大城市電動汽車充電樁設置研究

熊宏志

摘 要：在新能源技術飛速發展的大前提下，節能減排和保護環境是發展新能源技術的主要目的，而電動汽車的發展又與其基礎充電設施的完善息息相關，故如何科學合理地對電動汽車的基礎充電設施進行優化設置已成為目前需要關注的核心問題，本文針對電動汽車基礎充電設施在規劃設置中存在的問題，布局選址，平面設置等方面提出筆者的想法及建議。

關鍵詞：電動汽車基礎充電設施;優化設施;布局選址;平面設置

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A

0 引言

在當今世界能源危機和環境污染的大背景下，優先發展電動汽車是解決問題的合理途徑之一。電動汽車因其高效，節能，低污染的特點而為人們廣為關注，世界各國都已將發展電動汽車產業以及開拓電動汽車市場納入新一輪的國家發展戰略之中。客觀來講，而電動汽車的發展速度在很大程度上又與電動汽車充電設施的完善息息相關。近年來，我國電動出租車，電動私家車的持有量呈高速增長態勢，與其匹配的充換電設施如充電樁等的規劃設置也應跟上電動汽車的增長速度，隨著電動汽車的發展以及對環境問題的日益關注，我國相繼出臺了一系列政策來扶持推廣電動汽車的使用和發展，其中國發辦〔2015〕73號“國務院辦公廳關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見”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設施體系，滿足超過500萬輛電動汽車的充電需求。因此，如何科學地對電動汽車充電設施進行規劃設置對節能減排以及保護環境具有重大意義。

1 電動汽車充電設施分類及發展現狀

1.1 電動汽車充電設施分類

電動汽車充電設施是指為電動汽車供應能源的各種設施[1]。電動汽車充電設施一般分為兩類：

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

（2）充電樁。通常服務于個人以及各種企業事業單位的電動汽車，通常可按輸出電流不同分為直流充電樁和交流充電樁，也可按外部充電形式不同分為壁掛式充電樁和直立式充電樁。

1.2 電動汽車充電設施發展現狀

為了達到節能減排以及保護環境的長遠目標，我國各省市正加大各類充電設施的建設力度，如重慶市人民政府辦公廳《關于印發<重慶市加快電動汽車充電基礎設施建設實施方案>的通知》（渝府辦發〔2015〕212號）[3]中指出不僅要推進電動汽車充電標準體系建設，構建電動汽車充電智能服務平臺，還要加強規劃建設運營。

近年來，隨著電動汽車的普及程度越來越高以及國家的政策扶持和推廣，我國充電設施發展勢頭不減，根據國家能源局“中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟”發布的數據顯示，截止2019年6月，我國充電樁保有量已超百萬，其中公共充電樁已超過41萬臺，私人充電樁已超過59萬臺，我國已形成世界最大的電動汽車充電設施網絡。

2 電動汽車充電設施發展中存在的問題

在保護環境，節約能源的大環境下，在我國，電動汽車充電設施發展迅速，但仍然受到認知水平差異較大，關鍵技術發展緩慢以及經濟條件限制等各類因素的制約，具體有如下問題[2]。

2.1 充電設施修建與規劃難度大

充電設施的建設與規劃與交通發展，城市規劃，土地利用和經濟發展有密不可分的關聯，因此在充電設施建設過程中，需要相關單位的協調與支持，但是盡管如此，很多時候也會因為場地限制以及電網管線的布控產生矛盾沖突，如在公共停車場修建一定數量的配套充電樁，所要考慮的不僅僅是場地空間設置是否優化合理，電動汽車充電是否便捷，是否具有安裝充電設施條件等問題，更要協調平衡各個利益群體的利益。

2.2 部分充電設施的空置率較高[4]

由于各個省市情況各異，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域停車場保有量不能滿足該區域的停車需求等問題的綜合，故在電動汽車充電需求較大的地方，無法設置較多的充電樁，從而造成電動汽車無電可充或者排隊充電導致耗時過久的情況出現。

2.3 充電樁后期管理及維護困難

由于不同城市有不同的城市規劃布局，導致充電樁的設置在一定程度上過于分散，不利于集中管理，現實情況下，也沒有足夠多的技術人員去保證每個充電樁的日常維護，從而使得充電樁的維護保修上存在許多問題。

2.4 充電設施缺乏合理的規劃布局

隨著電動汽車的發展，部分城市的充電設施已經初具規模，但是由于部分充電設施分布分散，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，由于后期管理與維護困難，部分充電樁的持續使用時間不長，導致部分區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。

2.5 充電設施缺乏合理的盈利模式

當前電動汽車與充電設施正處于推廣應用階段，但就長遠來看，當前的充電設施服務市場不具備成熟的服務模式，充電效率低下，充電樁規劃不合理等問題的顯現導致了充電服務市場“盈利難”的問題[4]。

3 關于大城市充電樁的設置問題的規劃改進方法

大城市的充電樁設置問題包括兩個方面，一是充電樁的設置問題，二是充電樁的選址問題，下面逐一進行分析。

3.1 大城市充電樁設置問題改進方法研究

通過上述充電設施發展中暴露出的問題進行分析，下面列出改進方法。

3.1.1 通過各省市政策導向以公交及出租車站場等公用設施為主體，修建公用充電樁

通過政策導向，如重慶市人民政府辦公廳《關于印發<重慶市加快電動汽車充電基礎設施建設實施方案>的通知》（渝府辦發〔2015〕212號）中指出凡新建的交通樞紐、超市賣場、商務樓宇，黨政機關、企事業單位辦公場所，學校、醫院、文化體育場館以及獨立用地的公共停車場、停車換乘（P+R）停車場等，在主城區按照不低于總停車位數量10%的比例建設電動汽車充電基礎設施[3]，這樣便可以一定程度的減少在私人停車區域充電基礎設施的修建。

