廣州市電動汽車充電設(shè)施建設(shè)體系探索

幸曉輝 易斌

摘 要：本文在充分吸取其他城市充電設(shè)施發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合廣州實(shí)際情況，從城市充電基礎(chǔ)設(shè)施的體系構(gòu)成、設(shè)置要求、不同車型的服務(wù)模式等方面進(jìn)行研究，提出了構(gòu)建“以自用、專用型充電設(shè)施為主體，以公共充電樁群為輔助，以公共充電站及城際快充站為補(bǔ)充”的金字塔型充電設(shè)施建設(shè)體系，更好地適應(yīng)電動汽車的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電動汽車;充電設(shè)施;建設(shè)體系

0 引言

隨著節(jié)能減排壓力的日趨緊迫以及為實(shí)現(xiàn)我國汽車產(chǎn)業(yè)在國際領(lǐng)域的彎道超車，發(fā)展電動汽車已成為大勢所趨，與之配套的充電設(shè)施無疑將成為城市重要基礎(chǔ)設(shè)施。廣州作為全國新能源汽車示范應(yīng)用城市，在充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面取得較大進(jìn)展，根據(jù)市工信委充電設(shè)施平臺數(shù)據(jù)，截至2018年底共建成公共充電樁約18 960個，公用、專用、自用等各類充電樁建設(shè)齊頭并進(jìn)、如火如荼。同時，廣州也陸續(xù)制定了充電基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)規(guī)劃、三年實(shí)施計(jì)劃等方案，對充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)發(fā)展有了整體規(guī)劃布局與實(shí)施計(jì)劃，為了更好地推動充電基礎(chǔ)設(shè)施的完善，適應(yīng)未來電動汽車的規(guī)?；瘧?yīng)用，還需要對城市充電基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)構(gòu)成、設(shè)置要求、不同車型的充電服務(wù)模式等進(jìn)行深入研究，構(gòu)建出契合廣州實(shí)際需求的充電設(shè)施建設(shè)體系。

1 電動汽車及充電設(shè)施基礎(chǔ)屬性分析

1.1 電動汽車

電動汽車是指由車載電源提供全部或部分動力，用電動機(jī)驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)等各項(xiàng)要求的汽車，包括純電動汽車、插電式混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車三大類。燃料電池電動汽車還未量產(chǎn)，市面上目前以純電動及插電式混合動力電動汽車為主，其中純電動汽車按其電能補(bǔ)給方式又分為充電、換電兩種。

從車輛使用用途及行業(yè)來看，廣州電動汽車涉及公共服務(wù)、機(jī)關(guān)企事業(yè)單位專用和私人乘用三大領(lǐng)域，不同類型的電動車在車型、輛續(xù)航里程、充電時間、運(yùn)行特征等方面均不一樣，因而在充電設(shè)施建設(shè)過程中應(yīng)充分考慮其多樣性、差異性的特征（表1）。

1.2 充電基礎(chǔ)設(shè)施

廣義的充電基礎(chǔ)設(shè)施是指為電動汽車提供電能補(bǔ)給的各類充換電設(shè)施，是新型的城市基礎(chǔ)設(shè)施，其中充電設(shè)施包括充電樁、充電樁群、充電站，換電設(shè)施指換電站。充電樁是充電設(shè)施體系構(gòu)成的最基本單元，多個充電樁構(gòu)成充電樁群，充電站是指采用整車充電模式為電動汽車提供電能的場所，主要由三臺及以上電動汽車充電設(shè)備組成，換電站是采用電池更換模式為電動汽車提供電能的場所。

充電樁按照不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類。從提供電能補(bǔ)給的技術(shù)來看，有交流樁和直流樁。從充電速度來看，有快充樁和慢充樁。從服務(wù)對象來看，有公用、專用及自用三種類型。其中，公用型充電設(shè)施對社會開放，為各種社會車輛提供充電服務(wù);專用型充電設(shè)施為某個法人單位及其職工的電動汽車提供充電服務(wù);自用型充電設(shè)施僅為某個私人用戶的電動汽車提供充電服務(wù)。

