公共充電站規(guī)劃布點合理性量化管理研究

黃華康

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東江門 529000）

0 引言

我國充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，截至2022年3月全國充電基礎(chǔ)設(shè)施累計數(shù)量為310.9萬臺，其中公共充電樁123.2萬臺。但國內(nèi)的充電站布局規(guī)劃研究卻剛剛起步，出現(xiàn)了局部區(qū)域扎堆冗余或缺乏不足的情況。若將充電站規(guī)劃布點的合理性因素量化，用于綜合判斷充電站項目規(guī)劃布點合理性，則既可以滿足電動汽車用戶充電需求，也可以在城市電網(wǎng)規(guī)劃中提高充電站利用的經(jīng)濟(jì)性。

1 關(guān)注因素分析

本研究模擬在城市建成區(qū)按照平均服務(wù)半徑3 km進(jìn)行充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃布置，分析公共充電站規(guī)劃布點合理性的關(guān)注因素，并總結(jié)相關(guān)評分標(biāo)準(zhǔn)，在公共充電站規(guī)劃選點工作上選擇發(fā)展?jié)摿^好、短期有明顯收益的地方優(yōu)先布點。通過調(diào)查，再深化分解為以下19條關(guān)注因素。

1）基本原則。參照廣東電網(wǎng)公司固定資產(chǎn)投資策略要求，將充電站項目按緊迫程度分為優(yōu)先安排、合理安排、禁止安排三個類別進(jìn)行投資。其中優(yōu)先安排指高速公路服務(wù)區(qū)充電站項目，政府要求的示范充電站項目，居民小區(qū)、商場等公共充電站項目；合理安排指系統(tǒng)內(nèi)部充電站項目，政府機(jī)關(guān)內(nèi)部充電站項目，圖書館等場所公共充電站項目；禁止安排指內(nèi)部收益率低于5年期國債收益率的項目[1]。

2）區(qū)域優(yōu)越性。區(qū)域優(yōu)越性從市場成熟度和供電分區(qū)兩個因素考慮。優(yōu)先重點在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)、短期有明顯收益地區(qū)進(jìn)行投資建設(shè)，中長期明顯有收益的地區(qū)加快開展建設(shè)。（1）市場成熟度。電動汽車市場成熟度能反映電動汽車保有量及其對充電站需求的急切程度，市場成熟度越高，規(guī)劃布點預(yù)計效益越有保障，例如廣東廣州市場成熟，東莞、佛山、惠州、珠海、中山、肇慶、江門等城市電動汽車市場潛力較好，短期有收益。（2）供電分區(qū)。供電分區(qū)根據(jù)地區(qū)規(guī)劃發(fā)展定位或10年后的規(guī)劃負(fù)荷密度劃分，能間接反映當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平和購買使用電動汽車的意愿，因此供電分區(qū)與充電站建設(shè)需求呈正相關(guān)的關(guān)系。本研究著重關(guān)注B類供電分區(qū)以上地區(qū)。

3）業(yè)務(wù)場景。（1）專用場站。公交、物流、環(huán)衛(wèi)等行業(yè)專用車停車場所，重點為公交、物流、環(huán)衛(wèi)等運營車輛提供服務(wù)。（2）公共場站。為公共客戶提供充電服務(wù)的場站，如網(wǎng)約車、城配物流集中快充站。（3）社區(qū)場站。為私人乘用車客戶提供目的地充電服務(wù)的場站，如社區(qū)、景區(qū)等場景。（4）內(nèi)部場站。為政府機(jī)構(gòu)或企事業(yè)單位的公務(wù)用車等提供充電服務(wù)的場站。（5）鄉(xiāng)鎮(zhèn)場站。在暫無公共充電站點覆蓋的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，為電動汽車出城下鄉(xiāng)提供充電服務(wù)的場站。

4）運營收費。公共充電站運營收費分為電費與服務(wù)費、其他費用。（1）電費。電費統(tǒng)一執(zhí)行大工業(yè)電價，采用峰平谷收費方式。峰段：1.01元/（kW·h）；平段：0.59元/（kW·h）；谷段：0.23元/（kW·h）。（2）服務(wù)費。不同充電站服務(wù)費收費不同，價格在0.3～0.8元/（kW·h）區(qū)間內(nèi)，如江門地區(qū)均價為0.3～0.4元/（kW·h）。（3）其他費用。部分充電站需付其他額外費用，如停車費，導(dǎo)致整體充電費用增加。其他費用分為免費、限時免費、全時段付費三個類型。

