——以齐齐哈尔市中心城区为例
王彪，宫金辉
摘要：本文阐述了影响电动汽车充电设施布局的影响要素，构建了以中心地理论为基础的城市电动汽车充电设施规划布局理论，并以齐齐哈尔市中心城区为例对本文提出的方法进行了实证研究，为城市电动汽车充电服务网点的规划布局提供了参考借鉴。
关键词：电动汽车，中心地理论，充电设施，布局
0引言
电动汽车是实现交通能源转型的根本途径，已经成为世界各主要国家和汽车制造厂商的共同战略选择。充电设施是电动汽车的“口粮”，是能源的搬运工，也是一种新型城市基础设施，充电设施不足是抑制电动汽车消费的主要障碍，必须大力推进电动汽车充电基础设施建设，才能实现电动汽车产业的持续发展。对于充电设施的建设，最重要的是选址布局，其合理性和科学性直接影响充电设施的建设成本、运营成本、用户满意度、当地电网安全等。1电动汽车及充电设施
电动汽车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通安全法规各项要求的车辆。电动汽车可细分为纯电动汽车、插电式混合动力汽车以及燃料电池汽车三大类。
电动汽车充电设施主要分充电桩和充换电设施两大类，其中充电桩分为直流快充桩、交流慢充桩，分别满足电动汽车快速充电、慢速充电的不同需求，占地面积小。充换电设施分为充电桩、充电站和换电站。
2充电设施规划布局影响要素
2.1城乡总体布局
（1）城乡功能、结构与形态
城乡功能主要包括“工作、生活、交通、游憩”等，不同城乡其主导功能不尽相同，比如：旅游城乡与工业城乡对城乡内外交通的需求不同，进而影响了电动汽车的类型以及为其提供充电服务的充电设施的类型配比。
城乡结构是城乡功能活动的内在联系，具体到空间层面，可分为生产类、生活类以及为其配套的各类设施用地，三者之间的结构关系决定了充电设施的空间布局体系。
城乡形态主要受地理条件、政治、产业经济等因素影响，是为功能与结构的空间高度概括与反映，城乡空间形态主要有网格状、环状、环形放射状、带状和混合状等，将直接作用
于充电设施空间布局规划。
（2）城乡总体规划
电动汽车充电设施布局主要考量内容便是不同类型的充电设施与其对应的用地性质的适用性方面，在城乡总体布局规划中，按用地性质将城乡用地划分为居住用地、商业服务管理与服务设施用地、工业用地、物流仓储用地、交通设施用地、公用设施用地、绿地与广场用地以及其他用地等类型。充电设施布局主要结合不同性质的用地对交通的吸引率的差异，同时考虑自身不同的建设时序、服务电动车辆的类别、交通需求等因素，来共同确定充电设施布局规划。
2.2充电设施服务要求
（1）服务需求
充电设施主要分为充电站与充电桩，按其服务车辆类型，又可分为自用、专用、公用充电设施。不同的设施类型，其服务对象的要求差异性较大，如服务于私人用户的充电设施与公用充电设施的服务时间特征、技术参数、经营模式等方面的差异。需根据不同区域的特定情况因地制宜，选择性判断适合地区运行的充电设施服务模式。
（2）服务范围
充电设施的服务范围，要根据不同的设施类型，同时也要考虑实际的服务运行车辆，做到不仅基本满足，还要适度超前。
电动汽车的保有量是充电设施服务范围的重点考量因素，在不同区域、不同时段，其差异较大。
（3）设施技术要求
依据充电设施的分类体系，分为充电站和充电桩。并分别提出布局技术条件要求，要求充电站需结合交通、用地、要其他基础设施等现状及规划条件综合判断。
充电桩应结合社会停车场、配建停车场的现状及规划分布情况，依据国家及地方相关部门提出的配置比例，按照分阶段、分用地建设情况的思想进行布局。
3充电设施规划布局理论
3.1用地性质与控制
继集中式充电站在国内问世以来，其建设用地属性一直模糊，直至2012年新版《城市用地分类与规划建设用地标准》（GB50137-2011）的发布。该标准明确提出充电站的用地分类，并将其列入公用设施营业网点用地中的加油加气站用地内，即用地编号为B41。
充（换）电站建设按照土地利用方式主要分为两类，一是集约化建站，即利用现有停车场（位）、加油（气）站联合建设充电站，保持现有用地使用权及用途不变；二是独立新建站，即择新址建设充电站，用地性质要按照新版《城市用地分类与规划建设用地标准》规定的加油加气站用地性质B41确定，并明确提出为充电站用地。新建的城市公共充电站一般
属于此类情况。
3.2规划理论模型
以克里斯塔勒的城市中心地理论为基础，提出六边形中心和顶点建设原则，建立了基于车辆行驶路径不规则布局规划模型。该模型采用均衡布局原则，既能满足电动车充电路径最短的原则，又能消除充电站空间布局的重叠区域，可使充电站获得较高的经济效益和社会效益，提高充电站的服务水平。
中心地理论按城市规模划分等级，认为城市规模越大，数目越少，最低级的城镇数目越多。应用中心地理论规划充电服务网络时，首先对充电设施按规模进行分级，以确定充电服务网络层次结构。充电设施按照提供的服务能力和辐射范围分为3个等级中心地：集中充电站、充电站、充电桩[5]。