2 充電設(shè)施發(fā)展經(jīng)驗(yàn)借鑒

目前，電動汽車及其配套充電設(shè)施的發(fā)展已經(jīng)成為全球熱點(diǎn)領(lǐng)域，在境外地區(qū)如美國、英國、日本等地以及國內(nèi)都取得了較好的成績。

2.1 境外充電設(shè)施發(fā)展經(jīng)驗(yàn)

美國：采取“自用充電”和“公用充電”兩種充電模式共同推進(jìn)充電設(shè)施的發(fā)展。由于快速充電設(shè)施建設(shè)成本較高，且使用頻繁會對電池造成一定的影響，因此大部分充電需求的解決依靠設(shè)置在居住區(qū)的自用慢速充電設(shè)施和工作區(qū)的中速充電設(shè)施，同時在公共場所布局少量公用快速充電設(shè)施，整體上形成“慢充為主、中充為輔、快充為補(bǔ)充”的充電設(shè)施建設(shè)體系。

英國：充電設(shè)施建設(shè)并不以“覆蓋每一寸土地”為目標(biāo)，而是基于經(jīng)濟(jì)集約原則，以居住區(qū)自用充電為主，企業(yè)和機(jī)構(gòu)提供充電為補(bǔ)充，公共充電設(shè)施作為緩解長距離駕車者需求為輔助。其中，公共充電設(shè)施除了提供給偶然緊急充電，還為沒有私人停車庫安裝家用充電設(shè)施的用戶提供充電，結(jié)合快充和慢充布局。公共充電設(shè)施建設(shè)由政府主導(dǎo)，多主體參與進(jìn)行市場化合作。

日本：充電設(shè)施建設(shè)整體以慢充為主、快充為輔，慢、快充的比例約4：1。充電設(shè)施的發(fā)展主要基于電動汽車用戶的日常行為特征，考慮通過解決電動汽車的出發(fā)地充電、路徑充電以及目的地充電三種類型的充電需求來滿足用戶不同出行距離的需要。

2.2 國內(nèi)城市充電設(shè)施發(fā)展

香港：香港充電設(shè)施包括慢充、中充、快充三種，其中慢速充電設(shè)施主要結(jié)合居住區(qū)停車場、酒店、辦公區(qū)等場所布局，滿足車輛日?；境潆?中速充電設(shè)施主要結(jié)合商業(yè)綜合體、政府機(jī)構(gòu)中心、金融機(jī)構(gòu)等場所布局，滿足日?；境潆姾团既怀潆?快速充電設(shè)施主要為滿足用戶緊急充電需求，布局在城市外圍地區(qū)、戰(zhàn)略性示范地區(qū)。

北京：充電設(shè)施由慢充、快充及換電等多種模式組成，其中換電設(shè)施主要為公交車、環(huán)衛(wèi)車等專用車服務(wù)，按照服務(wù)對象的不同充電設(shè)施分為自用、專用及社會公用三類。根據(jù)2016年3月出臺的《北京市電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)規(guī)劃（2016-2020年）》，明確了“自（專）用充電為主，社會公用補(bǔ)電為輔”的充電設(shè)施體系。

上海：2016年出臺了《上海市電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)規(guī)劃（2016-2020年）》，明確了逐步在市域范圍內(nèi)形成以住宅小區(qū)、辦公場所自用、專用充電設(shè)施為主體，以公共停車場、獨(dú)立充電站等公用充電設(shè)施為輔的充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，并在對外通道上形成沿放射狀城際高速公路為主要軸線的公用充電設(shè)施服務(wù)走廊。

2.3 對廣州的啟示

美國、英國、日本的充電設(shè)施體系的構(gòu)建主要考慮不同充電設(shè)施類型對應(yīng)的充電時間以及日常行為特征，并結(jié)合充電時長與行為特征、電動車消費(fèi)者分布、電動車日均行駛距離等因素進(jìn)行統(tǒng)籌，充電設(shè)施的建設(shè)以自用型充電的慢充設(shè)施為主，以公共充電設(shè)施建設(shè)為輔。國內(nèi)北京、上海等地由于集中于居住區(qū)和企事業(yè)單位的基礎(chǔ)充電占據(jù)了日常電動汽車充電需求的主體，公共充電設(shè)施作為緩解長距離駕車者需求為輔助，因此主要以自用、專用型充電設(shè)施為主，公共充電設(shè)施為補(bǔ)充。廣州充電設(shè)施建設(shè)體系應(yīng)該吸取相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，在充分考慮充電技術(shù)、車輛運(yùn)行特征、不同類型車輛充電需求、本地汽車產(chǎn)業(yè)等情況的基礎(chǔ)上，同時對接好市場需求，作出科學(xué)、合理的安排。

