大城市電動(dòng)汽車充電樁設(shè)置研究

熊宏志

摘 要：在新能源技術(shù)飛速發(fā)展的大前提下，節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境是發(fā)展新能源技術(shù)的主要目的，而電動(dòng)汽車的發(fā)展又與其基礎(chǔ)充電設(shè)施的完善息息相關(guān)，故如何科學(xué)合理地對(duì)電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)充電設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置已成為目前需要關(guān)注的核心問題，本文針對(duì)電動(dòng)汽車基礎(chǔ)充電設(shè)施在規(guī)劃設(shè)置中存在的問題，布局選址，平面設(shè)置等方面提出筆者的想法及建議。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車基礎(chǔ)充電設(shè)施;優(yōu)化設(shè)施;布局選址;平面設(shè)置

中圖分類號(hào)：U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

在當(dāng)今世界能源危機(jī)和環(huán)境污染的大背景下，優(yōu)先發(fā)展電動(dòng)汽車是解決問題的合理途徑之一。電動(dòng)汽車因其高效，節(jié)能，低污染的特點(diǎn)而為人們廣為關(guān)注，世界各國(guó)都已將發(fā)展電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)以及開拓電動(dòng)汽車市場(chǎng)納入新一輪的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略之中?？陀^來講，而電動(dòng)汽車的發(fā)展速度在很大程度上又與電動(dòng)汽車充電設(shè)施的完善息息相關(guān)。近年來，我國(guó)電動(dòng)出租車，電動(dòng)私家車的持有量呈高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，與其匹配的充換電設(shè)施如充電樁等的規(guī)劃設(shè)置也應(yīng)跟上電動(dòng)汽車的增長(zhǎng)速度，隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展以及對(duì)環(huán)境問題的日益關(guān)注，我國(guó)相繼出臺(tái)了一系列政策來扶持推廣電動(dòng)汽車的使用和發(fā)展，其中國(guó)發(fā)辦〔2015〕73號(hào)“國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加快電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見”指出：到2020年基本建成車樁相隨，智能高效，適度超前的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系，滿足超過500萬輛電動(dòng)汽車的充電需求。因此，如何科學(xué)地對(duì)電動(dòng)汽車充電設(shè)施進(jìn)行規(guī)劃設(shè)置對(duì)節(jié)能減排以及保護(hù)環(huán)境具有重大意義。

1 電動(dòng)汽車充電設(shè)施分類及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 電動(dòng)汽車充電設(shè)施分類

電動(dòng)汽車充電設(shè)施是指為電動(dòng)汽車供應(yīng)能源的各種設(shè)施[1]。電動(dòng)汽車充電設(shè)施一般分為兩類：

（1）換電站。通常集中服務(wù)于公共行業(yè)，如電動(dòng)出租車，電動(dòng)公交車等，以提高效率，方便車輛使用，這里不做具體介紹。

（2）充電樁。通常服務(wù)于個(gè)人以及各種企業(yè)事業(yè)單位的電動(dòng)汽車，通?？砂摧敵鲭娏鞑煌譃橹绷鞒潆姌逗徒涣鞒潆姌叮部砂赐獠砍潆娦问讲煌譃楸趻焓匠潆姌逗椭绷⑹匠潆姌?。

1.2 電動(dòng)汽車充電設(shè)施發(fā)展現(xiàn)狀

為了達(dá)到節(jié)能減排以及保護(hù)環(huán)境的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，我國(guó)各省市正加大各類充電設(shè)施的建設(shè)力度，如重慶市人民政府辦公廳《關(guān)于印發(fā)<重慶市加快電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)施方案>的通知》（渝府辦發(fā)〔2015〕212號(hào)）[3]中指出不僅要推進(jìn)電動(dòng)汽車充電標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，構(gòu)建電動(dòng)汽車充電智能服務(wù)平臺(tái)，還要加強(qiáng)規(guī)劃建設(shè)運(yùn)營(yíng)。

近年來，隨著電動(dòng)汽車的普及程度越來越高以及國(guó)家的政策扶持和推廣，我國(guó)充電設(shè)施發(fā)展勢(shì)頭不減，根據(jù)國(guó)家能源局“中國(guó)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟”發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截止2019年6月，我國(guó)充電樁保有量已超百萬，其中公共充電樁已超過41萬臺(tái)，私人充電樁已超過59萬臺(tái)，我國(guó)已形成世界最大的電動(dòng)汽車充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。

