出租車、公務(wù)車、物流環(huán)衛(wèi)車、私家車等，然后依據(jù)各自的特點選擇不同的充電模式[7]。據(jù)調(diào)查顯示，純電動汽車的使用者很少出現(xiàn)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(dāng)純電動汽車無需充電但其?？繒r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(guī)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(xiàn)象。

2.3 人工智能讓移動式充電樁的發(fā)展更有動力

新能源汽車的發(fā)展規(guī)劃是個長期的過程，不同發(fā)展階段都應(yīng)有不同的充電措施。目前我國新能源汽車正處于突飛猛進(jìn)的發(fā)展階段，但是由于基數(shù)較小，因此在每個集聚區(qū)的每個充電樁需求點都布置快速充電樁是不可能的。可以采取個體購買服務(wù)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(wù)，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(xiàn)快速充電。這屬于不智能的純?nèi)斯た爝f式充電階段。

隨著人工智能的發(fā)展，純電動汽車的普及及配套充電設(shè)施的完善，智能化停車、智能化充電成為一種發(fā)展趨勢。當(dāng)充電需求得到滿足時，降低成本成為另一個重要目標(biāo)，如何在最短的時間內(nèi)，以最低的成本滿足客戶的充電需求成為關(guān)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(jié)約成本的方法，1個純電動汽車集聚區(qū)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(shè)備可以解決這一問題。移動式智能化充電設(shè)備可以在不挪動汽車的情況下對純電動汽車進(jìn)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(jìn)行充電。

3 結(jié)論

本文通過對我國純電動汽車當(dāng)前所處形勢進(jìn)行簡要分析，對純電動汽車充電樁的布局規(guī)劃問題進(jìn)行了研究，得出以下結(jié)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(guī)劃過程中需要重點考慮的因素。

2)現(xiàn)階段純電動汽車基數(shù)小，可以階段性的采用移動式充電樁進(jìn)行快速充電。

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

4)充電樁的布局規(guī)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(guī)劃。