安徽省2020年电动汽车保有量及充电负荷预测探讨

蒋从伟，吴 斌，张 健，段传科，冯飞波，闫兴德

（国网安徽省电力公司 蚌埠供电公司，安徽 蚌埠 233000）

电动汽车作为一种新能源交通工具，已成为我国重点支持的战略性新兴产业之一。大力发展新能源电动汽车对于保障能源安全、发展低碳经济以及实现汽车产业转型升级具有重大战略意义。安徽省政府于2016年发布了《安徽省人民政府关于加快电动汽车充电设施基础建设的意见》，并出台了新能源汽车产业发展规划，明确提出2020年全省电动汽车保有量达到20万辆左右，其中电动公交车10 000辆。与此同时，安徽省部分地市如蚌埠、铜陵、合肥、安庆、马鞍山、滁州6市均出台了对应的关于加快本市新能源汽车产业发展和推广实施的指导意见。

当电动汽车应用规模越来越大，配套充电设施建设也达到一定规模时，电动汽车总的充电负荷将会十分庞大，如不做好提前应对，将会给电网规划与建设造成严重影响。为尽量避免因系统充电负荷水平的局部急增，而引起中压线路和变压器等设备重过载，同时也为避免引发新一轮负荷增长而导致的电网规划投资的浪费，电网企业需要做好本地区电动汽车充电负荷规模预测以及分布预测，从电网配套设施的规划与建设提供基础。本文预测了安徽省2020年电动汽车保有量及充换电基础设施规模，以期为安徽配网提前应对大规模电动汽车的接入提供相应参考。

1 安徽省电动汽车保有量预测

1.1 预测方法选择

电动汽车保有量是影响电动汽车充电负荷的一个重要因素，电动汽车的充电负荷与其保有量正相关。由于电动汽车属于新业态产业，没有历史数据积累可以参考和借鉴，因此目前开展电动汽车保有量预测的难度较大。国内有文献对电动汽车保有量预测方法做了一些探讨，主要有时间序列法、灰色系统法、Bass模型法等。其中，时间序列法是按时间的顺序排列起来所观察数据的集合，其中每个数据都是以相同的时间间隔来获取，由于电动汽车的保有量历史样本较少，因此采用该方法样本区间不够，预测结果科学性欠妥。灰色系统GM（1，1）法虽然克服了对资料或数据的缺失的不足，但当影响电动汽车数量增长的因素较多、模型灰度较大时，预测效果也不够理想。Bass模型法主要是只考虑首次购买的情况，即假设在考虑产品设计水平的情况下没有重复购买，并且每个人的购买量都是一个单位，这样采用者的人数就可定义为产品的销售量。实际上，电动汽车是存在重复购买的，消费者在了解了电动汽车的优势之后，就会促进电动汽车的普及使用量，因此该方法的预测效果也有待改进。

在业界对电动汽车保有量的预测尚未形成相对成熟预测方法的前提下，本文选取政府规划目标推算法、千人保有量法和电动汽车产业调研等实用化方法开展安徽省2020年电动汽车保有量预测。这3类方法中涉及到人均国民生产总值GDP，以及经济、地域、人口等变化因素，在统计数量上，需要政府机构发布的权威数据作为基础。

1.2 政府规划目标推算法

所谓政府规划目标推算法是指按照政府出台的相关文件确定的汽车保有量，以及近3年电动汽车推广量增速，推算出目标年的电动汽车保有量。

根据安徽省公安厅上牌数据统计，截至2015年底，安徽省新能源汽车保有量达到30 739辆，同比增长44.45%，推广的新能源汽车数量占本地区新增与更新的汽车总量比例为1.3%；2016年达到约32 150辆，推广的新能源汽车数量占本地区新增与更新的汽车总量比例为1.5%。

而安徽省政府公布的《关于加快新能源汽车产业发展和推广应用的实施意见》预计到2017年底，全省新能源汽车生产能力达到7万辆以上，在全省累计推广新能源电动汽车达到4.3万辆左右，同比增长33%以上，电动汽车保有总量占生产量比例61.5%，到2020年新能源电动汽车在公共服务等领域得到广泛应用，预计全省新能源汽车生产能力达到20万辆以上。

按照2017年的推广比例，参考2015—2017年推广速度，兼顾陆续出台的扶持政策，使得电动汽车在未来3年将加速推广的趋势，预计安徽省2020年电动汽车保有量占生产总量的62.5%，相比2017年占比提高1个百分点。因此，预测到2020年全省新能源汽车使用约12.5万辆左右。

