我国北方高寒地区电动汽车充电基础设施规划研究——以呼伦贝尔市海拉尔区为例

苏雅拉图 韩东涛

(呼伦贝尔学院 内蒙古 海拉尔 021008)

引言

随着世界环境污染和能源危机日益加剧。新能源汽车替代传统燃料汽车将成为汽车工业新的发展方向，电动汽车作为典型的新能源汽车将以其绿色能源、零排放的优点得到大力的推广和应用。合理解决电动汽车动力电池充电问题是加快电动汽车发展的重要途径。为避免充电设施数量不足和盲目扩大建设造成资源浪费等现象，必须对充电基础设施的建设进行合理的规划和建设。

2015年9月由国务院办公厅印发了《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，同年10月，国家发改委、国家能源局、工信部和住建部联合发布了《电动汽车充电基础设施发展(2015年～2020年)》[1]，提出要加强充电基础设施建设专项规划设计和指导，对推进电动汽车的发展、合理进行电动汽车充电基础设施建设具有重要的意义。

电动汽车的全面健康发展，除了其自身技术的发展与突破之外，很大程度取决于具有完善的充电基础设施做为保障。完善的充电基础设施是影响和制约其发展的重要因素。目前，我国充电基础设施存在着地区区域气候影响较大、电动汽车规格不统一、充电网络及其职能化发展慢等不利因素[2]。其中我国北方冬季气温较低，对电动汽车电池的低温特性要求较高，如何解决动力电池自身的超低温放电特性是制约北方电动汽车发展的重要因素，这也决定了我国北方充电基础设施的规划和建设有别于其它地区。合理的规划和布局充电基础设施将是推进电动汽车在我国北方地区发展的关键因素之一。

1 国内外电动汽车充电基础设施发展进展

1.1 国外发展现状

国外电动汽车基础设施建设发展较全面，如德国计划到2020年新增10000个交流充电桩、5000个直流快速充电桩，其充电设施具有便携化、多样化的特点，柏林将近1000个传统路灯上安装了即插即用的汽车充电桩点；美国的电动汽车充电基础设施建设主要以大力推广个人充电桩为主，其充电桩数量已经达到54000桩以上；日本计划在2020年以前全国建成200万个普通充电桩、5000个快速充电站，预在高速公路建设100座电动汽车充电站[3]。

国外高寒地区以挪威为例，2020年止，挪威电动汽车市场份额可占到80%，全电动汽车达到65%[3]，主要取决于其车载电池耐低温技术及其充电设施建设的发展。经测试，电动汽车寒冷天气下平均损失了其官方续航里程的18.5%。其中现代科纳，它仅损失了9%的续驶里程，它提供了405km的续航能力[4]。

1.2 国内发展现状

我国充电基础设施建设快速发展主要集中在华北、华南地区，北方地区充电基础设施建设发展相对较慢，其中制约北方地区发展新能源汽车及充电基础设施发展的困局主要有：电池技术难题、充电桩建设及传统能源优势等三个方面，而受冬季低温影响的电池效率下降的电池技术问题是制约其发展的主要原因[5]。如何推进我国北方高寒地区充电基础设施规划建设问题也将是我们面临的问题之一；如何更加有效的推动提升充电设施产品质量和技术水平、提升充电设施运营水平、优化布局充电设施建设、强化充电设施电力接入保障、提升充电互联互通水平、完善标准体系建设、推进商业模式创新，进一步完善各项政策措施都将是我们急需解决的问题[6]。例如吉林省就针对电池低温技术瓶颈、充电基础设施发展重视程度不足、充电基础设施的使用率较低等问题提出了充电基础设施规划与建设应遵循科学高效原则,与区域总体规划和路网规划相协调,与电动汽车泊车的时空分布基本匹配的规划建议[7]。

2 现阶段呼伦贝尔市海拉尔区电动汽车充电基础设施不足及改进措施

呼伦贝尔市海拉尔区地处我国北方，冬季当地最低平均气温可达-35℃左右，对电动汽车动力电池及其充电设施的使用有着更加特殊的要求。因此如何提高冬季低温环境下动力电池的充电效率、如何更加有效的提高充电基础设施的使用效率、如何科学合理的进行充电基础设施建设等问题尤为凸显[8]。

受冬季环境温度影响，目前呼伦贝尔市海拉尔区电动汽车的数量及容量相对较少，HEV及BEV的使用发展和提升空间很大。电动汽车的充电方式主要集中使用家庭式慢充方式为主，公共充电桩站相对比较少；出租车领域使用液化石油气为燃料的乘用车比较普遍。其充电基础设施不足主要体现在：呼伦贝尔市海拉尔区城区充电基础设施建设规划单一且起步晚、充电桩站相对分散不集中，而且标准不统一、适合电动汽车充电的大型集中充电场所不足、城市建设包括充电设施网络建设政策规划与充电基础设施建设需统一协调、适应电动汽车发展体系标准化建设不足等诸多方面[9]。

