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1、 1 图 2-1 新能源汽车发展历程 电动汽车充电站布局规划探索 马万 邹新忠 潘铁 吴素丽 吕琴 冯杰波 【摘要】【摘要】在应对气候变化的国际环境下，全球都在全力部署低碳技术的发展与应用，电动汽车是其中举足轻重的技术之一，而基础设施建设是电动汽车未来得以大规模应用的必要前提，本文对电动汽车发展规划中的电动汽车保有量预测、充电设施规模预测以及充电站布局等方面进行了方法上的探索，并结合实际项目为电动汽车相关规划提供一定的技术参考。【关键词】【关键词】电动汽车；充电站；土地利用 1 引言引言 随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律，电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分，以及国务院确定的战略
2、性新兴产业之一，必将成为今后中国汽车工业和能源产业发展的重点。2009 年国家相关部委先后发布“十城千辆”计划和汽车产业调整和振兴规划提出了以新能源汽车为突破口，加强自主创新，培育自主品牌，促进汽车产业持续、健康、稳定发展的指导思想。而建设电动汽车充电站是电动汽车产业推广的前提和基础，完善高效的能源供给网络是电动汽车广泛应用的必要条件之一。目前，我国有不少城市和地区已经开始电动汽车充电站建设，但还没有形成一套成熟的规划布局体系，更没有形成充电站的规模建设。随着电动汽车的不断发展进步，充电站的规划和建设将步入规模化、网络化时代，进行充电站建设规划迫在眉睫。2 国内外发展现状及趋势国内外发展现状及
3、趋势 2.1 电动汽车概念电动汽车概念 广义的电动汽车主要可以分为三种类型：混合动力电动汽车，纯电动汽车和燃料电池电动汽车。其中，燃料电池电动汽车作为未来电动汽车的理想解决方案之一，实现商业化尚需时日；相比之下，混合动力电动汽车和纯电动汽车中短期内可实现产业化的主流电动汽车解决方案，本研究中“电动汽车”主要指纯电动汽车。2.2 电动汽车充电站概念电动汽车充电站概念 2.2.1 电动汽车充电站结构电动汽车充电站结构 充电站按照功能可以划分为四个子模块：配电系统、充电系统、电池调度系统、充电站 2 图 2-2 巴黎充电站布局示意图 图 2-3 纽约新建充电站示意图 监控系统。充电站主要设备包括充电
4、机、充电桩、有源滤波装置、电能监控系统。2.2.2 充电站充电方式及分类充电站充电方式及分类 充电站给汽车充电一般分为三种方式：普通充电、快速充电、电池更换。普通充电多为交流充电，可以使用 220V 或 380V 的电压，快速充电多为直流充电。2.3 国外充电站现状国外充电站现状 国外关于电动汽车充电站的建设如火如荼，很多国家都希望通过制订明确的电动汽车充电站建设计划，帮助电动汽车在本国早日实现商业化。其中，日本在东京建设了 87 个电动汽车充电站，楼宇、路旁的充电桩随处可见，超市、停车场、便利店及邮政局等公共场所内也陆续建设了充电器设备。与此同时，日本政府也表示，为普及电动汽车将在三年内建千
5、余充电站；以色列计划建立世界上第一个电动汽车网络，并于明年投入使用第一批电动汽车。巴黎在城市中心区和郊区都布设了密集的电动汽车充电站，并公布了站址示意图，利于驾驶员快速找到充电站；纽约于7 月份投入运营第一家电动汽车充电站，用户可以选择 250 伏的电源快充和 110 伏的电源慢充并将车子停在停车场过夜，充电安装公司计划陆续在纽约地区建立更多类似的充电站，以支持和鼓励市民使用环保的电动汽车。2.4 国内充电站现状国内充电站现状 2007 年 12 月，国家发改委新修订的产业结构调整指导目录，在原有鼓励建设燃气汽车加气站工程的基础上，首次提出鼓励建设新能源汽车充电站工程，为电动汽车产业化提供了现