1.3 千人保有量预测法

用该方法预测汽车保有量时，先要总结预测区域的人均GDP和千人汽车保有量，同时需要预测这一地区人口的变化，通过预测人口数来确定汽车保有量，最终确定电动汽车保有量。

汽车保有量=千人保有量×人口数

千人保有量预测法的关键是预测所研究的区域的人均GDP变化情况与人口变化情况。而地区经济的发展情况预测是一个系统工程，预测起来比较复杂，因此本文采用的人均GDP是直接引用政府部门通常采用的增速方法预测；对于人口的变化趋势则采用安徽省统计年鉴历史数据的增长，并考虑到二胎政策的放开以及安徽人口外出打工的意愿下降等要素，通过增长率并结合专家经验预测。

千人保有量法预测边界条件分析如下。

（1）人均GDP确定

按照安徽省统计年鉴统计，2010年安徽省常住人口5 957万人，2015年常住人口6 390万人，人均GDP将达到约35 996.6元。安徽省2016年人均GDP为39 092元，2011—2016年年均增速8.82%，依据经济增长趋势的新常态研判，未来的增速会适度放缓，2017—2020年人均GDP按照8.5%增速考虑，2020年安徽省人均GDP约51 242元。与山东省2012年人均GDP基本相当。

（2）常住人口确定

由《2016年安徽统计年鉴》可知，安徽省2016年常住人口6 195.5万人。2011—2016年年均增速0.85%，因国家二胎政策的全面放开以及安徽人口流动因素频繁而导致生育率下降的因素正在逐步消除，加之未来安徽发展的区位优势，使得常住人口增长趋势相对历史年份会加速的几点考虑，取2017—2020年安徽省常住人口增长区间为1.2%～1.45%。2020年安徽省常住人口6 542万人。

预测2017—2020年常住人口预测如表1所示。

表1 2016—2020年安徽省常住人口预测万人

（3）千人汽车保有量类比基准确定

对比山东省和安徽省历史年的人均GDP可知，2011年山东常住人口为9 637万人，人均GDP 47 335元；安徽省2016年人均GDP为39 092.0元，常住人口为6 195.5万人，按照2017—2020年年均增速8.5%预计，2017年安徽人均GDP约为42 415元。经比较，历史年安徽省经济发展水平相对落后于山东省发展水平，按照经济发展区位优势，以及汽车普及的程度，安徽2017年的发展速度会相对追赶山东2011年水平，而山东省2011年千人保有量约116辆。故此，类比选取安徽省2017年千人汽车保有量为116辆。2018—2020年按照年均30%速度计算，2018—2020年安徽省千人汽车保有量分别为151、196、255辆。

由此，预测2020年安徽省汽车保有量约为1 667万辆，具体预测结果如表2所示。

根据历史数据测算，安徽省2013—2016年电动汽车占汽车保有量比例分别为0.1%，0.2%，0.6%，比例逐年提高，因此按照占比法逐年增长趋势，取2017—2020年占比分别为0.7%，0.8%，预测安徽省电动汽车保有量如表3所示。

表2 安徽省千人汽车保有量预测

表3 安徽省电动汽车保有量法预测结果

预测的全省汽车保有量虽然考虑的因素相对较多，但是基于新能源汽车的使用与否其实更大程度上取决于人们的行为消费习惯以及政府的补贴引导等，即使收入和经济条件允许，如果人们的认识和行为习惯不支持，则预测精度也会受到影响。

2 电动汽车产业发展预测

以安徽省电动汽车企业发展为基础，考虑安徽省电动汽车发展激励政策，以及当前电动汽车在安徽省发展的趋势，并调研安徽省新能源汽车生产规模，初步预测2017年规划区的电动汽车发展规模约4.5万辆，到2020年保有量规模约15.6万辆，预测结果如表4所示。

综合以上各预测方案，推荐2020年安徽省电动汽车保有量预测方案如表5所示。

综合安徽省经济发展水平、汽车产业基础和国家政策支持情况，预测安徽省电动汽车逐年保有量，2016年安徽省电动汽车保有量达到3.215万辆；2017—2020年增量约为9.83万辆，2020年安徽省电动汽车保有量将达到13.04万辆。

