浅谈未来新能源车的“加油站”,新能源充电桩的投入、收益、规划方案

2024-02-27

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随着能源转型步伐的加快,我国经济由高速发展迈向高质量发展。“十三五”以来,全省将节能、削煤、降碳与调结构、治污染、惠民生相结合,实施能耗总量与强度双重控制。四低碳技术是未来世界发展的新趋势,同时也为新能源汽车产业的发展带来了机遇与挑战,而与之相配套的电动 汽车充电设施建设也成为了促进这一产业发展的重要举措。

随着能源转型步伐的加快,我国经济由高速发展迈向高质量发展。“十三五”以来,全省将节能、削煤、降碳与调结构、治污染、惠民生相结合,实施能耗总量与强度双重控制。四低碳技术是未来世界发展的新趋势,同时也为新能源汽车产业的发展带来了机遇与挑战,而与之相配套的电动 汽车充电设施建设也成为了促进这一产业发展的重要举措。

  为了能够充分适应当前以及未来电动汽车发展的需要,在“十二五”期间已经实现了对智能充换 电服务覆盖区域的初步建设,目前该已经 能够覆盖全国26个省市,当前的电动汽车及充换电 服务行业正经历深刻变革。当前石家庄现有能源汽车保有量已经超过了3.1万辆,在我国整个新能源 汽车占比呈现出逐渐增长的态势。基于“合理布局、 适度超前、桩站先行”的建设原则,全市已建成2万个充电桩,为新能源汽车的充电需求提供保障。公共充电站点已覆盖住宅小区、学校医院、厂商超 市、酒店宾馆、公园景区、加油站等常用区域,实 现中心城区充电全覆盖。近几年,随着对电动 汽车发展重视程度逐渐提高,为了加强新能源汽车 的市场推广叫及有关部门大力支持,纷纷提出了与新能源汽车产业相关的发展和应用措施,并在政策方面从财政补贴、公共试点、减免税收以及管理规定等方面入手,提出了更为具体的指导意见及要求。

  通过开展电动汽车充电桩建设现状及规划方案研究,分析充电桩建设区域现状存在的不足,并根据对电动汽车用户使用充电桩的行为分析,制定充电桩建设规划方案。

1电动汽车充电桩建设现状

1.1充电桩建设区域分布不均匀

  为实现对电动汽车充电桩建设现状的探究,以石家庄中心城区为例,针对该区域电动汽车充电桩 建设问题进行分析。石家庄市中心地区(二环内)面积共计106 km2。通过收集e充电、E充站、特来 电、星星充电、云快充等APP数据,统计当前石家 庄二环内公共充电站共计50座,充电桩642个,快充与慢充比例为6:1,平均服务半径为0.94 km 。从空间分布来看,石家庄新能源汽车充电桩存在建设区域分布布局不均匀的问题,充电桩缺口仍然明显叫呈南部密集北部少局面。以中山西路至中山 东路为界,北部充电站数量为15座,仅为南部区域 的一半。从用地性质分布来看,由于充电桩建设体 系尚未成熟,当前充电桩主要建立在商场、综合写字楼、酒店等商业综合体,整体占比68%,像居民、教育、医疗等非商业场所,则分布较少,而建设在医院的公共充电站仅有2座。除此之外,当前石家庄规模较大的电动汽车充电桩较少,并且建设位置 相对偏僻,不容易寻找,因此无法为电动汽车车主 提供其所需的服务,在一定程度上限制了电动汽车充电桩建设在石家庄中心地区的发展。

1.2社会公共停车场充电费用较高

  随着国民整体教育水平的提升,民众的思想观 念也在发生变化,从一味的经济追求到人与自然和谐相处。在生产方面,很多企业开始主动承担社会 责任,通过采用新技术、新型材料来控制企业能耗, 降低企业污染物的排放同。在出行方面,随着公共交通设施的完善,共享单车的发展,越来越多的民众 选择低碳出行方式;在生活方面,人们开始有节约用电意识,资源的节约已经成为自身修养的体现。在这样的趋势背景下,越来越多的人选择购买电动 汽车代替传统汽车,在降低环境污染排放的同时, 在一定程度上增加了用电需求,相应的充电费用也 随之提升冋。针对电动汽车的充电费用,通常包含基础电费和服务费用2个部分,以石家庄为例,其充电收费方式是按照电度数进行收费的。该种收费模式由于充电站位置的不同服务费用跨度很大,服 务费占比从不等。除此之外,电动汽车 车主在充电时还需要承担这一时段当中停车的费用。尤其是对于依赖公共充电桩进行充电的车主,长期来说其所承担的整体费用较重。

1.3部分充电设施维护不及时

  石家庄中心地区部分充电设施由于建设时间比较早,设备相对比较陈旧未能及时更新,且充电桩管理不到位,导致找到桩后无法充电或充电故障、 损毁等一系列问题。同时,由于当前充电桩的建设速度较快,而相应的辅助技术和条件的发展无法追赶建设的速度,因此造成了在出现故障问题时,服务条件和技术无法实现对设施的优化,造成维护不及时的问题产生问。同时由于无人看管,部分燃油车的车主会将车辆停在充电位置上,在一定程度上影响到电动汽车车主的充电感受,进而产生因使用电动汽车而带来的焦虑感。

