基于環(huán)境效益的新能源汽車公共充電樁評價

王麗婉 華北電力大學(xué)

一、引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，新能源汽車受到了全世界的廣泛關(guān)注[1]。2020年6月，我國新能源汽車保有量達(dá)到417萬輛。新能源汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，為充電設(shè)施行業(yè)帶來了發(fā)展機(jī)遇。截至2020年5月，我國充電樁保有量達(dá)到130萬臺，其中公共充電樁保有量超過55萬臺，私人充電樁保有量超過75萬臺。在充電樁發(fā)展速度和新能源汽車的需求相匹配之前，充電樁保有量將會持續(xù)、快速增加。

充電樁保有量不斷提升對推廣新能源汽車有著至關(guān)重要的意義，但同時也會造成一定的環(huán)境負(fù)擔(dān)。一方面充電樁保有量的增長促進(jìn)了新能源汽車保有量的增長，造成了來自汽車的能源消耗和污染物排放。另一方面，充電樁在生產(chǎn)、建設(shè)、運(yùn)營、報廢回收階段造成了能源消耗和污染物排放[2]。中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟主任張帆預(yù)測，到2035年，我國公共充電設(shè)施將超過500萬臺，私人充電樁超過5000萬臺。政府及社會各方有必要從環(huán)境效益的角度，對不同種類的公共充電樁進(jìn)行評價。

因此，本文將從環(huán)境效益的角度對不同種類的公共充電樁進(jìn)行生產(chǎn)、運(yùn)營、回收三個階段的評價，為未來建設(shè)充電設(shè)施提供合理的建議。

二、公共充電樁

目前充電樁按照服務(wù)對象進(jìn)行分類，主要分為公共充電樁、專用充電樁和自用充電樁。公共充電樁由政府機(jī)關(guān)等具有公共服務(wù)性質(zhì)的機(jī)構(gòu)建設(shè)，安裝在相對開放的區(qū)域，服務(wù)對象面向所有社會車輛，例如公共停車場、高速公路服務(wù)區(qū)。公共充電樁主要包括直流充電樁和交流充電樁。

交流充電樁具有小電流、樁體較小、安裝靈活的特點(diǎn)，接入交流電壓220V，充電功率有7kw和40kw，充電時間一般在6-10個小時，適用于小型新能源乘用車等。截至2020年5月底，公共充電樁中交流充電樁占比約58.4%。未來交流充電樁仍是公共充電樁的主流。

直流充電樁具有大電流、短時間內(nèi)充電量較大、樁體較大的特點(diǎn)，接入380V三相電壓，常見充電功率在60-90kw之間，充電時間在一般在1-2個小時。直流充電樁適用于電動公交車、混合動力公交車、電動出租車等具有臨時性、快速直流充電需求的情況。截至2020年5月底，公共充電樁中直流充電樁占比約41.6%。隨著技術(shù)發(fā)展，未來大功率快充將會提升占比。

三、基于不同階段的公共充電設(shè)施環(huán)境效益評價

（一）生產(chǎn)階段

交流充電樁由殼體、插座、插頭、連接器、安全防護(hù)裝置等組成，主要由鋼、鐵、銅、鋁和橡膠制成，重量一般在30-50kg，鋼鐵占比達(dá)80%以上，本階段主要分析鋼鐵的能耗和碳排放[3][4]。在生產(chǎn)階段，交流充電樁耗能約21.2kgce，CO2排放量約為54.6kg。相比交流充電樁，直流充電樁還包括變壓器、電源模塊等，重量一般在200-250kg。在生產(chǎn)階段，直流充電樁耗能約97.4kgce，CO2排放量約為250.8kg。

（二）運(yùn)營階段

本階段僅考慮充電時造成的電力損耗。交流和直流充電樁在充電時的電力損耗率分別為12%和7%左右。考慮到兩種充電樁的使用壽命分別為8年和10年，服務(wù)率在10%-15%之間，在整個壽命周期內(nèi)交流和直流充電樁的耗能分別約為2400kgce和105600kgce，CO2排放量分別約為5982kg和263208kg。

（三）回收階段

充電樁在報廢回收階段主要是對其成分中的金屬進(jìn)行回收，鋼、鐵、銅、鋁等的回收率在90%左右。在回收階段，交流充電樁的耗能約為14.38kgce，CO2排放量約為35.8kg，直流充電樁的耗能約為82.7kgce，CO2排放量約為206.1kg。

綜上所述，直流充電樁在生產(chǎn)、運(yùn)營及回收階段的能源消耗和CO2排放都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于交流充電樁。

四、結(jié)論

本文從環(huán)境效益的角度對在壽命周期內(nèi)不同種類的公共充電樁進(jìn)行了評價。根據(jù)研究結(jié)果，提出以下建議：在未來建設(shè)公共充電樁時，政府應(yīng)保持交流充電樁較高的占比，在選址布局時因地制宜，提高公共充電樁的服務(wù)率。另外，政府應(yīng)鼓勵新能源汽車充電技術(shù)的研發(fā)，減少運(yùn)營階段的電力損耗。