6、实依据。2009 年 9 月，国家电网公司印发了 关于下达智能电网试点工程项目计划的通知 国家电网智能（2009）909 号，提出在 2010 年底前在北京、上海、天津、济南、杭州、武汉、长沙、西安、南京、大连共 10 个城市建设 50 座充电站。图 2-4 宜春城北充电站 3 图 2-5 苏州邓蔚路充电站 2009 年 11 月，国内首座电动汽车充电站在上海徐汇区建成完成，总投资 508 万元，占地面积 400 平方米，设有包括 4 个临街路边充电车位在内的 9 个充电车位，充电站能够满足各类电动车辆充电需求，目前专为电动公交车、电力工程车等提供服务，暂不对社会车辆开放。此外，在苏州、杭州、
7、南京、扬州、合肥、西安、唐山、宜春、深圳、临沂、芜湖等城市电动汽车充电站均已建成并投入使用，目前主要服务于电动公交车及公用事业车辆。苏州邓蔚路电动汽车充电站位于苏州市高新区邓蔚路，占地面积 1790 平方米，建筑面积 627平方米，充电站设置配电室、设备室、监控室、电池库、休息室、营业厅等多个功能区。配备 6台大型直流充电机、5 台交流充电机，可为 4 台大型电动公交提供整车充电及小型电动汽车交流充电，同时该站还配备了 64 台小型直流充电机，可为 8 组电池提供分箱充电，实现车辆的换电功能。2.5 电动汽车发展电动汽车发展 SWOT 分析分析 电动汽车作为新的机动车发展模式，其发展存在着机遇
8、和挑战，从能源、经济效益、技术制约等方面对电动汽车发展进行分析。表 2-1 电动汽车发展 SWOT 分析 优势（S）劣势（W）无污染，噪声低 能源效率高，多样化 结构简单，使用维修方便 平衡电网峰谷负荷，提高经济效益 蓄电池单位重量储存的能量少 动力电源使用成本高 续驶里程短 机会（O）挑战（T）低碳经济的倡导 我国磷酸铁锂电池研究取得突破 汽车工业转向小型化、节能化 降低中国石油对外依存度 带动相关产业发展 产业链尚不完整 基础设施建设缺失 电动汽车价格过高 3 规划构思规划构思 3.1 国家政策导向国家政策导向 随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律，电动汽车作为国务院确定的战略性新兴产业以
9、及节能与新能源战略和智能电网的重要组成部分，必将成为今后中国汽车工业和能源产业发展的重点。国家相关部委先后发布“十城千辆”计划和汽车产业调整和振兴规划提出了对新能源汽车的指导思想。工信部预计到 2015 年新能源车产销量占汽车总产销量的 20%左右，而建设电动汽车充电站是电动汽车产业推广的前提和基础，完善高效的能源供给网络是电动汽车广泛应用的必要条件之一。3.2 苏州现实需求苏州现实需求 4 苏州市社会经济的发展过度依赖土地、环境、生态资源的消耗，空气质量已经由煤烟型污染转向煤烟型与机动车尾气混合型污染。市区机动车拥有量位于江苏省首位。在国家宏观政策指导之下，苏州市政府出台了 苏州市节能与新能
10、源汽车示范推广实施方案（2010-2012年）。苏州作为第二批纳入国家“十城千辆”的城市，进行电动汽车基础设施的规划，对苏州未来的城市可持续发展、基础设施的衔接和协调、城市资源的优化利用具有重要意义。图 3-1 苏州机动车排放量示意图 3.3 规划目标与思路规划目标与思路 3.3.1 规划目标规划目标 以落实国家和苏州市有关电动汽车发展政策为指引，与苏州市总体规划和城镇规划相协调，充分考虑现状电力负荷分布，结合城市发展和路网变化，通过电动汽车充电站规划编制和实施，实现充电站设施近远期合理布局，引领电动汽车充电站行业的发展的和管理，避免重复建设；逐步建立起与国民经济发展相适应、满足广大消费者需要
