广州市电动汽车充电设施建设体系探索

幸晓辉 易斌

摘 要：本文在充分吸取其他城市充电设施发展经验的基础上，结合广州实际情况，从城市充电基础设施的体系构成、设置要求、不同车型的服务模式等方面进行研究，提出了构建“以自用、专用型充电设施为主体，以公共充电桩群为辅助，以公共充电站及城际快充站为补充”的金字塔型充电设施建设体系，更好地适应电动汽车的发展。

关键词：电动汽车;充电设施;建设体系

0 引言

随着节能减排压力的日趋紧迫以及为实现我国汽车产业在国际领域的弯道超车，发展电动汽车已成为大势所趋，与之配套的充电设施无疑将成为城市重要基础设施。广州作为全国新能源汽车示范应用城市，在充电基础设施建设方面取得较大进展，根据市工信委充电设施平台数据，截至2018年底共建成公共充电桩约18 960个，公用、专用、自用等各类充电桩建设齐头并进、如火如荼。同时，广州也陆续制定了充电基础设施专项规划、三年实施计划等方案，对充电基础设施的建设发展有了整体规划布局与实施计划，为了更好地推动充电基础设施的完善，适应未来电动汽车的规模化应用，还需要对城市充电基础设施系统构成、设置要求、不同车型的充电服务模式等进行深入研究，构建出契合广州实际需求的充电设施建设体系。

1 电动汽车及充电设施基础属性分析

1.1 电动汽车

电动汽车是指由车载电源提供全部或部分动力，用电动机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规等各项要求的汽车，包括纯电动汽车、插电式混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车三大类。燃料电池电动汽车还未量产，市面上目前以纯电动及插电式混合动力电动汽车为主，其中纯电动汽车按其电能补给方式又分为充电、换电两种。

从车辆使用用途及行业来看，广州电动汽车涉及公共服务、机关企事业单位专用和私人乘用三大领域，不同类型的电动车在车型、辆续航里程、充电时间、运行特征等方面均不一样，因而在充电设施建设过程中应充分考虑其多样性、差异性的特征（表1）。

1.2 充电基础设施

广义的充电基础设施是指为电动汽车提供电能补给的各类充换电设施，是新型的城市基础设施，其中充电设施包括充电桩、充电桩群、充电站，换电设施指换电站。充电桩是充电设施体系构成的最基本单元，多个充电桩构成充电桩群，充电站是指采用整车充电模式为电动汽车提供电能的场所，主要由三台及以上电动汽车充电设备组成，换电站是采用电池更换模式为电动汽车提供电能的场所。

充电桩按照不同的标准有不同的分类。从提供电能补给的技术来看，有交流桩和直流桩。从充电速度来看，有快充桩和慢充桩。从服务对象来看，有公用、专用及自用三种类型。其中，公用型充电设施对社会开放，为各种社会车辆提供充电服务;专用型充电设施为某个法人单位及其职工的电动汽车提供充电服务;自用型充电设施仅为某个私人用户的电动汽车提供充电服务。

2 充电设施发展经验借鉴

目前，电动汽车及其配套充电设施的发展已经成为全球热点领域，在境外地区如美国、英国、日本等地以及国内都取得了较好的成绩。

2.1 境外充电设施发展经验

美国：采取“自用充电”和“公用充电”两种充电模式共同推进充电设施的发展。由于快速充电设施建设成本较高，且使用频繁会对电池造成一定的影响，因此大部分充电需求的解决依靠设置在居住区的自用慢速充电设施和工作区的中速充电设施，同时在公共场所布局少量公用快速充电设施，整体上形成“慢充为主、中充为辅、快充为补充”的充电设施建设体系。

英国：充电设施建设并不以“覆盖每一寸土地”为目标，而是基于经济集约原则，以居住区自用充电为主，企业和机构提供充电为补充，公共充电设施作为缓解长距离驾车者需求为辅助。其中，公共充电设施除了提供给偶然紧急充电，还为没有私人停车库安装家用充电设施的用户提供充电，结合快充和慢充布局。公共充电设施建设由政府主导，多主体参与进行市场化合作。