3 影響因素分析

影響城市整體充電設(shè)施建設(shè)體系的因素主要包括如下幾個方面：

3.1 充電技術(shù)的發(fā)展

目前電動汽車充電技術(shù)發(fā)展較快，尚未達(dá)到完全成熟的階段，研究所提出的充電設(shè)施建設(shè)體系不僅要符合當(dāng)下的技術(shù)水平，還應(yīng)超前考慮未來電動汽車及充電技術(shù)的發(fā)展趨勢。總體來看，由于電池等核心技術(shù)成為影響行業(yè)發(fā)展的重要因素，大部分車輛的主要充電需求又是在夜間，為盡量減小充電技術(shù)的更新?lián)Q代對現(xiàn)有充電網(wǎng)絡(luò)的變革與沖擊，同時考慮到建設(shè)成本，充電設(shè)施整體上應(yīng)該是以慢充為主，快充為輔。

3.2 市場需求

電動汽車發(fā)展初期由于主要依靠政府推動，集中在政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、公交、出租等領(lǐng)域推廣，此類車輛充電需求依賴專用、公用充電設(shè)施解決。隨著技術(shù)的逐漸成熟和相關(guān)政策的不斷完善，電動私人乘用車也已經(jīng)逐漸普及，截至2018年底，廣州電動私人乘用車約7萬輛，此類車輛通常買車送樁，主要充電需求由自用的充電設(shè)施解決。充電設(shè)施建設(shè)體系的主體由“專用、公用”向“自用、專用”演變。

3.3 不同類型車輛的運(yùn)行特征

電動公交車等夜間不工作的專用車輛，在夜間對時效性要求不高，其主要充電應(yīng)主要以慢充為主，夜間一次性充電滿足白天運(yùn)營所需的大部分電能需求;廣州電動出租車在中心城區(qū)和外圍地區(qū)不一樣，中心城區(qū)兩班倒實(shí)行24小時運(yùn)營，對時效性要求較高，適合換電及快速充電模式，外圍南沙、從化等地區(qū)實(shí)行一班制，夜間大部分時間停止運(yùn)營，適合慢充;電動私人乘用車通常夜間長時間停放在自有停車位上，適合慢充。

3.4 城市的汽車產(chǎn)業(yè)情況

廣州電動汽車的推廣應(yīng)用離不開本地汽車產(chǎn)業(yè)的支持，目前主要的整車企業(yè)有廣汽集團(tuán)、東風(fēng)日產(chǎn)、北汽廣州等，生產(chǎn)的電動汽車車型GA3S PHEV、GE3、GS4 EV、GS4 PHEV等都是充電型車輛，目前尚未生產(chǎn)換電車型，因此廣州電動車發(fā)展配套的電能供給模式也應(yīng)主要是充電，其次才是換電。

3.5 城市供電基礎(chǔ)設(shè)施

伴隨城市發(fā)展，其供電網(wǎng)絡(luò)基本發(fā)育成熟，數(shù)量巨大的充電樁接入電網(wǎng)后會帶來極大影響，可能會導(dǎo)致電網(wǎng)容量不足、變壓器及電纜線路過載的情況，為避免需要對電網(wǎng)進(jìn)行全盤增容改造，降低對現(xiàn)狀供電網(wǎng)絡(luò)的沖擊與擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)盡量在原有預(yù)留電容范圍內(nèi)建設(shè)額定功率較低的充電樁，整體上以慢充為主。

4 廣州市電動汽車充電設(shè)施建設(shè)體系研究

4.1 體系構(gòu)建思路

城市充電設(shè)施整體建設(shè)體系應(yīng)能較好地滿足各類電動汽車充電需求，從用戶需求的角度看，可從日常性和臨時突發(fā)性兩個維度將充電需求劃分為基礎(chǔ)充電需求、緊急補(bǔ)電需求。