换电站与充电站相结合同时积极推进燃料电池加注站建设的规划策略将是在一定程度上解决这一问题的有效措施。同时根据城市道路、市政设施及交通状况的实际情况，建设适合低温环境下使用的充电设施，并进行室内与室外布置的合理规划，既要防止充电设备不足、效率低，又要防止无计划建设造成浪费闲置等问题。在大力建设公共充电设施的同时，鼓励和支持居民私人充电桩和单位内部充电设施建设和共享应用。同时加强政策规划与监管制度，完善技术保障制度，简化规划建设审批程序。通过实现多元化的充电方式，实现资源利用的最大化。

3 对于呼伦贝尔市海拉尔区未来电动汽车充电设施规划的建议

呼伦贝尔市海拉尔区未来充电设施应优先发展以河东、河西、新区商业办公区域集中、道路交通便利、市政设施完备、居民居住密度较大、对充电设施需求量大为主。但由于部分地区属于老城区，设施的加装改造、占地等方面难点较大。因此，对充电设施的规划布置应以公共充电基础设施为主，私人充电桩共享，小区内公共充电桩的建设将成为公共充电设施网络为辅的原则进行规划。同时冬季“以换为主、以充为辅、充换互补”的方式进行规划。其中强调电动汽车换电站为冬季主要补充电量方式。

本文以呼伦贝尔市海拉尔区河东区学府路、根河路、胜利大街、海拉尔大街围成区域为例进行局部分布规划加以说明。其中学府路、根河路、胜利大街、海拉尔大街人口分布密集，公共交通便利，居住、商业、办公集中，处于城乡结合部位，具有典型代表性。以点带面，使用相同策略和规划方式可进行充电设施的合理布局。

3.1 大学、居民小区、中小学、企业、医院、购物中心、政府办公地等地点按照“快充为主、高效换装、专场专用、周边配套、点对点设站、专线出入”等原则。

3.2 按照换充电相结合的办法布置，冬季以快捷室内换电为主。并以海拉尔区区域为例，在海拉尔大街与学府路交汇口周边、海拉尔大街与满洲里路交汇口周边、胜利大街与满洲里路交汇口周边、胜利大街与学府路交汇口周边、和平大街与学府路交汇附近及和平大街与根河路交汇附近设立三个对置布置的地上室内或地下可同时进行10辆～15辆车辆进行快速更换电池的换电站6座。采用公共工作人员换电为主，自助式刷卡开门自助换电为辅相结合的方法。

3.3与商业中心、大型开发建筑如东山机场、交通枢纽、大型企业专用停车场等合建布设公共换电站5座，设置汽车充电桩200个左右，主要集中在机场路、龙凤新天地购物中心、市医院等区域，主要服务出租车、专用车、私家车及其他车辆，满足居民上班、购物、游玩等弹性出行时的充电需求，并尽量开通充电出入专用通道，避免发生交通拥堵。对于交通拥挤的道路及周边，可采用上下层停车设施与短时停车限时方式相结合的管理办法。同时结合车辆电池加热仓的方式辅助快速高效充电。例如，根据居民弹性出行预测需求，在机场大街龙凤家园路周边停车需求及停车泊位分布情况，规划设置10个～20个电动汽车充电桩，成吉思汗广场周边共设置20个～25个电动汽车充电桩，呼伦贝尔学院等停车设施设置20个～30个电动车充电桩；胜利大街龙凤购物中心周边共设置15个～20个电动汽车充电桩，第五中学及胜利市场周边共设置20个～30个电动汽车充电桩；结合学府路龙凤学府花园及周边区域规划设置10个～15个电动汽车充电桩。结合满洲里路绿波小区及周边区域规划设置10个～15 个电动汽车充电桩。结合学府路学府佳苑及周边区域规划设置5个～10个电动汽车充电桩。如图1所示。

图1 海拉尔区域充电桩、换电站规划分布图

结语

我国北方高寒地区具有冬季气温较低、地域跨度大等典型气候地域特点，本文通过分析呼伦贝尔市海拉尔区充电基础设施建设现状及发展规划，以点带面。结合并借鉴国内外电动汽车充电基础设施规划建设的经验，提出了冬季“以换为主，慢充为补，快充为辅”；夏季“慢充为主，快充为补，换电为辅”的分区配置、分类应对的策略原则，并通过换电站、快充电桩、慢充电桩的合理布局，基本形成了较合理的充电基础设施布局。尤其在燃料电池汽车基础设施建设方面需进一步加大力度，以探索更加适合我国高寒地区发展的新能源汽车类型及其基础设施建设方案。其次，对呼伦贝尔市海拉尔区电动汽车推广使用提供可靠的设施保障，并为我国北方高寒地区发展充电基础设施合理布局提供重要的参考依据。