“雙碳”目標(biāo)下，我國(guó)交通領(lǐng)域的控碳任務(wù)愈發(fā)艱巨，促進(jìn)新能源汽車(chē)及其充電樁等配套設(shè)施的發(fā)展成為當(dāng)務(wù)之急。作為交通領(lǐng)域主陣地之一的高速公路，其服務(wù)區(qū)充電樁配置也極其重要。本文首先介紹了充電樁行業(yè)的發(fā)展概況，明確現(xiàn)狀行業(yè)發(fā)展的困局，然后提出高速公路服務(wù)區(qū)充電樁配置規(guī)模測(cè)算的模型，并輔以實(shí)例，利用回歸模型分析法、經(jīng)驗(yàn)判斷法、調(diào)查分析法等方法對(duì)各參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，進(jìn)而測(cè)算特征年某高速公路服務(wù)區(qū)充電樁配置的規(guī)模。在兼顧社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的前提下，為有序、合理地配置充電樁提供了理論參考。

在氣候變化已然成為人類(lèi)面臨的全球性問(wèn)題的背景下，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和已經(jīng)成為當(dāng)下全球的共識(shí)。在2021年全國(guó)兩會(huì)上，我國(guó)明確提出“2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的“雙碳”發(fā)展目標(biāo)。但是，我國(guó)作為一個(gè)以煤炭為主、化石能源所占比重較大的發(fā)展中人口大國(guó)，要在10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰、40年內(nèi)實(shí)現(xiàn)碳中和，任務(wù)極其艱巨。就實(shí)際情況來(lái)看，目前我國(guó)的汽車(chē)保有量仍然保持快速的增長(zhǎng)趨勢(shì)，未來(lái)也將不斷增長(zhǎng)，這意味著，如果在其他所有條件不變的前提下，我國(guó)在交通領(lǐng)域內(nèi)的碳排放量仍將繼續(xù)增加。面對(duì)控碳減排重任，我國(guó)交通領(lǐng)域亟待破局之舉。因此，當(dāng)前的汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)成為“雙碳”目標(biāo)下控碳減排重要的前沿陣地。迫于嚴(yán)峻的控碳目標(biāo)，此前我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)提出了2028年先于國(guó)家碳減排承諾提前達(dá)峰、2035年碳排放總量較峰值下降20%以上的發(fā)展目標(biāo)，如此，汽車(chē)行業(yè)的減碳任務(wù)將比其他行業(yè)更加艱巨。在碳達(dá)峰、碳中和大背景下，發(fā)展新能源汽車(chē)是大勢(shì)所趨。而新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展勢(shì)必需要充電樁的續(xù)航，因此，加快推進(jìn)充電樁設(shè)施建設(shè)，是推動(dòng)綠色交通持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展的必由之路。

(資料圖)

作為地面交通基礎(chǔ)設(shè)施重要組成部分的高速公路，其服務(wù)區(qū)充電樁的配置既是解決高速公路上新能源車(chē)車(chē)主里程焦慮的有效方法，更是配合國(guó)家整體新能源車(chē)配套設(shè)施布局的重要舉措。因此，本文在綜述充電樁行業(yè)發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，以某條高速公路為例，對(duì)運(yùn)營(yíng)期內(nèi)高速公路服務(wù)區(qū)充電樁的配置規(guī)模進(jìn)行研究，為實(shí)踐中各高速公路配置合理數(shù)量的充電樁提供參考，極具現(xiàn)實(shí)意義。

高速公路服務(wù)區(qū)充電樁行業(yè)發(fā)展概況

充電樁行業(yè)發(fā)展歷程

伴隨著新能源汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，充電樁作為其必備的基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)運(yùn)而生。自2006年比亞迪在深圳總部建成深圳首個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充電站至今，我國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：

2010年之前的萌芽期 以集中式的充電站建設(shè)為主，主要是為了滿足相關(guān)企業(yè)的大規(guī)模電動(dòng)用車(chē)，以及滿足區(qū)域性電動(dòng)用車(chē)的需求。

2011年至2014年的初步發(fā)展期 充電樁的市場(chǎng)由國(guó)家主導(dǎo)，其主要參與者包括國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)和普天新能源，而且新能源汽車(chē)的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在公共汽車(chē)或政府內(nèi)部用車(chē)上，因此在這個(gè)階段每年新增充電樁僅為幾千臺(tái)，市場(chǎng)規(guī)模較小，主要是以行業(yè)摸索為主。