（1）基礎(chǔ)需求是指每日最基本的行駛里程需求，一般在單次充電續(xù)航里程范圍內(nèi)。由于快充設(shè)施建設(shè)成本較高，且頻繁使用會對電池造成一定影響，應(yīng)對此類需求的充電設(shè)施一般布置在相對固定的停車位上，如公交車、出租車專用停車場，充電頻率高。

（2）緊急補(bǔ)電需求是指車輛的保障性充電需求。盡管是常規(guī)行駛路線，行駛距離也在單次充電續(xù)航里程內(nèi)，但當(dāng)用戶在日常通勤中偶然產(chǎn)生新的通行路徑需求時，補(bǔ)電需求也隨之產(chǎn)生。

同時，構(gòu)建一個合理的充電設(shè)施建設(shè)體系需要遵循以下原則：

（1）著重滿足車輛的基礎(chǔ)充電。從電動汽車的不同類型來看，私人乘用車的基礎(chǔ)充電依賴用戶自有停車位上的充電設(shè)施，公共服務(wù)領(lǐng)域電動汽車、機(jī)關(guān)企事業(yè)單位專用車的基礎(chǔ)充電依靠各自專用的充電設(shè)施，因此整個充電設(shè)施建設(shè)體系中應(yīng)該以自用、專用型充電設(shè)施為主。

（2）兼顧車輛的緊急補(bǔ)電。車輛產(chǎn)生的偶然緊急補(bǔ)電需求通常發(fā)生在自用、專用型充電設(shè)施服務(wù)范圍以外，需要通過公共充電設(shè)施來滿足，在城市內(nèi)部出行產(chǎn)生的緊急補(bǔ)電由公共充電樁群或者公共充電站解決，長距離行駛的緊急補(bǔ)電由城際快充站解決。

4.2 體系構(gòu)成

根據(jù)城市充電設(shè)施體系構(gòu)建的要求及廣州電動汽車的發(fā)展特征，廣州適合構(gòu)建“金字塔”型的三層級充電設(shè)施建設(shè)體系。

4.2.1 第一層級：以自用、專用型充電設(shè)施為主體

自用、專用型充電設(shè)施數(shù)量規(guī)模最大，主要解決車輛基礎(chǔ)充電需求。自用型充電設(shè)施主要解決私人乘用車的日常性基礎(chǔ)充電需求，該類型充電設(shè)施通常在個人用戶所有或長期租賃的固定停車位安裝，以慢充為主。專用充電設(shè)施主要解決電動公交車、出租車、物流車、郵政車、環(huán)衛(wèi)車、機(jī)關(guān)及企事業(yè)單位用車等的日常性基礎(chǔ)充電需求，該類型充電設(shè)施有優(yōu)先結(jié)合專屬停車場建設(shè)，以慢充為主，配置少量快充。

4.2.2 第二層級：以公共充電樁群為輔助

公共充電樁群數(shù)量規(guī)模相對較小，但分布廣泛，解決車輛日?；蚓o急補(bǔ)電需求，在商業(yè)、辦公等配套停車場及社會公共停車場等場所以快慢結(jié)合方式設(shè)置。

4.2.3 第三層級：以公共充電站及城際快充站為補(bǔ)充

公共充電站、城際快充站數(shù)量規(guī)模最小，主要設(shè)置快充樁，解決車輛偶然的緊急補(bǔ)電需求。公共充電站起加密充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)、提高充電服務(wù)水平的作用，城際快充站主要解決城際間交通往來的充電需求。

4.3 充電服務(wù)模式

通過構(gòu)建合理的充電設(shè)施建設(shè)體系，各類車型電動汽車將各自形成完善的充電服務(wù)模式。

4.3.1 電動公交車充電模式

電動公交車的充電服務(wù)主要依靠公交車專用充電設(shè)施解決，無需依賴公用充電設(shè)施。維持日常運(yùn)營的基本充電需求在公交車夜間停車期間通過專用停車位配套的慢充樁解決。根據(jù)車輛電池容量及平均每條線路日均行駛里程，廣州電動公交車每天還需要一次補(bǔ)電，產(chǎn)生的補(bǔ)電需求通過在首末站設(shè)置的快充樁解決。另外，換電型車輛的電能補(bǔ)給需求由公交車換電站解決。