11、、布局科学合理、竞争有序、功能完善的能源供给网络体系。3.3.2 规划思路规划思路 以苏州市现状社会经济、人口、道路交通运行特征为基础，依据苏州市社会经济发展规划，对苏州交通发展趋势进行分析，对电动汽车保有量时间及空间分布进行预测；结合国内电动汽车充电站发展趋势，对电动汽车充电站需求进行分析预测，同时根据本次充电站规划目标、布局原则和各分区土地利用，对电动汽车充电站进行统筹布局规划。规划中特别注重土地-环境-交通系统协调发展、电网-路网-充电站网无缝衔接和能源负荷-区域特点-充电模式的最佳匹配。4 充电站规模需求预测方法探索充电站规模需求预测方法探索 4.1 电动汽车保有量预测电动汽车保有量预
12、测 电动汽车作为机动车中不同动力供应的一部分，当机动化程度提高到一定程度，电动汽车才会有足够的发展空间。因此，电动汽车的保有量应以机动车的保有量为预测基础。此外，电动汽车的发展，受到国家相关产业政策影响较大，各个地方城市在电动汽车发展过程中应根据国家对新能源政策的总体发展策略进行相应的规划。因此，本文将电动汽车拥有比例预测与类比法预测相结合对苏州市在规划期电动汽车保有量进行预测。5 4.1.1 预测思路一：依据国家新能源汽车发展政策预测思路一：依据国家新能源汽车发展政策 综合国家新能源汽车发展政策及方向，结合苏州实际需求，预测到 2015 年，苏州市区电动汽车保有量占新增汽车保有量的 7%10
13、%。到远期 2020 年，苏州市区电动汽车保有量占新增汽车保有量的 10%15%。4.1.2 预测思路二：相关城市电动汽车发展规划类比分析预测思路二：相关城市电动汽车发展规划类比分析 根据徐州市电动汽车充电站布点规划，预计近期徐州市电动汽车保有量占汽车保有量5%至 10%，电动汽车拥有量约为 9620 至 14650 辆。根据杭州市电动汽车充电站近期建设布点规划，预计至 2012 年杭州市电动汽车（包括私人电动汽车和其它车辆等）保有量总计 2.3 万辆左右，电动汽车总量占私人汽车总量的1.84%，至 2020 年电动汽车保有量将提高到 10 万辆，电动汽车总量占私人汽车总量的 4%。综合以上两
14、种思路的预测结果，预测到 2015 年，苏州市区电动汽车保有量占机动车（不含摩托车）保有量总量的 1.5%2.5%，到 2020 年，苏州市区电动汽车保有量占机动车（不含摩托车）保有量总量的 4%6%。图 4-1 市区规划年各片区电动汽车保有量分布（单位：辆）4.2 运营模式分析运营模式分析 目前国内电动汽车没有标准的运营模式，各个示范运行的城市均在摸索和探索之中，通过对一些相关城市的运营模式进行研究，探索苏州电动汽车运营模式。综合分析及借鉴其他城市电动汽车能源供给运营模式，规划苏州市电动汽车能源供给采用整车充电和更换电池相结合的服务模式来满足不同客户的需求，同时考虑到大型负荷中心更加容易管理
15、的特点，建议采取“集中充电，分散服务”的充换电服务网络建设模式。同时充分利用现有物流业、服务业等资源为客户提供方便的能源补给，通过提供以标准电池为载体的能源供应新模式引导整个电动汽车健康发展。分区 2015 年 2020 年 主城区 3300 9800 工业园区 4700 14600 高新区 3200 9600 相城区 4300 12800 吴中区 4500 13200 6 物流公司集中充电站电池配送点充换电站充换电站充换电站物流公司电池配送点电池配送点电池配送点充电桩充电桩充电桩 图 4-2 苏州市充电设施运营模式 根据国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见，电动汽车充电设施可分为交流充电
16、桩和充电站（含电池更换站）两大类，同时按照充电能力、容量以及充电设备的数量，电动汽车充电站建设规模可分为大型充电站、中型充电站、小型充电站三种类型，每种类型的充电设备包括大型充电机、中型充电机、小型充电机以及交流充电桩。表 4-4 电动汽车充电站规模分类 充电站类型 配电容量 充电设备数量（台）大型充电站 500kVA 10 中型充电站 100kVA 3 小型充电站 100kVA 3 注：来源于国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见 电动汽车充电设施集中充电站充电站独立充电桩电池配送点充换电站 图 4-3 电动汽车充电设施分类示意图 4.3 充电站设施规模需求预测充电站设施规模需求预测 根据