（1）集中充电站作为充电服务网络的一级中心地，完成商用车和乘用车电池更换、电动车充电、电池集中充电，提供具备辐射本地区的电池配送服务。
（2）充电站作为充电服务网络的二级中心地，完成某些类型的电动车充电、部分类型电池充电，提供一定范围的电池配送服务。
（3）充电桩作为充电服务网络的三级中心地，提供电动汽车慢速充电服务。
图1充换电服务网络的空间结构
3.3充电站选址布局原则
以上研究均在一定的理论基础上提出的选址模型，但在实际操作中仅考虑可控制变化的因素还不足够，还需要考虑很多不可控因素如城市规划、交通规划、电网规划等要求；同时需考虑用户的需求特点和充电行为规则，以满足用户满意度
为主要目标：最后要考虑充电设施的土建成本、运营成本、安全技术指标。总结得到电动汽车充电设施选址布局基本原则如下：（1）选址布局应建立在满足城市规划的基础上；（2）选址布局应建立在满足电网规划的基础上，保证电网运行的稳定性、安全性和可靠性，不影响供电质量，同时应争取低谷时段充电电价；（3）选址布局应对目标市场规模和用户使用行为进行深入分析，并将其作为优化选址方案的合理指标；（4）从节约土地建设费用的角度考虑，应优先选择与已有汽车服务设施相结合的选址方案；（5）充电设施所选地址附近的交通应该便利，但不宜选择城市人口拥
挤的主干道路或交通繁忙的路段附近。
3.4布设密度控制
城市充电设施经济科学的空间布局离不开布设密度的合理控制。充电设施布设密度太疏时，可致电动汽车不能及时补充能源；而布设密度过大，易形成资源浪费。充电设施布设密度的合理控制将直接影响用户使用的便捷性与投资运行的经济性。
城市公共集中式充电站主要服务于乘用车，包括私人乘用车和出租车、公务用车等，这些车辆的行驶路线不固定。其主要功能是为电动汽车提供应急充电，鉴于城市用地紧张，其设置数量不宜过多，应合理规划，充分考虑用户可达性。
城市内公共充电站服务车辆的运行路线相对不确定，宜采用均衡布局。结合电动汽车自身的运行特点，在最大服务行驶里程的基础上，城市内公共充电站基于中心地理论的六边形网状布局模型，采用合理服务半径进行控制，服务半径可用下式计算。
V t
r λ
⨯=式中，V ——车辆行驶速度，单位为km/h ；
t ——用户最大寻时间，单位为h ；
λ——道路的曲度系数，即两点间的实际交通距离和直线距离之比。
一般来说，街道路网形式主要分为棋盘式、自由式以及前两种组合的混合式三种。街道路网的连通性越差，道路的曲度系数将会越大，而充电站的最大服务半径将会越小。在城市建设用地内，考虑到车辆平均行驶5~10min 内就应到充电站，用户的最大寻时间t 取10min ；棋盘式路网连通性最差，以其为标准，道路曲度系数取1.4。
4齐齐哈尔市中心城区充电桩规划布局
4.1齐齐哈尔市电动汽车及充电设施发展现状及问题
目前，齐齐哈尔市中心城区只有在公交车领域推广电动汽车，共推广863台纯电动新能源公交车，主要在中心城区34条公交线路运行。充电桩216个，基本满足现状公交车充电需求。但齐齐哈尔市充电基础设施仍处于起步阶段，受发展阶段、技术水平、认知程度等因素的影响，在发展过程中仍面临一些问题：（1）缺少相应政策支持电动汽车及充电设施发展。
（2）充电基础设施规模不足，电动汽车保有量低。（3）公交充电桩存在缺口，场站欠缺。
（4）政府宣传力度不够，居民购买电动汽车意愿低。
4.2充电服务中心地结构
根据齐齐哈尔市电动汽车充电设施发展策略，近期尚在示范推广阶段，且电动乘用汽车数量不多的情况下，除了用户的家用常规充电桩外，宜建设适量公共充电站以提供直流快速充电的补电服务。齐齐哈尔市城市公共充电站采用中心地理论空间布局模型进行均衡布局，齐齐哈尔市中心城区的高峰期间平均行程车速取20km/h 进行服务半径的计算可得，中心城
区公共充电站的服务半径应控制在2.4km之内。在具体选址时，若受到地形、用地不足或其他原因造成点位挪动时，可控制在2~4km范围内调整。
中心地理论选址布局的原则是充电站的经济效益最高，用户对充电服务的满意程度最高。选取齐齐哈尔市中环广场、火车南站为一级中心地，其二级中心地则设立在其六边形服务区域的顶角处。根据中心地理论的内容和规划，考虑服务范围的覆盖面积，得到齐齐哈尔市的公共快速充换电站中心地结构图（图2）。
图2齐齐哈尔市的公共充电站中心地结构图
4.3充电设施规划布局
根据预测，到2020年齐齐哈尔市中心城区电动汽车总量约为3700辆，其中公务及私人乘用车约2200辆，参考国内外城市各类型电动汽车充电设施配置比例，综合国内技术条件、国内发展的实际情况、建设成本、服务半径、推广和宣传作用、车辆使用特点等相关因素，预计需要2座公共充电站和220个公共充电桩。
考虑实际用地状况按照“适当超前”的规划原则进行充电设施规划。2020年前齐齐哈尔市中心城区不设集中充电站，规划建设2座充电站，14处共计256个充电桩，满足基础充电需求及过境车辆充电需求，如图3所示。
>新型电动车
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