4.3.2 電動出租車充電模式

電動出租車的充電服務(wù)主要有出租車專用充電設(shè)施解決。廣州中心城區(qū)出租車實(shí)行24小時運(yùn)營，采用換電及快速充電模式，基礎(chǔ)充電需求由出租車專屬停車場內(nèi)建設(shè)得快充樁群解決，緊急補(bǔ)電需求由公用快充樁解決，換電型出租車的電能補(bǔ)給需求由出租車換電站解決;外圍南沙、從化等地區(qū)實(shí)行一班制，基礎(chǔ)充電在出租車夜間停車時由專用慢充樁群解決，緊急補(bǔ)電需求由公用快充樁解決。

4.3.3 電動物流車充電模式

電動物流車的充電服務(wù)主要由物流車專用充電設(shè)施解決?；A(chǔ)充電需求由物流車專屬停車場所的慢充樁群解決，少量緊急補(bǔ)電需求由公用充電設(shè)施解決，以快充為主。

4.3.4 電動郵政車充電模式

電動郵政車的充電服務(wù)主要由郵政車專用充電設(shè)施解決?；A(chǔ)充電需求由郵政車專屬停車場所的慢充樁群解決，少量緊急補(bǔ)電需求由公用充電設(shè)施解決，以快充為主。

4.3.5 電動環(huán)衛(wèi)車充電模式

電動環(huán)衛(wèi)車的充電服務(wù)主要由環(huán)衛(wèi)車專用充電設(shè)施解決?；A(chǔ)充電需求由環(huán)衛(wèi)車專屬停車場所的慢充樁群解決，少量緊急補(bǔ)電需求由公用充電設(shè)施解決，以快充為主。

4.3.6 電動公務(wù)車充電模式

電動公務(wù)車的充電服務(wù)主要由公務(wù)車專用充電設(shè)施解決?；A(chǔ)充電需求由公務(wù)車所屬單位專用停車場的慢充樁群解決，城市內(nèi)出行產(chǎn)生的緊急補(bǔ)電需求由公用充電設(shè)施解決，城際間出行產(chǎn)生的緊急補(bǔ)電需求依靠城際充電站解決，以快充為主。

4.3.7 企事業(yè)單位電動車充電模式

企事業(yè)單位電動車的充電服務(wù)主要由單位專用充電設(shè)施解決?；A(chǔ)充電需求由所屬單位專用停車場的慢充樁群解決，城市內(nèi)出行產(chǎn)生的緊急補(bǔ)電需求由公用充電設(shè)施解決，城際間出行產(chǎn)生的緊急補(bǔ)電需求依靠城際充電站解決，以快充為主。

4.3.8 電動私人乘用車充電模式

電動私人乘用車的充電服務(wù)主要由自用充電設(shè)施解決?；A(chǔ)充電需求又涵蓋出發(fā)地充電及目的地充電，其出發(fā)地充電為主要充電，在用戶夜間停車時由自有停車位建設(shè)的充電設(shè)施解決，以慢充為主;目的地充電為次要充電，由公共充電樁群滿足，快慢結(jié)合;城市內(nèi)出行產(chǎn)生的緊急補(bǔ)電需求由公用充電設(shè)施解決，城際間出行產(chǎn)生的緊急補(bǔ)電需求依靠城際充電站解決，以快充為主。

5 結(jié)語

隨著國家新能源戰(zhàn)略的推進(jìn)，電動汽車取代傳統(tǒng)燃油車勢在必行，充電基礎(chǔ)設(shè)施作為電動汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用的重要保障，構(gòu)建科學(xué)的充電設(shè)施建設(shè)體系對改變充電樁無序建設(shè)、合理引導(dǎo)車輛充電、規(guī)范充電秩序具有重要意義。本次研究根據(jù)城市充電設(shè)施體系構(gòu)建的要求及廣州電動汽車的發(fā)展特征，廣州應(yīng)構(gòu)建“以自用、專用型充電設(shè)施為主體，以公共充電樁群為輔助，以公共充電站及城際快充站為補(bǔ)充”的“金字塔”型充電設(shè)施體系，為廣州充電設(shè)施以后的建設(shè)發(fā)展提供指導(dǎo)，也可為其他城市提供有益的借鑒。

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