日本：充电设施建设整体以慢充为主、快充为辅，慢、快充的比例约4：1。充电设施的发展主要基于电动汽车用户的日常行为特征，考虑通过解决电动汽车的出发地充电、路径充电以及目的地充电三种类型的充电需求来满足用户不同出行距离的需要。

2.2 国内城市充电设施发展

香港：香港充电设施包括慢充、中充、快充三种，其中慢速充电设施主要结合居住区停车场、酒店、办公区等场所布局，满足车辆日常基本充电;中速充电设施主要结合商业综合体、政府机构中心、金融机构等场所布局，满足日常基本充电和偶然充电;快速充电设施主要为满足用户紧急充电需求，布局在城市外围地区、战略性示范地区。

北京：充电设施由慢充、快充及换电等多种模式组成，其中换电设施主要为公交车、环卫车等专用车服务，按照服务对象的不同充电设施分为自用、专用及社会公用三类。根据2016年3月出台的《北京市电动汽车充电基础设施专项规划（2016-2020年）》，明确了“自（专）用充电为主，社会公用补电为辅”的充电设施体系。

上海：2016年出台了《上海市电动汽车充电基础设施专项规划（2016-2020年）》，明确了逐步在市域范围内形成以住宅小区、办公场所自用、专用充电设施为主体，以公共停车场、独立充电站等公用充电设施为辅的充电服务网络，并在对外通道上形成沿放射状城际高速公路为主要轴线的公用充电设施服务走廊。

2.3 对广州的启示

美国、英国、日本的充电设施体系的构建主要考虑不同充电设施类型对应的充电时间以及日常行为特征，并结合充电时长与行为特征、电动车消费者分布、电动车日均行驶距离等因素进行统筹，充电设施的建设以自用型充电的慢充设施为主，以公共充电设施建设为辅。国内北京、上海等地由于集中于居住区和企事业单位的基础充電占据了日常电动汽车充电需求的主体，公共充电设施作为缓解长距离驾车者需求为辅助，因此主要以自用、专用型充电设施为主，公共充电设施为补充。广州充电设施建设体系应该吸取相应的经验，在充分考虑充电技术、车辆运行特征、不同类型车辆充电需求、本地汽车产业等情况的基础上，同时对接好市场需求，作出科学、合理的安排。

3 影响因素分析

影响城市整体充电设施建设体系的因素主要包括如下几个方面：

3.1 充电技术的发展

目前电动汽车充电技术发展较快，尚未达到完全成熟的阶段，研究所提出的充电设施建设体系不仅要符合当下的技术水平，还应超前考虑未来电动汽车及充电技术的发展趋势。总体来看，由于电池等核心技术成为影响行业发展的重要因素，大部分车辆的主要充电需求又是在夜间，为尽量减小充电技术的更新换代对现有充电网络的变革与冲击，同时考虑到建设成本，充电设施整体上应该是以慢充为主，快充为辅。

3.2 市场需求

电动汽车发展初期由于主要依靠政府推动，集中在政府机关、企事业单位、公交、出租等领域推广，此类车辆充电需求依赖专用、公用充电设施解决。随着技术的逐渐成熟和相关政策的不断完善，电动私人乘用车也已经逐渐普及，截至2018年底，广州电动私人乘用车约7万辆，此类车辆通常买车送桩，主要充电需求由自用的充电设施解决。充电设施建设体系的主体由“专用、公用”向“自用、专用”演变。

3.3 不同类型车辆的运行特征

电动公交车等夜间不工作的专用车辆，在夜间对时效性要求不高，其主要充电应主要以慢充为主，夜间一次性充电满足白天运营所需的大部分电能需求;广州电动出租车在中心城区和外围地区不一样，中心城区两班倒实行24小时运营，对时效性要求较高，适合换电及快速充电模式，外围南沙、从化等地区实行一班制，夜间大部分时间停止运营，适合慢充;电动私人乘用车通常夜间长时间停放在自有停车位上，适合慢充。