2015年至2018年的爆發(fā)期和調(diào)整期 2015年發(fā)布的《電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015-2020年）》提出，到2020年，車(chē)樁比達(dá)到1：1的發(fā)展目標(biāo)，得益于此，大規(guī)模的充電樁投資建設(shè)局面打開(kāi)，整個(gè)行業(yè)進(jìn)入爆發(fā)期，促使2015年和2016年的充電樁保有量增速分別達(dá)到743%和248%。由于較為盲目的快速擴(kuò)張，導(dǎo)致充電樁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)也出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題，隨后的2017年和2018年，充電樁建設(shè)的增長(zhǎng)速度也迅速下降到94%和74%。

目前的新基建時(shí)期2019年，政策補(bǔ)貼由新能源汽車(chē)向充電基礎(chǔ)設(shè)施傾斜，充電樁行業(yè)逐漸成熟，一部分相關(guān)企業(yè)也開(kāi)始盈利，而行業(yè)的發(fā)展方向逐步由建設(shè)端向質(zhì)量更高的運(yùn)營(yíng)端轉(zhuǎn)移，在市場(chǎng)方面、技術(shù)方面、盈利模式方面等逐漸產(chǎn)生變革。2020年3月，充電樁被正式納入新基建，國(guó)家重視程度不斷加大，充電樁發(fā)展開(kāi)啟了新通道。

近5年充電樁相關(guān)政策

充電樁行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

伴隨著新能源汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，我國(guó)充電樁的保有量也呈逐年上漲的態(tài)勢(shì)。根據(jù)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2021年末，我國(guó)充電樁保有量達(dá)到261.7萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)55.7%。近年來(lái)我國(guó)充電樁保有量情況如圖1所示。

根據(jù)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，近幾年，我國(guó)私人充

電樁數(shù)量超過(guò)公共類(lèi)充電樁數(shù)量。2021年我國(guó)公共類(lèi)充電樁數(shù)量為114.7萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)42.1%；我國(guó)私人充電樁數(shù)量為147.0萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)68.2%。近年來(lái)我國(guó)公共類(lèi)充電樁和私人充電樁情況如圖2所示。

根據(jù)公安部交通管理局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年，我國(guó)新能源汽車(chē)保有量達(dá)到784萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)59.3%。結(jié)合充電樁的保有量情況來(lái)看，一是車(chē)樁比為3：1，車(chē)樁比例失衡；二是從2021年的增長(zhǎng)情況來(lái)看，充電樁的增長(zhǎng)率仍然低于新能源車(chē)的增長(zhǎng)率，如果充電樁的發(fā)展態(tài)勢(shì)得不到有效改善，則車(chē)樁比將進(jìn)一步失衡，充電難的問(wèn)題仍將持續(xù)。

而根據(jù)筆者及相關(guān)團(tuán)隊(duì)對(duì)新能源汽車(chē)車(chē)主的調(diào)查，用戶普遍認(rèn)為遠(yuǎn)行焦慮（56%）和充電困難（52%）是制約新能源汽車(chē)發(fā)展的主要因素。為解決這一根本問(wèn)題，要迅速有力推進(jìn)全國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，而高速公路服務(wù)區(qū)的充電樁配置是其中重要的一環(huán)。

高速公路服務(wù)區(qū)充電樁配置規(guī)模測(cè)算模型

高速公路服務(wù)區(qū)的充電樁配置已是大勢(shì)所趨，但是，配置規(guī)模卻不是定式。由于高速公路服務(wù)區(qū)充電樁均由社會(huì)資本投資，其配置規(guī)模的確定，既要考慮安裝充電樁的社會(huì)效益，也要考慮企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

因此，需要結(jié)合各高速公路的實(shí)際情況，對(duì)其規(guī)模進(jìn)行有序的、合理的配置。鑒于此，筆者結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了一種針對(duì)高速公路服務(wù)區(qū)充電樁配置規(guī)模測(cè)算的方法。

研究思路

考慮到充電樁的需求，不僅與我國(guó)汽車(chē)保有量的發(fā)展趨勢(shì)、新能源汽車(chē)保有量的發(fā)展趨勢(shì)相關(guān)，也與高速公路交通流量發(fā)展趨勢(shì)、高速公路交通流量中新能源汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)相關(guān)。因此，測(cè)算的思路有以下三點(diǎn)：

一是采取定性分析和定量分析相結(jié)合的方法，預(yù)測(cè)我國(guó)汽車(chē)保有量和新能源汽車(chē)保有量，進(jìn)而測(cè)算新能源汽車(chē)所占比例。

二是根據(jù)某條高速公路交通流量的預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合上述測(cè)算的新能源汽車(chē)所占比例，以及基于調(diào)查分析得到的高速公路上的新能源汽車(chē)比例，預(yù)測(cè)高速公路上新能源汽車(chē)的交通流量。