2充电桩用户充电行为分析

2.1用户充电场景集中

  基于电网充电桩的运营数据,对石家庄地区114座充电站、5 400个用户、2.6万充电频次 (去除无效充电)进行数据整合、汇总,分析石家庄用户的日常充电行为。当前,用户充电场景主要集中在上下班地点,这与电动汽车车主相对固定的充 电地点吻合。同时,高速公路服务区的充电桩使用用户较多,占比达到25%,这说明随着高速公路 充电站的增加,中长途驾驶的充电需求将得到进一 步释放;对于长期在市区活动的车主中,46%的车主会选择在消费、休闲娱乐场所进行充电。从这一 行为也能够进一步反映出,当前电动汽车的续航能力较弱,并且已经使得车主产生了里程焦虑问题, 充电用户只有通过临时充电的方式,才能够确保正 常的出行不受影响。

2.2整体高峰充电时间呈三段式分布

  从整体上来看,由于公共充电桩通常会建设在相对开放,且周围建筑场所相对集中的区域,用户在晚上9:00以后到第二天的早上9:00这一段时间当中,充电行为明显减少,大部分的充电时段集中在中午,并成为用电的高峰时期。同时,上午6:00—8:00、中午 11:00—13:00、下午 15:00—17:00这3个时间段为大部分车主集中充电的时段,与全

社会用电高峰期重叠。由于峰谷差价不明显,车主 在现阶段未被电价合理引导,节假日期间充电频次无明显变化。按照充电桩所在地来看,居民区域公共充电桩充电频次波动相对较大,早上6:00点之后至晚上20:00之间为使用频率较高时段,其他时间 段使用频次大幅降低;商业区域的公共充电桩的重点集中在下午时段,下午18:00之后呈缓慢下降趋势,与购物、消费时段相匹配;在加油站的充电桩 充电集中度不明显,仅在中午与晚上餐时间略有 提升。分地域来看,中心城区充电桩使用频率要远高于郊区的使用频率,一方面原因是市区人口集中 度高,活动范围相对固定,另一方面因素是市区为工作场所的聚集区。

2.3车主平均充电时长较短且用户里程焦虑明显

  从充电时长分布来看,在车主充电行为中,充 电时长在30 min内的占比高达47%,充电时长仅为10 min以内的占比为11.3%。由于大部分停车场停 车15 min内免费的限制,导致部分车主充电时间在10 min左右。大部分用户没有充足的时间来等待电 量充满,仅有44.4%的充电行为是以充满电为结束。从平均充电时长来看,在高速服务站充电频次较高, 平均充电时间为40 min,中长途驾驶中用户里程焦 虑会尤为明显,导致充电频次高、充电时间短;仓储与办公类型用户平均充电时长较高,接近2h,这 体现该类型用户充电时间宽裕,且该区域为此部分 用户的主要充电场所。

3电动汽车充电桩建设规划方案

3.1优化充电桩建设区域布局

  河北省能耗强度已由2015年的1.18 tce/万元降 低至2019年的0.95 tce/万元,整体下降19%,平均年降速达到4.7%。但从全国角度对比,仍高出全国1.9倍。在一线城市中,整体能耗水平已控制在0.3tce/万元左右,其中广州的能耗强度低,仅为0.27 tce/万元,接近发达水平。从地区分布上 看,能耗强度降速快的是廊坊与邯郸,达到8%以 上。分行业来看,河北工业能耗强度较高,达到2.12 tce/万元,高出全国2倍水平;但交通运输行业能耗为0.48 tce/万元,明显优于其他一线城市水平。这一能源效率水平也进一步影响到了城市能源 消费结构的改变。在这样的发展背景下,针对当前 充电桩建设区域分布不均匀的问题,在进行建设规划时,需要从对其区域布局进行优化的角度出发,结合当前城市电动汽车充电基础设施建设要求,按照图1所示的充电桩分布结构实现优化。

个人经营充电桩投入与收益

随着全球碳中和计划的实施,未来3-5年燃油汽车至少有60%不会被生产,那么相应的新能源汽车会登上舞台,特别是电动汽车会成为市场主流,那么作为配套设备的充电站也会应运而生,这导致了不少个人想投资运营充电桩项目,但是不清楚具体的投入与收益,笔者基于这样的需求,特意整理了一些充电桩的相关投入与收益。这里以二线城市 常州为例,10台 120KW 作为原型来介绍一下。

一.投入部分

1.场地租金:10台桩需要 600平方(安装充电桩以及变压器等所有设施),按照常州这边靠近市中心 30元/平方/月,一个月总的租金是 18000月,所以一年租金在 18000元*12=216000

2.变压器费用:10台桩,变压器价格在40万,变压器寿命在10年左右

3.土建以及施工成本:地面硬化,铺设电缆以及水泥墩子等,5000元/台,所以10台在 50000元,考虑到现在很多充电桩都能防雨防雷,所以雨棚费用没有考虑

4.充电桩设备费用:10*50000元/台=500000万

通过计算总成本在 216000+400000+50000+500000=1166000元。在实际使用过程中还需要维护,这里不计算。

二.收益

以常州为例,10台桩,利用率在50%,每天实际充电时间在8个小时,服务费按照0.5元/度电。一个月的收益 120*8*10*50%*0.3*30=43200元。

三.投资回收期

1160000元/43200元=26.8个月,所以预计2年可以收回成本

以上数据只是保守估计,实际的桩子利用率 以及实际每天充电时间根据不同的区域不同可根据实际情况考察。

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