公共充电站规划布点合理性量化管理研究

黄华康

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东江门 529000）

0 引言

我国充电联盟数据显示，截至2022年3月全国充电基础设施累计数量为310.9万台，其中公共充电桩123.2万台。但国内的充电站布局规划研究却刚刚起步，出现了局部区域扎堆冗余或缺乏不足的情况。若将充电站规划布点的合理性因素量化，用于综合判断充电站项目规划布点合理性，则既可以满足电动汽车用户充电需求，也可以在城市电网规划中提高充电站利用的经济性。

1 关注因素分析

本研究模拟在城市建成区按照平均服务半径3 km进行充电基础设施规划布置，分析公共充电站规划布点合理性的关注因素，并总结相关评分标准，在公共充电站规划选点工作上选择发展潜力较好、短期有明显收益的地方优先布点。通过调查，再深化分解为以下19条关注因素。

1）基本原则。参照广东电网公司固定资产投资策略要求，将充电站项目按紧迫程度分为优先安排、合理安排、禁止安排三个类别进行投资。其中优先安排指高速公路服务区充电站项目，政府要求的示范充电站项目，居民小区、商场等公共充电站项目；合理安排指系统内部充电站项目，政府机关内部充电站项目，图书馆等场所公共充电站项目；禁止安排指内部收益率低于5年期国债收益率的项目[1]。

2）区域优越性。区域优越性从市场成熟度和供电分区两个因素考虑。优先重点在经济较发达、短期有明显收益地区进行投资建设，中长期明显有收益的地区加快开展建设。（1）市场成熟度。电动汽车市场成熟度能反映电动汽车保有量及其对充电站需求的急切程度，市场成熟度越高，规划布点预计效益越有保障，例如广东广州市场成熟，东莞、佛山、惠州、珠海、中山、肇庆、江门等城市电动汽车市场潜力较好，短期有收益。（2）供电分区。供电分区根据地区规划发展定位或10年后的规划负荷密度划分，能间接反映当地的经济水平和购买使用电动汽车的意愿，因此供电分区与充电站建设需求呈正相关的关系。本研究着重关注B类供电分区以上地区。

3）业务场景。（1）专用场站。公交、物流、环卫等行业专用车停车场所，重点为公交、物流、环卫等运营车辆提供服务。（2）公共场站。为公共客户提供充电服务的场站，如网约车、城配物流集中快充站。（3）社区场站。为私人乘用车客户提供目的地充电服务的场站，如社区、景区等场景。（4）内部场站。为政府机构或企事业单位的公务用车等提供充电服务的场站。（5）乡镇场站。在暂无公共充电站点覆盖的乡镇，为电动汽车出城下乡提供充电服务的场站。

4）运营收费。公共充电站运营收费分为电费与服务费、其他费用。（1）电费。电费统一执行大工业电价，采用峰平谷收费方式。峰段：1.01元/（kW·h）；平段：0.59元/（kW·h）；谷段：0.23元/（kW·h）。（2）服务费。不同充电站服务费收费不同，价格在0.3～0.8元/（kW·h）区间内，如江门地区均价为0.3～0.4元/（kW·h）。（3）其他费用。部分充电站需付其他额外费用，如停车费，导致整体充电费用增加。其他费用分为免费、限时免费、全时段付费三个类型。

5）车桩比。车桩比指电动汽车与充电桩数量的比例，是衡量能否满足电动汽车充电需求的重要指标。2021年12月底，广东省电动汽车保有量与公共充电桩数量比值约为5.8∶1（105万辆车∶18.2万台公桩），同期江门市车桩比约为7.8∶1（1.55万辆车∶0.2万台公桩）[2]。

6）交通便利性。（1）道路成熟度。充电站应选择在进出车便利的场所，宜选择在城市次干道路旁，进出口宜与城市次干道路相连，充电站距离最近的四车道宜少于300 m。（2）停车场开放程度。停车场开放程度指社会电动车辆进入该停车场充电的自由程度，分为全时段开放和限时开放。

7）车位空置率。空置的停车位是电动汽车充电的前提条件，目前公共充电站的规划建设多配套为多功能停车位，即燃油车和电动车皆可停车。经统计，车位空置率为20%以上的停车场方合适建设充电站。

8）休闲娱乐配套。目前汽车充电需要等待半小时及以上，用户希望新建的充电站周边增加休闲娱乐城市服务，以改善充电体验。充电站规划布点可优先考虑周边500 m内已存在休闲娱乐配套的停车场。

9）政策支持。充电站规划布点时优先选择电动汽车购车及使用补贴和充电基础设施建设补贴多地区能降低成本，增加收益。部分地区还有停车收费减免优惠、新车限期内公桩充电费用减免优惠、公共停车区域划定专属车位等政策。