表5 安徽省2020年电动汽车保有量预测推荐结果

表4 安徽省电动汽车产业发展预测

3 安徽省电动汽车充电负荷预测

3.1 预测条件确定

（1）充电方式与充电负荷

根据国家标准《电动汽车传导充电用连接装置》（GB20234—2015）规定，电动汽车主要有交流和直流2类充电接口，参数如表6所示。

表6 电动汽车不同接口参数

本文主要考虑交流、直流2种充电方式，对应慢充和快充。调研国内13种主要典型的电动汽车充电方式和时长，统计结果显示，电动汽车的慢充负荷区间为3～14.25 kW，快充负荷区间为:12～120 kW，为了最大限度地预计电动汽车充电负荷规模最大值，本文选取慢充电方式下充电负荷为15 kW，快充电方式下充电负荷为120 kW。其中国内典型电动汽车在不同充电方式下的充电负荷统计如表7所示。不同充电方式下充电功率和时长如表8所示。

（2）充电情景确定

选取3类同时率、6个维度共18种情景预测全省电动汽车充电负荷最大值。即全部的电动汽车充电同时率分别为1、0.5、0.3 3类情况，全部的非电动公交车分别选择慢充比例为100%、90%、70%、50%、20%、0%6个维度。

表7 国内典型电动汽车在不同充电方式下的充电负荷统计

表8 不同充电方式下充电功率和时长

电动汽车充电同时率为1的情景是安徽省全部的电动汽车都在同一时刻充电，此时预测的充电负荷应该是水平年安徽省最大的充电负荷规模。

3.2 预测及结果

依据3.1节所述的条件，延用上文所述的安徽省电动汽车保有量预测结果，预测安徽省2018—2020年电动汽车充电负荷规模如表9所示。

表9 充电同时率为1时安徽省2018—2020年充电负荷预测结果MW

表9所示的情况下，安徽省的最大充电负荷规模区间分别为:2018年147～735万kW；2019年210～1 072万kW；2020年298～1565万kW。但实际上这种情况发生的概率较低，因此，这个最大限值区间的负荷规模可以忽略。

根据安徽省各城市的居民出行习惯以及区域化可支配收入的消费承受度大数据差异分析，安徽省的电动汽车充电同时概率可接受的区间为0.28～0.67，本报告取0.3为最低同时率认同值，0.5为最高同时率认同值。对于非电动公交车充电，按照中位数分布原理取中间分布。预测结果分别如表10、表11所示。

表10 充电同时率为0.5时安徽省2018—2020年充电负荷预测结果MW

表11 充电同时率为0.3时安徽省2018—2020年充电负荷预测结果MW

因此由表10、表11以及上述分析可知，安徽省电动汽车充电负荷最大规模分别为:2018年电动汽车充电负荷区间为132～220万kW；2019年为193～322万kW；2020年为280～466万kW。本文取区间均值作为充电负荷推荐值，2018—2020年分别为:176万kW、258万kW、373万kW。

3.3 标准车折算法校核

根据国家五部委联合下发的《关于十三五新能源汽车充电基础设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知》（财建［2016］7号），将各类电动汽车折算成标准车。预测过程如下。

（1）标准车折算

各类电动汽车与标准车折算关系如下。电动公交车12∶1，电动出租车1∶1，电动私家车1∶1，电动专用车1.8∶1，环卫及其他1.1∶1。（部分数据在区间内取了估计值）

根据安徽省电动汽车保有量预测结果，2017—2020年安徽省标准车数量如表12所示。

（2）标准车功率区间选取

因将全部的车型都已折算成了标准车，故可以根据标准车的充电功率，预测出水平年年充电负荷规模。

表12 安徽省各类电动汽车折算为标准车数量辆

取标准车充电负荷快充为35 kW，慢充为15 kW，分2组情形进行测算。一组是全部标准车均按照快充35 kW充电，一组是全部标准车均按照慢充15 kW充电，充电同时率与前面相同条件下，安徽省2020年最大充电负荷发生值位于184～430万kW区间内。经对比发现，3.2节预测2020年充电负荷位于该区间范围之内，因此本文所预测的安徽省2020年电动汽车充电负荷规模合理可信。

4 结束语

本文提出了政府规划目标推算法、千人保有量法和电动汽车产业调研等实用化方法开展安徽省2020年电动汽车保有量预测。并基于实用化方法预测了安徽省2020年电动汽车保有量；基于多种情景条件下分别预测了安徽省2020年电动汽车充电负荷最大规模，采用标准车折算方法对电动汽车充电负荷预测结果进行了校核，校核结果合理。根据预测，安徽省2020年电动汽车保有量规模达13.04万辆量，由此预测安徽省2020年充电负荷最大值为373万kW。2018—2020年期间，电动汽车充电负荷规模年均增长30%。

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