17、电动汽车保有量需求预测结果，2015 年苏州市区按 2 万辆电动汽车保有量进行布点规划。本规划假定每台电动汽车配备 4 组标准电池组，电动汽车每次充电行驶里程为100km，电动汽车日均出行距离为 40km，则电动汽车每日车均充电次数为 0.4 次。表 4-1 充电设施服务能力配比 充电设施 服务能力配比 充电站 集中充电站 24%77%充换电站 53%独立充电桩 23%7 考虑市区供电系统能力分配和电动汽车发展过程，规划以大型、中型充电站为主，充电桩为补充。共规划 2 座集中充电站，设于工业园区和吴中区；24 座大型充换电站，7 座中型充换电站，1 座小型充换电站，2400 套独立充电桩，满足
18、各片区共 20675 辆电动汽车充电需求。表 4-2 市区各片区近期充电设施规模及服务能力 集中 充电站 大型 充换电站 中型 充换电站 小型 充换电站 独立 充电桩 服务能力（辆）主城区 3 1 1 800 3100 工业园区 1 5 2 500 5875 高新区 5 1 500 3125 相城区 7 2 400 3925 吴中区 1 4 1 200 4650 合计 2 24 7 1 2400 20675 图 4-4 2015 年充电设施规模示意图 图 4-5 2020 年充电设施规模示意图 远期随着电动汽车充电技术和电池技术的提升，集中充电站和充换电站的服务能力有所提高，同时进一步加强集中
19、充电站的建设和覆盖范围，根据各片区电动汽车保有量预测，规划各片区电动汽车充电站设施类型及规模如下表所示。表 4-3 市区各片区远期年充电设施规模及服务能力 集中 充电站 大型 充换电站 中型 充换电站 小型 充换电站 独立 充电桩 服务能力（辆）主城区 2 3 8 1200 7350 工业园区 1 12 5 3 500 14438 高新区 1 8 3 2 800 12150 相城区 1 9 5 2 700 13163 吴中区 1 8 4 5 800 13088 合计 4 39 20 20 4000 60188 远期共规划 4 座集中充电站，除主城区外其余各分区均实现全覆盖；39 座大型充换电站
20、，20 座中型充换电站，20 座小型充换电站，4000 套独立充电桩，满足各片区共 60188 辆电动汽车充电需求。8 5 电动汽车充电站布局规划电动汽车充电站布局规划 5.1 布局原则及设置要求布局原则及设置要求 电动汽车充电站布局包括“需求”和“可能性”两方面要素。充电站需求主要包括交通量与服务半径两个影响因素，决定可能性与否关键在于交通、环保及区域配电能力等外环境设置条件与该地区的建设规划和路网规划。（1）以需求为导向建立布局合理的充电站网络；充电站布局以充电需求为导向，充电需求是指一定数量的电动汽车在特定时间和特定地点对充电的需求。充电需求和交通密度密切相关，但又受到电动汽车的运行方式
21、的制约。充电站数量控制应考虑与充电需求的分布尽可能保持一致，应与各区域的电动汽车交通密度成正比。因此，规划充电站应根据区域供需平衡情况，再结合城市空间布局结构，满足该地区电动汽车运行配套需求，服务能力适度超前。（2）遵循差别化服务和管理方式；根据各片区充电站需求的空间分布，结合地方意向对不同类型的充电设施布局统筹安排，确保每个设施均具有合理的服务范围或密度，相邻充电站之间应保持合理的联系，从总体上实现均衡布局。考虑电池的寿命老化、交通拥堵等现实因素，从保证电动汽车使用者连续行驶角度出发，充电站的服务半径应以电动汽车单次充电行驶里程 100 公里计算。集中充电站服务范围为 100120 平方公里