3.4 城市的汽车产业情况

广州电动汽车的推广应用离不开本地汽车产业的支持，目前主要的整车企业有广汽集团、东风日产、北汽广州等，生产的电动汽车车型GA3S PHEV、GE3、GS4 EV、GS4 PHEV等都是充电型车辆，目前尚未生产换电车型，因此广州电动车发展配套的电能供给模式也应主要是充电，其次才是换电。

3.5 城市供电基础设施

伴随城市发展，其供电网络基本发育成熟，数量巨大的充电桩接入电网后会带来极大影响，可能会导致电网容量不足、变压器及电缆线路过载的情况，为避免需要对电网进行全盘增容改造，降低对现状供电网络的冲击与扩大经济效益，应尽量在原有预留电容范围内建设额定功率较低的充电桩，整体上以慢充为主。

4 广州市电动汽车充电设施建设体系研究

4.1 体系构建思路

城市充电设施整体建设体系应能较好地满足各类电动汽车充电需求，从用户需求的角度看，可从日常性和临时突发性两个维度将充电需求划分为基础充电需求、紧急补电需求。

（1）基础需求是指每日最基本的行驶里程需求，一般在单次充电续航里程范围内。由于快充设施建设成本较高，且频繁使用会对电池造成一定影响，应对此类需求的充电设施一般布置在相对固定的停车位上，如公交车、出租车专用停车场，充电频率高。

（2）紧急补电需求是指车辆的保障性充电需求。尽管是常规行驶路线，行驶距离也在单次充电续航里程内，但当用户在日常通勤中偶然产生新的通行路径需求时，补电需求也随之产生。

同时，构建一个合理的充电设施建设体系需要遵循以下原则：

（1）着重满足车辆的基础充电。从电动汽车的不同类型来看，私人乘用车的基础充电依赖用户自有停车位上的充电设施，公共服务领域电动汽车、机关企事业单位专用车的基础充电依靠各自专用的充电设施，因此整个充电设施建设体系中应该以自用、专用型充电设施为主。

（2）兼顾车辆的紧急补电。车辆产生的偶然紧急补电需求通常发生在自用、专用型充电设施服务范围以外，需要通过公共充电设施来满足，在城市内部出行产生的紧急补电由公共充电桩群或者公共充电站解决，长距离行驶的紧急补电由城际快充站解决。

4.2 体系构成

根据城市充电设施体系构建的要求及广州电动汽车的发展特征，广州适合构建“金字塔”型的三层级充电设施建设体系。

4.2.1 第一层级：以自用、专用型充电设施为主体

自用、专用型充电设施数量规模最大，主要解决车辆基础充电需求。自用型充电设施主要解决私人乘用车的日常性基础充电需求，该类型充电设施通常在个人用户所有或长期租赁的固定停车位安装，以慢充为主。专用充电设施主要解决电动公交车、出租车、物流车、邮政车、环卫车、机关及企事业单位用车等的日常性基礎充电需求，该类型充电设施有优先结合专属停车场建设，以慢充为主，配置少量快充。

4.2.2 第二层级：以公共充电桩群为辅助

公共充电桩群数量规模相对较小，但分布广泛，解决车辆日常或紧急补电需求，在商业、办公等配套停车场及社会公共停车场等场所以快慢结合方式设置。

4.2.3 第三层级：以公共充电站及城际快充站为补充

公共充电站、城际快充站数量规模最小，主要设置快充桩，解决车辆偶然的紧急补电需求。公共充电站起加密充电设施网络、提高充电服务水平的作用，城际快充站主要解决城际间交通往来的充电需求。

4.3 充电服务模式

通过构建合理的充电设施建设体系，各类车型电动汽车将各自形成完善的充电服务模式。

4.3.1 电动公交车充电模式

电动公交车的充电服务主要依靠公交车专用充电设施解决，无需依赖公用充电设施。维持日常运营的基本充电需求在公交车夜间停车期间通过专用停车位配套的慢充桩解决。根据车辆电池容量及平均每条线路日均行驶里程，广州电动公交车每天还需要一次补电，产生的补电需求通过在首末站设置的快充桩解决。另外，换电型车辆的电能补给需求由公交车换电站解决。