2 電動(dòng)汽車充電設(shè)施發(fā)展中存在的問題

在保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源的大環(huán)境下，在我國(guó)，電動(dòng)汽車充電設(shè)施發(fā)展迅速，但仍然受到認(rèn)知水平差異較大，關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展緩慢以及經(jīng)濟(jì)條件限制等各類因素的制約，具體有如下問題[2]。

2.1 充電設(shè)施修建與規(guī)劃難度大

充電設(shè)施的建設(shè)與規(guī)劃與交通發(fā)展，城市規(guī)劃，土地利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有密不可分的關(guān)聯(lián)，因此在充電設(shè)施建設(shè)過程中，需要相關(guān)單位的協(xié)調(diào)與支持，但是盡管如此，很多時(shí)候也會(huì)因?yàn)閳?chǎng)地限制以及電網(wǎng)管線的布控產(chǎn)生矛盾沖突，如在公共停車場(chǎng)修建一定數(shù)量的配套充電樁，所要考慮的不僅僅是場(chǎng)地空間設(shè)置是否優(yōu)化合理，電動(dòng)汽車充電是否便捷，是否具有安裝充電設(shè)施條件等問題，更要協(xié)調(diào)平衡各個(gè)利益群體的利益。

2.2 部分充電設(shè)施的空置率較高[4]

由于各個(gè)省市情況各異，各省各市的交通流密度各異，由于地理位置因素，土地利用，以及在交通流密度較大的區(qū)域停車場(chǎng)保有量不能滿足該區(qū)域的停車需求等問題的綜合，故在電動(dòng)汽車充電需求較大的地方，無法設(shè)置較多的充電樁，從而造成電動(dòng)汽車無電可充或者排隊(duì)充電導(dǎo)致耗時(shí)過久的情況出現(xiàn)。

2.3 充電樁后期管理及維護(hù)困難

由于不同城市有不同的城市規(guī)劃布局，導(dǎo)致充電樁的設(shè)置在一定程度上過于分散，不利于集中管理，現(xiàn)實(shí)情況下，也沒有足夠多的技術(shù)人員去保證每個(gè)充電樁的日常維護(hù)，從而使得充電樁的維護(hù)保修上存在許多問題。

2.4 充電設(shè)施缺乏合理的規(guī)劃布局

隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，部分城市的充電設(shè)施已經(jīng)初具規(guī)模，但是由于部分充電設(shè)施分布分散，且布局缺乏合理性，使得充電效率降低，無法完全滿足客戶的充電需求，同時(shí)，由于后期管理與維護(hù)困難，部分充電樁的持續(xù)使用時(shí)間不長(zhǎng)，導(dǎo)致部分區(qū)域的單位充電樁的充電壓力增加，更加容易使充電樁損壞，形成惡性循環(huán)。

2.5 充電設(shè)施缺乏合理的盈利模式

當(dāng)前電動(dòng)汽車與充電設(shè)施正處于推廣應(yīng)用階段，但就長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，當(dāng)前的充電設(shè)施服務(wù)市場(chǎng)不具備成熟的服務(wù)模式，充電效率低下，充電樁規(guī)劃不合理等問題的顯現(xiàn)導(dǎo)致了充電服務(wù)市場(chǎng)“盈利難”的問題[4]。

3 關(guān)于大城市充電樁的設(shè)置問題的規(guī)劃改進(jìn)方法

大城市的充電樁設(shè)置問題包括兩個(gè)方面，一是充電樁的設(shè)置問題，二是充電樁的選址問題，下面逐一進(jìn)行分析。

3.1 大城市充電樁設(shè)置問題改進(jìn)方法研究

通過上述充電設(shè)施發(fā)展中暴露出的問題進(jìn)行分析，下面列出改進(jìn)方法。

3.1.1 通過各省市政策導(dǎo)向以公交及出租車站場(chǎng)等公用設(shè)施為主體，修建公用充電樁

通過政策導(dǎo)向，如重慶市人民政府辦公廳《關(guān)于印發(fā)<重慶市加快電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)施方案>的通知》（渝府辦發(fā)〔2015〕212號(hào)）中指出凡新建的交通樞紐、超市賣場(chǎng)、商務(wù)樓宇，黨政機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位辦公場(chǎng)所，學(xué)校、醫(yī)院、文化體育場(chǎng)館以及獨(dú)立用地的公共停車場(chǎng)、停車換乘（P+R）停車場(chǎng)等，在主城區(qū)按照不低于總停車位數(shù)量10%的比例建設(shè)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施[3]，這樣便可以一定程度的減少在私人停車區(qū)域充電基礎(chǔ)設(shè)施的修建。