22、，服务半径为 57 公里；充换电站服务半径约为 2 公里。（3）站点布局因地制宜，土地集约化利用；集中充电站考虑独立建设；充换电站可独立或结合公交场站、交通枢纽、公共停车场、轨道交通站点，P+R 停车场等市政设施用地建设。独立充电桩可考虑在住宅小区、办公场所、大型超市等公共设施的停车位建设，一般按停车位数量的 2%3%布设。（4）满足城市总体规划和路网规划要求；充电站布局是对不同区域的充电站需求条件分析后得出的结果，但是具体到充电站选址定点时还须考虑其实施条件的可能性。充电站的选址定点应结合地区建设规划和路网规划，以网点总体布局规划为宏观控制依据，经过对布局网点及其周围地区规划选址方案的比较，
23、确定网点设置用地。（5）满足站点用地面积相关规范要求；根据充电站的基本功能和配置要求，参考城市道路交通规划设计规范中加油站用地面积的规定和国家电网公司充电站相关标准的要求，以土地高效利用为基础，本次规划综合相关规范标准与行业实践经验，从节约用地角度出发，确定规划充电站选址用地规模为：集中充电站用地面积按照 3000 平方米预留。大型充换电站面积按 2000 平方米预留，中型充换电站按 1000 平方米预留，小型充换电站按 800 平方米预留。此外，充电站布点应满足环境保护、防火安全等要求，宜充分利用就近的供电、交通、消防等公用设施。5.2 布局方案布局方案 按照充电站需求预测值，结合各个分区的
24、用地规划、公交场站布局，大型停车场布局、9 变电站等规划方案，以控制性详细规划中分区单元需求为基础，进行充电站布局规划。表 5-1 市区各片区充电设施规模及服务能力 集中 充电站 大型 充换电站 中型 充换电站 小型 充换电站 用地总规模（m2）服务能力（辆）主城区 3 1 1 7800 3100 工业园区 1 5 2 15000 5875 高新区 5 1 11000 3125 相城区 7 2 16000 3925 吴中区 1 4 1 12000 4650 合计 2 24 7 1 61800 20675 图 5-1 市区充电站分布总图 图 5-2 外围县市充电站分布图 6 总结总结 虽然我国有
25、不少城市和地区已经开始电动汽车充电站建设工作，但是绝大多数的充电站建设仅仅只是为电动汽车的示范运营提供基础设施服务，电动汽车充电站的建设还没有形成一套成熟的布局规划体系，更没有形成充电站的规模建设，未来，随着电动汽车的不断发展进步和产业化瓶颈的突破，充电站的规划和建设将步入规模化、网络化时代，制定地区电动汽车发展规划、建立合理的发展制度，积极细化和落实示范政策、推出优惠的购车政策、结合需求建立可持续发展的能源补给模式对本地电动汽车发展起到积极作用 【参考文献】【参考文献】1电动汽车充电站布置设计导则，国家电网公司企业标准，Q/GDW237-2009 2电动汽车充电站布局规划浅析，徐凡，俞国勤，
26、华东电力，2009 3电动汽车充电模式与充电站建设研究，康继光，魏振林，电力需求侧管理 2009 4电动汽车发展趋势及前景，杨孝纶，汽车科技 2008 5电动汽车及其发展趋势，田玉冬，朱新坚，移动电源与车辆 2003 6区域电动汽车充电站规划的模型与算法，寇凌峰，刘自发，现代电力 7低碳技术市场化之路电动汽车，贝恩公司 【作者简介】【作者简介】马万达，男，硕士，苏州规划设计研究院股份有限公司，工程师。电子信箱：10 邹新忠，男，学士，苏州规划设计研究院股份有限公司，高级工程师。垫子信箱： 潘铁，男，学士，苏州规划设计研究院股份有限公司，高级工程师。电子信箱： 吴素丽，女，硕士，苏州规划设计研究院股份有限公司，高级工程师。电子信箱： 吕琴，女，学士，苏州规划设计研究院股份有限公司，规划师。电子信箱：623167553qq.Com 冯杰波，男，学士，江苏省电力公司苏州供电公司，助工。电子信箱：