4.3.2 电动出租车充电模式

电动出租车的充电服务主要有出租车专用充电设施解决。广州中心城区出租车实行24小时运营，采用换电及快速充电模式，基础充电需求由出租车专属停车场内建设得快充桩群解决，紧急补电需求由公用快充桩解决，换电型出租车的电能补给需求由出租车换电站解决;外围南沙、从化等地区实行一班制，基础充电在出租车夜间停车时由专用慢充桩群解决，紧急补电需求由公用快充桩解决。

4.3.3 电动物流车充电模式

电动物流车的充电服务主要由物流车专用充电设施解决。基础充电需求由物流车专属停车场所的慢充桩群解决，少量紧急补电需求由公用充电设施解决，以快充为主。

4.3.4 电动邮政车充电模式

电动邮政车的充电服务主要由邮政车专用充电设施解决。基础充电需求由邮政车专属停车场所的慢充桩群解决，少量紧急补电需求由公用充电设施解决，以快充为主。

4.3.5 电动环卫车充电模式

电动环卫车的充电服务主要由环卫车专用充电设施解决。基础充电需求由环卫车专属停车场所的慢充桩群解决，少量紧急补电需求由公用充电设施解决，以快充为主。

4.3.6 电动公务车充电模式

电动公务车的充电服务主要由公务车专用充电设施解决。基础充电需求由公务车所属单位专用停车场的慢充桩群解决，城市内出行产生的紧急补电需求由公用充电设施解决，城际间出行产生的紧急补电需求依靠城际充电站解决，以快充为主。

4.3.7 企事业单位电动车充电模式

企事业单位电动车的充电服务主要由单位专用充电设施解决。基础充电需求由所属单位专用停车场的慢充桩群解决，城市内出行产生的紧急补电需求由公用充电设施解决，城际间出行产生的紧急补电需求依靠城际充电站解决，以快充为主。

4.3.8 电动私人乘用车充电模式

电动私人乘用车的充电服务主要由自用充电设施解决。基础充电需求又涵盖出发地充电及目的地充电，其出发地充电为主要充电，在用户夜间停车时由自有停车位建设的充电设施解决，以慢充为主;目的地充电为次要充电，由公共充电桩群满足，快慢结合;城市内出行产生的紧急补电需求由公用充电设施解决，城际间出行产生的紧急补电需求依靠城际充电站解决，以快充为主。

5 结语

随着国家新能源战略的推进，电动汽车取代传统燃油车势在必行，充电基础设施作为电动汽车产业规模化应用的重要保障，构建科学的充电设施建设体系对改变充电桩无序建设、合理引导车辆充电、规范充电秩序具有重要意义。本次研究根据城市充电设施体系构建的要求及广州电动汽车的发展特征，广州应构建“以自用、专用型充电设施为主体，以公共充电桩群为辅助，以公共充电站及城际快充站为补充”的“金字塔”型充电设施体系，为广州充电设施以后的建设发展提供指导，也可为其他城市提供有益的借鉴。

参考文献：

[1]GB/T29317-2012，电动汽车充换电设施术语[S].2012.

[2]DBJ/T15-150-2018，电动汽车充电基础设施建设技术规程[S].2018.

[3]国务院.国务院关于印发节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）的通知（国发[2012]22號）[S].2012.

[4]国务院办公厅.国务院办公厅关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见（国办发[2015]73号）[S].2015.

[5]广东省人民政府办公厅.广东省关于加快新能源汽车推广应用的实施意见（粤府办[2016]23号）[S].2013.

[6]广州市国土资源和规划委员会，广州市交通规划研究院.广州市中心城区公共充电站（桩）布局规划前期研究[R].2015.

[7]广州市国土资源和规划委员会，广州市交通规划研究院.广州市充电桩（站）设置标准与近期布局规划[R].2016.

[8]广州市工业和信息化委员会，广州市交通规划研究院.广州市电动汽车充电基础设施建设专项规划（2016-2020年）[R].2017.

[9]广州市消费者委员会.广州市新能源汽车消费调查报告[R].2018.