3.1.2 充電樁的設(shè)置要充分考慮某區(qū)域的交通流密度，做到集中設(shè)置與分散布局相結(jié)合

在交通流密度較大的區(qū)域，應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾映潆姌兜脑O(shè)置規(guī)模，以滿足其充電需求，在密度較小區(qū)域，也應(yīng)合理的設(shè)置一定數(shù)量的充電樁，這樣方可減少充電樁的空置率。

3.1.3 統(tǒng)一充電樁的硬性使用條件，加強(qiáng)充電樁后期管理維護(hù)，使得充電樁的維護(hù)系統(tǒng)化，科學(xué)化

統(tǒng)一電動(dòng)汽車充電接頭的標(biāo)準(zhǔn)，若充電接口的標(biāo)準(zhǔn)未能統(tǒng)一，就會(huì)造成各個(gè)廠家“各自為政”，而又由于目前電動(dòng)汽車在我國(guó)處于發(fā)展初期階段，電動(dòng)汽車供應(yīng)商的生產(chǎn)量并不足以覆蓋較大的區(qū)域，因此必然會(huì)造成某些供應(yīng)商的專屬充電樁空置率較高，從而造成社會(huì)資源的浪費(fèi)。

3.1.4 綜合考慮規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的電動(dòng)汽車保有量，時(shí)間分布特性等各方面因素進(jìn)行充電設(shè)施布局

對(duì)某區(qū)域進(jìn)行充電設(shè)施設(shè)置規(guī)劃首要考慮的是該區(qū)域的充電需求，而該區(qū)域的電動(dòng)汽車保有量則一定程度上代表了該區(qū)域的充電需求[5]，也反應(yīng)了該區(qū)域的電動(dòng)汽車的普及度，若電動(dòng)汽車保有量越高，則表示該區(qū)域應(yīng)規(guī)劃的充電基礎(chǔ)設(shè)施越多。再結(jié)合該區(qū)域內(nèi)各部分的電動(dòng)汽車出行時(shí)間分布特性進(jìn)行合理規(guī)劃，在某時(shí)間段內(nèi)，用戶出行較為集中的區(qū)域適當(dāng)增加充電設(shè)施的設(shè)置，從而滿足該區(qū)域內(nèi)的用戶的充電需求。

3.1.5 應(yīng)建立科學(xué)的電動(dòng)汽車市場(chǎng)體制機(jī)制

隨著電動(dòng)汽車在我國(guó)的發(fā)展，我們應(yīng)從調(diào)節(jié)電價(jià)，合理規(guī)劃電動(dòng)汽車配套設(shè)施等方面完善電動(dòng)汽車市場(chǎng)體制機(jī)制，創(chuàng)建合理的盈利模式。

3.2 充電樁的選址問題

3.2.1 充電樁具體選址方法

（1）公用充電樁選址方法。①充電樁的選址充分與在建站場(chǎng)，現(xiàn)狀公交站，項(xiàng)目配建公交站等公用設(shè)施相匹配，協(xié)調(diào)[8]。②優(yōu)先選用與土地規(guī)劃相符的公用停車設(shè)施，如政府建立的配建公交站，公用停車場(chǎng)，景區(qū)停車場(chǎng)，學(xué)校停車場(chǎng)等，若該區(qū)域充電需求較大，且現(xiàn)狀充電設(shè)施不能滿足，則可選擇一些臨時(shí)站場(chǎng)備用。③通過交通流密度分布，電動(dòng)汽車出行時(shí)空分布，以及該區(qū)域電動(dòng)汽車保有量等數(shù)據(jù)分析該區(qū)域充電需求，以此確認(rèn)該區(qū)域充電樁建設(shè)規(guī)模。④盡量選擇近期已建成的停車場(chǎng)站或者已規(guī)劃好的停車場(chǎng)站，節(jié)約人力物力等資源。

（2）非公用充電樁選址方法。①優(yōu)先選用與土地規(guī)劃相符且電動(dòng)汽車保有量較高的私家停車場(chǎng)，必要時(shí)可預(yù)留一部分車位供社會(huì)車輛使用，緩解公共車輛充電需求壓力。②凡新建住宅配建的停車庫(kù)必須100%建設(shè)電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件（包括預(yù)埋電力管線和預(yù)留電力容量）[3]。③對(duì)已建成的住宅小區(qū)，通過改造、加裝等方式，在主城區(qū)按照不低于總停車位數(shù)量10%的比例提供電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施。