3.1.2 充電樁的設置要充分考慮某區域的交通流密度，做到集中設置與分散布局相結合

在交通流密度較大的區域，應適當的增加充電樁的設置規模，以滿足其充電需求，在密度較小區域，也應合理的設置一定數量的充電樁，這樣方可減少充電樁的空置率。

3.1.3 統一充電樁的硬性使用條件，加強充電樁后期管理維護，使得充電樁的維護系統化，科學化

統一電動汽車充電接頭的標準，若充電接口的標準未能統一，就會造成各個廠家“各自為政”，而又由于目前電動汽車在我國處于發展初期階段，電動汽車供應商的生產量并不足以覆蓋較大的區域，因此必然會造成某些供應商的專屬充電樁空置率較高，從而造成社會資源的浪費。

3.1.4 綜合考慮規劃區域內的電動汽車保有量，時間分布特性等各方面因素進行充電設施布局

對某區域進行充電設施設置規劃首要考慮的是該區域的充電需求，而該區域的電動汽車保有量則一定程度上代表了該區域的充電需求[5]，也反應了該區域的電動汽車的普及度，若電動汽車保有量越高，則表示該區域應規劃的充電基礎設施越多。再結合該區域內各部分的電動汽車出行時間分布特性進行合理規劃，在某時間段內，用戶出行較為集中的區域適當增加充電設施的設置，從而滿足該區域內的用戶的充電需求。

3.1.5 應建立科學的電動汽車市場體制機制

隨著電動汽車在我國的發展，我們應從調節電價，合理規劃電動汽車配套設施等方面完善電動汽車市場體制機制，創建合理的盈利模式。

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，現狀公交站，項目配建公交站等公用設施相匹配，協調[8]。②優先選用與土地規劃相符的公用停車設施，如政府建立的配建公交站，公用停車場，景區停車場，學校停車場等，若該區域充電需求較大，且現狀充電設施不能滿足，則可選擇一些臨時站場備用。③通過交通流密度分布，電動汽車出行時空分布，以及該區域電動汽車保有量等數據分析該區域充電需求，以此確認該區域充電樁建設規模。④盡量選擇近期已建成的停車場站或者已規劃好的停車場站，節約人力物力等資源。

（2）非公用充電樁選址方法。①優先選用與土地規劃相符且電動汽車保有量較高的私家停車場，必要時可預留一部分車位供社會車輛使用，緩解公共車輛充電需求壓力。②凡新建住宅配建的停車庫必須100%建設電動汽車充電基礎設施或預留建設安裝條件（包括預埋電力管線和預留電力容量）[3]。③對已建成的住宅小區，通過改造、加裝等方式，在主城區按照不低于總停車位數量10%的比例提供電動汽車充電基礎設施。

4 充電樁在電動汽車停車位的平面設置

在進行充電樁的平面設置時，設計人員應從便捷性和安全性和可操作性出發[6]。例如，若設計人員在立柱上設置壁掛式充電樁，如圖1所示，則處于中間停車位的電動汽車在進行充電時必然會對其中一側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都無法達標。通過研究分析，給出以下兩個解決方案：

（1）如圖2所示，取消通過倚靠立柱來設置壁掛式充電樁的方案，占用中間車道分別在車道兩側設置三個共六個立柱式充電樁，這樣便可減少中間車位充電時對兩側車位帶來的影響，兼顧了安全性[7]。但缺點亦很明顯，若從便利性角度出發，占用中間車道設置充電樁，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置壁掛式充電樁，兩側車位仍使用壁掛式充電樁進行充電，中間車位在該車位的一側修建立柱式充電樁，從安全性角度出發，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。此方案的缺點是，若停車場已經修建完成，平面結構已經固定，若從改造成本的角度來說，因為此方案需要增寬車位，會一定程度上改變停車場的平面設計，并引起連鎖反應，故此方案的改造成本較大。故此方案適合那些還在規劃中的停車場并且預測其垂直于車行道且背后靠墻位置的電動汽車停車位依然無法滿足電動汽車停車需求的停車場。

具體方案如方案一，方案二，方案三所示。

5 結語

在節能減排和保護環境的大環境下，發展推廣新能源技術勢在必行。電動汽車的推廣和發展能夠有效減少對傳統能源的依賴，減少環境污染，在高速發展電動汽車技術的同時，也應重視對于充電基礎設施的合理規劃以及其他配套基礎設施的建設，如何科學合理地規劃電動汽車充電設施，充分滿足用戶的充電需求，是推動整個電動汽車行業迅速發展的關鍵，也是該行業可持續發展的重中之重。

參考文獻：

[1]張庚潔.電動汽車充電設施設計[D].東南大學，2016.

[2]周家駿.簡談民用建筑中電動汽車充電設施設計要點[J].建筑電氣，2018，37（05）：24-28.

[3]錢進.國務院發布《加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》[J].工程建設標準化，2015，31（10）：39.

[4]伍福平，王小軍，袁泉，等.電動汽車充電設施的現狀與問題分析[J].科學技術與創新，2018，22（32）：195-196.

[5]許祖勤.城市電動汽車充換電設施規劃的研究與應用分析[D].南昌大學，2018.

[6]浙江大學建筑設計研究院有限公司.DB33/1121-2016民用建筑電動汽車充電設施配置與設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2016.

[7]李菁竹.電動汽車充電設施規劃方案研究[D].山東大學，2017.

[8]黎倩婷.電動汽車充電站充電基礎設施的布局規則研究[J].機電信息，2018，18（18）：172-173.