10）电网接入。（1）负载率。公共充电站需接入现有电网，应根据服务范围，确定充电站的规模，可参照《城市公共充电站典型设计模块》公式S=K×P×n/（cos φ×η），做好负荷计算。充电站的选址应充分考虑充电设备所在配网的配电容量，即接入后台区、线路的负载率低于80%，以保证供电安全。（2）抑峰填谷。充电站规划布点应根据已有台区、线路的负荷特性，合理引导用户充电的时间段，抑制电网高峰负荷的增加，填补负荷低谷，减小电网负荷峰谷差。

11）文明施工。充电站的规划选址评估包括施工防尘、渣土/噪声控制、道路交通三个方面，应保证充电站顺利施工及周边居民正常通行、正常生活。

12）环境安全。充电站规划注重环境安全，不应靠近有潜在危险的地方，应满足消防及防火防爆安全要求，有利于蓄电池产生气体排放，不应设在室外地势低洼、易积水场所和易发生次生灾害的地点[3]。

13）年度桩均充电量。充电站的盈利点主要来源于服务费，按电量计算，充电量越高，总利润也越高。由于每个充电站配置的充电桩规模不一样，为更公平客观地进行评价，本研究采用了年度桩均充电量来计算，该关注因素分为如表1所示4个档次，应优先规划周边3 km年度桩均充电量为8 MW·h/枪以上的站点。

表1 年度桩均充电量档次

14）年均功率利用率。充电桩运行时产生效益，空闲时“偷懒”，因此年均功率利用率可以衡量不同充电站工作时长。目前市场上运营的充电站年均功率利用率在7%左右。为更公平客观地进行评价，本研究采用了年均功率利用率来计算，该关注因素分为如表2所示5个档次，应优先规划周边3 km年均功率利用率在7%以上的站点。

表2 年均功率利用率档次

15）年度充电次数。年度充电次数能反映该充电站受欢迎程度，次数越高，代表电动汽车车主到该充电站充电的频率越高，客源越稳定。为方便统计及评价，将该关注因素分为如表3所示5个档次，应优先规划周边3 km年度充电次数达4 000次以上的站点。

表3 年度充电次数档次

16）平均建设成本。平均建设成本指建设每千瓦充电站需投资多少元，充电站的平均建设成本越低，代表越容易回本赚钱。为方便统计及评价，将该关注因素分为如表4所示5个档次，应优先规划周边3 km充电站平均建设成本在4 000元以下的站点。

表4 平均建设成本档次

17）建设回本周期。建设回本周期是指投产后总的经济收益达到最开始的建设成本花费需要的时间。本研究中建设成本不考虑贷款产生的利息和后期的维护费用。为方便统计及评价，将该关注因素分为如表5所示5个档次，应优先规划周边3 km充电站建设回本周期在9年以下的站点。

表5 建设回本周期预测档次

18）僵尸桩。僵尸桩即建成之后长时间无人使用的充电桩（含长期损坏的充电桩）。本研究自定义年度桩均充电量＜1 000 kW·h的充电桩为僵尸桩，如规划充电桩布点周边1 km内有公共僵尸桩，应盘活僵尸桩后方可新建充电站。

19）土地权属。规划新建公共充电站用地应不存在土地权属纠纷，或规划公共充电站建成后营运期内应不存在因土地权属、城市规划等用地问题导致的拆除风险。

2 计算模型

公共充电站规划布点合理性评分应在掌握大量已有公共充电站相关数据的基础上，利用数理统计方法建立关注因素变量与得分率之间的回归关系函数表达式：

式中：ρ为得分率；α为关注因素第n个要素的初始满分值；λ为关注因素第n个要素的初始满分值的权重系数；β为关注因素第n个选项的评分（β≤αλ）。

本研究对19个关注因素中的n个选项的初始满分值α初赋值，权重系数λ初取1。利用函数表达式可对已有充电站点和规划站点计算得分率数值，按数值优选规划站点投资优先级。

3 结束语

本研究通过挖掘并分析公共充电站规划布点合理性的关注因素，指导及试点应用于蓬江区公共充电站的规划布点，2021—2022年，从56个充电站选点优选出5个站点完成建设，经济效益得到极大提高，整体年均功率利用率提升至10%以上，2022年电能替代约45万kW·h，建设回本周期预测5～9年，比目前市场上充电站7～12年的建设回本周期短。随着日后公共充电站规划布点合理性进一步提高，不仅能精准化解电动汽车充电难问题，提升消费者对电动汽车的信心，还能助力电动汽车产业良好快速发展。