三是根據(jù)高速公路上新能源汽車(chē)交通流量的預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算所需的新能源汽車(chē)充電樁數(shù)量。

測(cè)算模型

根據(jù)上述研究思路，確定高速公路服務(wù)區(qū)充電樁配置數(shù)量的測(cè)算模型如下

Ni為第i年充電樁（該充電樁設(shè)置均為一樁兩槍）配置的數(shù)量，臺(tái)；

Ti為第i年某高速公路上日均過(guò)境交通流量（過(guò)境交通流量是指，既不經(jīng)過(guò)該高速公路出口收費(fèi)站，同時(shí)也不經(jīng)過(guò)該高速公路入口收費(fèi)站的交通流量，一般情況下，只有過(guò)境交通流量才有充電需求），輛/日；

αi為某高速公路新能源車(chē)的比例；

2Ci為一臺(tái)充電樁槍日均充電車(chē)輛數(shù)，輛/（日.臺(tái)），

其中Ci為單槍日均充電車(chē)輛數(shù)；

S為某高速公路上服務(wù)區(qū)的數(shù)量；

Ei為第i年我國(guó)新能源汽車(chē)保有量（輛）；

Vi為第i年我國(guó)汽車(chē)保有量（輛）；

θ為某高速公路新能源車(chē)比例調(diào)整系數(shù)。

高速公路服務(wù)區(qū)充電樁配置規(guī)模研究實(shí)例

選取南方地區(qū)臨近省界的某高速公路為對(duì)象。考慮該高速公路的運(yùn)營(yíng)期末年為2045年，以及高速公路交通流量的預(yù)測(cè)情況，研究選取基年為2021年，特征年為2025年、2030年、2035年、2040年和2045年。

我國(guó)汽車(chē)保有量預(yù)測(cè)

基于公安部交通管理局2014年至2021年我國(guó)汽車(chē)保有量數(shù)據(jù)，建立回歸模型如圖3所示。

通過(guò)上圖回歸分析，R2的值為0.9994，回歸擬合效果好。采用回歸模型，預(yù)測(cè)2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年的我國(guó)汽車(chē)保有量分別為3.2億輛、3.9億輛、5.0億輛、6.0億輛、7.1億輛和8.2億輛。

我國(guó)新能源汽車(chē)保有量估算

根據(jù)公安部交通管理局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)新能源汽車(chē)保有量從2014年的22萬(wàn)輛增長(zhǎng)至2021年的784萬(wàn)輛，年均增長(zhǎng)率為66.6%。

作為較為新興的產(chǎn)業(yè)，近年來(lái)新能源汽車(chē)的增長(zhǎng)呈爆發(fā)式，較難基于新能源汽車(chē)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行定量的分析和預(yù)測(cè)，因此，采用參考行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行定性和定量相結(jié)合的估算方法。

根據(jù)中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)新能源汽車(chē)百人會(huì)副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高研究團(tuán)隊(duì)的計(jì)算分析和綜合判斷，預(yù)計(jì)2025年，我國(guó)新能源汽車(chē)保有量會(huì)超過(guò)3000萬(wàn)輛，2030年大概接近1億輛，2035年大概接近2億輛，2040年接近3億輛。參考該研究成果，并結(jié)合我國(guó)新能源汽車(chē)的歷史發(fā)展趨勢(shì)及當(dāng)前我國(guó)新能源汽車(chē)仍處于快速發(fā)展期的實(shí)際，預(yù)估我國(guó)新能源汽車(chē)2022年、“十四五”中后期、“十五五”“十六五”“十七五”“十八五”的年均增長(zhǎng)率分別可達(dá)55%、40%、25%、15%、10%和5%，即2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年的我國(guó)新能源汽車(chē)保有量分別為0.12億輛、0.33億輛、1.02億輛、2.05億輛、3.30億輛和4.21億輛。

高速公路新能源汽車(chē)比例估算

結(jié)合上述我國(guó)汽車(chē)保有量和我國(guó)新能源汽車(chē)保有量的預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算得到2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年的全國(guó)新能源汽車(chē)比例（新能源汽車(chē)保有量/汽車(chē)保有量）分別為3.7%、8.6%、20.5%、33.9%、46.3%和51.3%。