5）車樁比。車樁比指電動汽車與充電樁數(shù)量的比例，是衡量能否滿足電動汽車充電需求的重要指標(biāo)。2021年12月底，廣東省電動汽車保有量與公共充電樁數(shù)量比值約為5.8∶1（105萬輛車∶18.2萬臺公樁），同期江門市車樁比約為7.8∶1（1.55萬輛車∶0.2萬臺公樁）[2]。

6）交通便利性。（1）道路成熟度。充電站應(yīng)選擇在進(jìn)出車便利的場所，宜選擇在城市次干道路旁，進(jìn)出口宜與城市次干道路相連，充電站距離最近的四車道宜少于300 m。（2）停車場開放程度。停車場開放程度指社會電動車輛進(jìn)入該停車場充電的自由程度，分為全時段開放和限時開放。

7）車位空置率?？罩玫耐＼囄皇请妱悠嚦潆姷那疤釛l件，目前公共充電站的規(guī)劃建設(shè)多配套為多功能停車位，即燃油車和電動車皆可停車。經(jīng)統(tǒng)計，車位空置率為20%以上的停車場方合適建設(shè)充電站。

8）休閑娛樂配套。目前汽車充電需要等待半小時及以上，用戶希望新建的充電站周邊增加休閑娛樂城市服務(wù)，以改善充電體驗。充電站規(guī)劃布點可優(yōu)先考慮周邊500 m內(nèi)已存在休閑娛樂配套的停車場。

9）政策支持。充電站規(guī)劃布點時優(yōu)先選擇電動汽車購車及使用補貼和充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)補貼多地區(qū)能降低成本，增加收益。部分地區(qū)還有停車收費減免優(yōu)惠、新車限期內(nèi)公樁充電費用減免優(yōu)惠、公共停車區(qū)域劃定專屬車位等政策。

10）電網(wǎng)接入。（1）負(fù)載率。公共充電站需接入現(xiàn)有電網(wǎng)，應(yīng)根據(jù)服務(wù)范圍，確定充電站的規(guī)模，可參照《城市公共充電站典型設(shè)計模塊》公式S=K×P×n/（cos φ×η），做好負(fù)荷計算。充電站的選址應(yīng)充分考慮充電設(shè)備所在配網(wǎng)的配電容量，即接入后臺區(qū)、線路的負(fù)載率低于80%，以保證供電安全。（2）抑峰填谷。充電站規(guī)劃布點應(yīng)根據(jù)已有臺區(qū)、線路的負(fù)荷特性，合理引導(dǎo)用戶充電的時間段，抑制電網(wǎng)高峰負(fù)荷的增加，填補負(fù)荷低谷，減小電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差。

11）文明施工。充電站的規(guī)劃選址評估包括施工防塵、渣土/噪聲控制、道路交通三個方面，應(yīng)保證充電站順利施工及周邊居民正常通行、正常生活。

12）環(huán)境安全。充電站規(guī)劃注重環(huán)境安全，不應(yīng)靠近有潛在危險的地方，應(yīng)滿足消防及防火防爆安全要求，有利于蓄電池產(chǎn)生氣體排放，不應(yīng)設(shè)在室外地勢低洼、易積水場所和易發(fā)生次生災(zāi)害的地點[3]。

13）年度樁均充電量。充電站的盈利點主要來源于服務(wù)費，按電量計算，充電量越高，總利潤也越高。由于每個充電站配置的充電樁規(guī)模不一樣，為更公平客觀地進(jìn)行評價，本研究采用了年度樁均充電量來計算，該關(guān)注因素分為如表1所示4個檔次，應(yīng)優(yōu)先規(guī)劃周邊3 km年度樁均充電量為8 MW·h/槍以上的站點。

