电力系统保护与控制 第 49 卷 第 24 期 2021 年 12 月 16 日 Power System Protection and Control Vol.49 No.24 Dec. 16, 2021 DOI: 10.19783/j.cnki.pspc.CDZ001 城市电动汽车充电设施需求预测与规划布局研究 周衍涛 1，戴 军 1，苑惠丽 1，陆 岳 2 (1.金陵科技学院建筑工程学院，江苏 南京 211169；2.申都设计集团，上海 200433) 摘要：随着电动汽车的普及，其配套的充电设施供给日益成为迫切需求。城市充电设施合理布局有助于推动电动 汽车产业发展，有助于有效保护城市生态环境。通过分析电动汽车充电设施发展趋势与布局理念，提出城市充电 设施规划模式、技术流程、需求预测和规划布局方法。将这种理念与方法应用于安徽省全椒县中心城区充电设施 规划设计。规划结果表明，相应的需求预测和规划布局方法能够为完善城市电动汽车充电设施配套建设与空间布 局实践提供技术支撑。 关键词：电动汽车；充电设施；需求预测；规划布局 Demand forecasting and planning layout of urban electric vehicle charging facilities ZHOU Yantao1, DAI Jun1, YUAN Huili1, LU Yue2 (1. Institute of Architectural Engineering, Jinling Institute of Technology, Nanjing 211169, China; 2. Shendu Design Group Co., Ltd., Shanghai 200433, China) Abstract: With the popularity of electric vehicles, the supply of charging facilities is becoming urgent. The rational layout of urban charging facilities will help to promote the development of the electric vehicle industry and effectively protect the urban ecological environment. By analyzing the development trend and layout concept of electric vehicle charging facilities, this paper puts forward the planning mode, technical process, demand forecast and planning layout method of urban charging facilities. This idea and method are applied to the planning and design of charging facilities in the central urban area of Quanjiao County, Anhui Province. The planning results show that the corresponding demand forecasting and planning layout methods can provide technical support for improving the supporting construction and spatial layout practice of such charging facilities. This work is supported by the Youth Fund of Jiangsu Provincial Natural Science Foundation (No. BK20170117). Key words: electric vehicle; charging facility; demand forecasting; planning layout 0 引言 面临全球能源瓶颈和环境保护的巨大挑战，构 建绿色创新体系和壮大节能环保产业已成为国家发 展战略，倡导节能和减排为城市电动汽车发展带来 了前所未有的发展机遇。据国际能源署日前发布报 告称，2018 年全球电动汽车销量约为 202 万辆，其 中中国电动汽车品牌销量在全球总销量中占据 49% 的份额，同比上升 4% [1]。鉴于目前电动汽车续航里 程与传统燃油汽车相比还不具备优势，需要分布广 基金项目：江苏省自然科学基金青年基金项目资助 (BK20170117) 泛的充电设施提供充电保障[2]。但目前我国与之相 配套的城市充电设施建设却相对滞后，规模不足和 布局不合理问题日益凸显。截至 2020 年底，我国己 建成约 168.1 万个充电桩，新能源汽车保有量已达 到 492 万辆，车桩数比值约为 3:1，与国家发改委 提出的车桩比达到 1:1 的目标还有一定差距。