從新能源汽車(chē)使用的范圍來(lái)看，其以城市通勤代步為主，中長(zhǎng)途交通為輔，而高速公路的交通流量多數(shù)為中長(zhǎng)途車(chē)輛。筆者通過(guò)相關(guān)調(diào)研了解到，某高速公路相鄰區(qū)域內(nèi)功能相近的高速公路上的新能源汽車(chē)的比例約為0.9%，即某條高速公路上新能源汽車(chē)比例約為全國(guó)新能源汽車(chē)比例的1/4。以此為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合全國(guó)新能源汽車(chē)比例，根據(jù)公式（2）計(jì)算得到2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年的某高速公路新能源汽車(chē)比例分別為0.9%、2.1%、5.1%、8.5%、11.6%和12.8%。

高速公路日均過(guò)境交通流量估算

由于一般情況下，行駛高速公路的汽車(chē)能源的補(bǔ)給多在行程出發(fā)地或者目的地進(jìn)行，而高速公路服務(wù)區(qū)主要承擔(dān)的是中長(zhǎng)途交通的途中能源補(bǔ)給，因此，選擇使用高速公路服務(wù)區(qū)充電樁進(jìn)行充電的，主要為過(guò)境交通流量，即不經(jīng)過(guò)該高速公路出口收費(fèi)站，且不經(jīng)過(guò)該高速公路入口收費(fèi)站的交通流量。筆者基于某條高速公路相關(guān)的交通流量預(yù)測(cè)資料，采用專業(yè)的方法，分析出2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年的某高速公路日均過(guò)境交通流量分別為9069輛/日、13578輛/日、19177輛/日、23769輛/日、27733輛/日和29813輛/日。

高速公路服務(wù)區(qū)充電樁配置數(shù)量估算

考慮新能源汽車(chē)的實(shí)際使用情況，其行駛在某高速公路途中，只須視需求選擇進(jìn)入一個(gè)服務(wù)區(qū)進(jìn)行一次充電，因此，本文研究中考慮所有需要充電的新能源汽車(chē)平均分布在各服務(wù)區(qū)進(jìn)行充電，即均分在該高速公路的9個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)進(jìn)行充電。

針對(duì)充電樁的利用率，筆者及相關(guān)團(tuán)隊(duì)對(duì)部分已配置充電樁的某條高速公路進(jìn)行了調(diào)研，結(jié)果顯示目前單槍日均充電車(chē)輛數(shù)為 2輛至 3輛。隨著新能源汽車(chē)使用率的不斷提升，高速公路服務(wù)區(qū)充電樁的利用率還將不斷提高，預(yù)計(jì)2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年該高速公路服務(wù)區(qū)的單槍日均充電車(chē)輛數(shù)分別為3輛、4輛、5輛、7輛、8輛和9輛。

基于上述分析結(jié)論，運(yùn)用公式（1）進(jìn)行計(jì)算，最終得到某高速公路2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年的單個(gè)服務(wù)區(qū)的充電樁配置數(shù)量分別為2臺(tái)、4臺(tái)、11臺(tái)、16臺(tái)、22臺(tái)和24臺(tái)。由于高速公路服務(wù)區(qū)是兩側(cè)對(duì)等布置，因此實(shí)際操作中應(yīng)按均分后進(jìn)一取整數(shù)量配置在高速公路的兩側(cè)服務(wù)區(qū)。

高速公路服務(wù)區(qū)配置充電樁尚需注意的問(wèn)題

高速公路服務(wù)區(qū)充電樁的配置規(guī)模在實(shí)踐中還需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

一是本文研究考慮的是新能源汽車(chē)平均分布在各服務(wù)區(qū)進(jìn)行充電，實(shí)際中可能存在分布不均的情況，充電管理方可通過(guò)各種渠道及時(shí)進(jìn)行信息發(fā)布，以輔助均衡各服務(wù)區(qū)的充電需求。

二是本文研究以高速公路日均交通流量為估算基礎(chǔ)，考慮的是絕大多數(shù)正常情況下的全年平均水平，未涵蓋法定節(jié)假日的特殊情況，實(shí)踐中，可通過(guò)提高管理水平、提升充電樁利用效率等方法來(lái)解決法定節(jié)假日的特殊需求。

高速公路服務(wù)區(qū)配置充電樁是促進(jìn)全國(guó)充電基礎(chǔ) 設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，高速公路充電樁兼有社會(huì)效益和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，理應(yīng)合理控制規(guī)模。本文研究基于數(shù)據(jù)收集和充分調(diào)研，提出了針對(duì)高速公路服務(wù)區(qū)充電樁配置規(guī)模測(cè)算的方法，以及實(shí)踐中需要注意的事項(xiàng)，可為投資方提供參考，進(jìn)而配合解決國(guó)家整體的充電樁需求問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 高速公路 能源汽車(chē) 發(fā)展趨勢(shì)