表1 年度樁均充電量檔次

14）年均功率利用率。充電樁運行時產(chǎn)生效益，空閑時“偷懶”，因此年均功率利用率可以衡量不同充電站工作時長。目前市場上運營的充電站年均功率利用率在7%左右。為更公平客觀地進(jìn)行評價，本研究采用了年均功率利用率來計算，該關(guān)注因素分為如表2所示5個檔次，應(yīng)優(yōu)先規(guī)劃周邊3 km年均功率利用率在7%以上的站點。

表2 年均功率利用率檔次

15）年度充電次數(shù)。年度充電次數(shù)能反映該充電站受歡迎程度，次數(shù)越高，代表電動汽車車主到該充電站充電的頻率越高，客源越穩(wěn)定。為方便統(tǒng)計及評價，將該關(guān)注因素分為如表3所示5個檔次，應(yīng)優(yōu)先規(guī)劃周邊3 km年度充電次數(shù)達(dá)4 000次以上的站點。

表3 年度充電次數(shù)檔次

16）平均建設(shè)成本。平均建設(shè)成本指建設(shè)每千瓦充電站需投資多少元，充電站的平均建設(shè)成本越低，代表越容易回本賺錢。為方便統(tǒng)計及評價，將該關(guān)注因素分為如表4所示5個檔次，應(yīng)優(yōu)先規(guī)劃周邊3 km充電站平均建設(shè)成本在4 000元以下的站點。

表4 平均建設(shè)成本檔次

17）建設(shè)回本周期。建設(shè)回本周期是指投產(chǎn)后總的經(jīng)濟(jì)收益達(dá)到最開始的建設(shè)成本花費需要的時間。本研究中建設(shè)成本不考慮貸款產(chǎn)生的利息和后期的維護(hù)費用。為方便統(tǒng)計及評價，將該關(guān)注因素分為如表5所示5個檔次，應(yīng)優(yōu)先規(guī)劃周邊3 km充電站建設(shè)回本周期在9年以下的站點。

表5 建設(shè)回本周期預(yù)測檔次

18）僵尸樁。僵尸樁即建成之后長時間無人使用的充電樁（含長期損壞的充電樁）。本研究自定義年度樁均充電量＜1 000 kW·h的充電樁為僵尸樁，如規(guī)劃充電樁布點周邊1 km內(nèi)有公共僵尸樁，應(yīng)盤活僵尸樁后方可新建充電站。

19）土地權(quán)屬。規(guī)劃新建公共充電站用地應(yīng)不存在土地權(quán)屬糾紛，或規(guī)劃公共充電站建成后營運期內(nèi)應(yīng)不存在因土地權(quán)屬、城市規(guī)劃等用地問題導(dǎo)致的拆除風(fēng)險。

2 計算模型

公共充電站規(guī)劃布點合理性評分應(yīng)在掌握大量已有公共充電站相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用數(shù)理統(tǒng)計方法建立關(guān)注因素變量與得分率之間的回歸關(guān)系函數(shù)表達(dá)式：

式中：ρ為得分率；α為關(guān)注因素第n個要素的初始滿分值；λ為關(guān)注因素第n個要素的初始滿分值的權(quán)重系數(shù)；β為關(guān)注因素第n個選項的評分（β≤αλ）。

本研究對19個關(guān)注因素中的n個選項的初始滿分值α初賦值，權(quán)重系數(shù)λ初取1。利用函數(shù)表達(dá)式可對已有充電站點和規(guī)劃站點計算得分率數(shù)值，按數(shù)值優(yōu)選規(guī)劃站點投資優(yōu)先級。

3 結(jié)束語

本研究通過挖掘并分析公共充電站規(guī)劃布點合理性的關(guān)注因素，指導(dǎo)及試點應(yīng)用于蓬江區(qū)公共充電站的規(guī)劃布點，2021—2022年，從56個充電站選點優(yōu)選出5個站點完成建設(shè)，經(jīng)濟(jì)效益得到極大提高，整體年均功率利用率提升至10%以上，2022年電能替代約45萬kW·h，建設(shè)回本周期預(yù)測5～9年，比目前市場上充電站7～12年的建設(shè)回本周期短。隨著日后公共充電站規(guī)劃布點合理性進(jìn)一步提高，不僅能精準(zhǔn)化解電動汽車充電難問題，提升消費者對電動汽車的信心，還能助力電動汽車產(chǎn)業(yè)良好快速發(fā)展。