4 充電樁在電動(dòng)汽車停車位的平面設(shè)置

在進(jìn)行充電樁的平面設(shè)置時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從便捷性和安全性和可操作性出發(fā)[6]。例如，若設(shè)計(jì)人員在立柱上設(shè)置壁掛式充電樁，如圖1所示，則處于中間停車位的電動(dòng)汽車在進(jìn)行充電時(shí)必然會(huì)對(duì)其中一側(cè)的停車位所在車輛的出行或者充電造成極大的影響，無論從安全性還是便捷性的角度出發(fā)都無法達(dá)標(biāo)。通過研究分析，給出以下兩個(gè)解決方案：

（1）如圖2所示，取消通過倚靠立柱來設(shè)置壁掛式充電樁的方案，占用中間車道分別在車道兩側(cè)設(shè)置三個(gè)共六個(gè)立柱式充電樁，這樣便可減少中間車位充電時(shí)對(duì)兩側(cè)車位帶來的影響，兼顧了安全性[7]。但缺點(diǎn)亦很明顯，若從便利性角度出發(fā)，占用中間車道設(shè)置充電樁，擠壓了中間車道空間，使得中間車道可能無法通行車輛，減少了停車場(chǎng)行車空間，一般情況下，車輛通行無憂，但若在早晚車輛出行高峰期，可能會(huì)造成一定的擁堵。

（2）如圖3所示，取消中間停車位倚靠立柱來設(shè)置壁掛式充電樁，兩側(cè)車位仍使用壁掛式充電樁進(jìn)行充電，中間車位在該車位的一側(cè)修建立柱式充電樁，從安全性角度出發(fā)，該車位寬度增加1.6 m則可完全保證其安全性，又因其增寬了自身停車位寬度，并沒有影響中間車道，兼顧了便利性。此方案的缺點(diǎn)是，若停車場(chǎng)已經(jīng)修建完成，平面結(jié)構(gòu)已經(jīng)固定，若從改造成本的角度來說，因?yàn)榇朔桨感枰鰧捾囄?，?huì)一定程度上改變停車場(chǎng)的平面設(shè)計(jì)，并引起連鎖反應(yīng)，故此方案的改造成本較大。故此方案適合那些還在規(guī)劃中的停車場(chǎng)并且預(yù)測(cè)其垂直于車行道且背后靠墻位置的電動(dòng)汽車停車位依然無法滿足電動(dòng)汽車停車需求的停車場(chǎng)。

具體方案如方案一，方案二，方案三所示。

5 結(jié)語

在節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境的大環(huán)境下，發(fā)展推廣新能源技術(shù)勢(shì)在必行。電動(dòng)汽車的推廣和發(fā)展能夠有效減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，減少環(huán)境污染，在高速發(fā)展電動(dòng)汽車技術(shù)的同時(shí)，也應(yīng)重視對(duì)于充電基礎(chǔ)設(shè)施的合理規(guī)劃以及其他配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，如何科學(xué)合理地規(guī)劃電動(dòng)汽車充電設(shè)施，充分滿足用戶的充電需求，是推動(dòng)整個(gè)電動(dòng)汽車行業(yè)迅速發(fā)展的關(guān)鍵，也是該行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重中之重。

參考文獻(xiàn)：

[1]張庚潔.電動(dòng)汽車充電設(shè)施設(shè)計(jì)[D].東南大學(xué)，2016.

[2]周家駿.簡(jiǎn)談民用建筑中電動(dòng)汽車充電設(shè)施設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].建筑電氣，2018，37（05）：24-28.

[3]錢進(jìn).國(guó)務(wù)院發(fā)布《加快電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》[J].工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，2015，31（10）：39.

[4]伍福平，王小軍，袁泉，等.電動(dòng)汽車充電設(shè)施的現(xiàn)狀與問題分析[J].科學(xué)技術(shù)與創(chuàng)新，2018，22（32）：195-196.

[5]許祖勤.城市電動(dòng)汽車充換電設(shè)施規(guī)劃的研究與應(yīng)用分析[D].南昌大學(xué)，2018.

[6]浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司.DB33/1121-2016民用建筑電動(dòng)汽車充電設(shè)施配置與設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2016.

[7]李菁竹.電動(dòng)汽車充電設(shè)施規(guī)劃方案研究[D].山東大學(xué)，2017.

[8]黎倩婷.電動(dòng)汽車充電站充電基礎(chǔ)設(shè)施的布局規(guī)則研究[J].機(jī)電信息，2018，18（18）：172-173.