通过 城市公共充电站的合理规划布局可以有效缓解电动 汽车用户日常出行里程的“充电焦虑”[3-4]。目前， 国内外学者已对城市充电基础设施规划与运营展开 了相关理论与实践研究，主要体现在充电设施规划 问题及对策[5]、规划模式与实践[6-8]、规划布局及优 化[9-10]等方面。采用计量模型分析、GIS 空间分析、 调研问卷等方法进行了充电设施需求预测与规划布 局的有益探讨，研究成果主要可归纳为：(1) 依据充 - 178 - 电力系统保护与控制 电桩建设管理成本最小与运行利润最大为模型进行 充电设施配套及布局优化，但城市充电设施选址与 布局目标不应仅仅考虑建设与运营成本，也应考虑 其公众属性，对于不同类型的电动汽车用户需求也 应得到重视与满足；(2) 通过研究充电需求密度、充 电设施需求规模或划分充电设施服务范围进行充电 设施配套及规划布局，但往往未能体现城市发展布 局的功能指向与空间特征，与城市相关规划缺乏衔 接与协调，造成实施困难。 由此可见，充电设施发展布局是一项系统性、 复合性与协调性的工程，通过需求预测进行合理配 套和落实空间布局对城市电动汽车推广具有重要意 义，同时可减少汽车尾气排放，有效保护城市生态 环境，实现双赢目标。 1 城市充电设施发展趋势及布局理念 1.1 注重实施公平和供给效率，强调政府引导与运 营监督 随着电动汽车数量的快速增长，城市充电设施 结构性供给不足、布局不合理、利用效率低等问题 日益凸显。据最新数据显示，目前城市充电设施的 使用率还不到 15%，存在着运营企业盈利困难和消 费者充电价格偏高的双向矛盾。政府作为基本公共 服务的供给者，首先具备重要的道德责任，必须能 确保和证实城市公共服务能充分考虑到了社会公平 和正义[11]。因此，政府应在关心和重视公众自身在 充电设施发展方面的需求和服务之外，积极引导并 监督运营商运营安全和设备维护的服务实效，并为充 电设施发展和布局进行政策制定和提供融资引导。 1.2 体现充电技术的集成化与网络化，注重超前意 识和智能化运营 在充电设施集成化技术的发展方面，具体地区 清洁能源的开发，如光伏、风电等分布式清洁能源 的集成利用以及电动汽车充电模块集成化程度的提 升，可真正实现城市充电设施清洁能源的输入及使 用零排放；在充电设施建设的智能化方面，主要体 现在充电设施与互联网技术的结合。我国智能电网 建设必要且紧迫[12]，2011 年召开的国家电网公司年 度工作会议上指出要通过智能电网、物联网、交通 网三网融合，实现充电设施建设的同网、同质、同 价服务。从传统的充值卡到手机 APP、支付宝、微 信等网络平台的应用，城市充电设施信息与使用将 跨越到互联网时代，充电设施配套建设要注重超前 意识和智能化运营管理，快速提升充电设施的利用 率与便利性。 1.3 满足充电需求与类型的多样化，需要系统规划 与复合功能布局 目前国内电动汽车的推广主要集中在公交车、 出租车、环卫与公务车辆等领域，根据电动汽车类 型和充电方式选择的多样性需求，电池荷电状态具 有不确定性[13]，在不同场景运行模式下，电动汽车 对其续航能力和充电时间要求也不同，从而影响着 充电方式和电能的消耗，城市充电设施的建设类型 与功率需求也将受到直接影响。2014 年国家电网提 出“主导快充、兼顾慢充、引导换电、经济实用” 的发展思路。城市充电设施配套应充分考虑不同功 能区域的充电服务密度与设施布局，考虑充电需求 的随机性和多样性，对不同类型的充电设施进行系 统规划与合理配比。 1.4 坚持与相关规划有机衔接与协调理念，确保资 源利用集约共享 《 电 动 汽 车 充 电 基 础 设 施 发 展 指 南 (20152020)》(发改能源〔2015〕1454 号)提出充电基础设 施总体定位是未来城市基础设施体系的组成部分， 要纳入城市整体发展规划。而根据我国现行的城乡 规划编制办法中的市县国土空间规划、城市控制性 详细规划、城市道路交通规划等成果内容要求，目 前上述综合性规划对城市充电基础设施总体规划布 局尚未做出针对性的引导与明确的发展要求，由于 缺乏上位规划的指导，导致充电基础设施在城乡发 展中统筹考虑不足。同时城市综合交通、公共交通、 停车场、电力设施、加油站布局等相关专项规划的 编制与充电基础设施布局密切联系，但缺乏土地、 交通、电力、空间等资源的统筹协调。因此，城市 充电设施系统规划必须坚持与城乡相关综合规划和 专项规划内容的衔接与协调，注重资源集约共享， 确保规划合理性与可操作性。 2 城市充电设施规划模式与需求预测 2.1 规划模式与技术流程 城市充电设施规划模式与技术流程主要包括以 下 3 个阶段，如图 1 所示。第一，现状分析与政策 解读。自 2001 年以来国家和各省市地方政府高度关 注新能源汽车发展建设，已出台一系列扶持培养政 策、建设指导意见和推广实施细则。由于各省市发 展基础和地区交通条件不同，城市充电设施规划依 据和配套建设标准也有所差异，必须因地制宜地结 合各城市发展现状加以仔细研究分析并予以规划落 实。第二，发展需求与规划目标策略。不同类型的 电动汽车充电设施需求需要配套不同类型的充电设 施。通过分析城市各类公共电动汽车出行特征和充 周衍涛，等 城市电动汽车充电设施需求预测与规划布局研究 电特征，结合城市公共汽车规模与发展趋势现状， 运用计算模型科学预测城市各类公共电动汽车的保 有量