宁夏典型区域电动汽车充电设施配置方案研究
摘 要
为响应国家节能减排战略的实施，宁夏积极布局电动汽车充电设施，大力推动电动汽车发展，已取得一定成效。在此基础上，结合电动汽车发展预测，以银川市典型区域为例，研究电动汽车充电方式及充电设施的配置方案，评估其建设可行性及经济性。
【关键词】电动汽车 充电桩 经济效益
1 宁夏电动汽车的发展现状
为响应国家节能减排战略的实施，2012年银川市委书记作出重要批示：要鼓励支持电动汽车的发展，出台新能源汽车运营相关管理办法，增加电动出租车运营数量，打造低碳城市。截止2014年，宁夏已经完成1个充电站、2个商用车充换电站、6个乘用车换电站和50个交流充电桩的建设任务；银川市约有电动出租车50辆公务车5辆，私家车5辆。截止2015年，国家电网公司将建成运行充换电站2351座、充电桩22万个。但是，主要集中在中东部地区，宁夏充换电桩所占将近4%，还处于发展起步阶段。
2 宁夏地区电动汽车规模需求预测
2.1 电动汽车保有量预测
现有的电动汽车保有量预测方法主要有三种，千人保有量预测法、弹性系数法和基于Bass模型预测法。其中，千人保有量法是通过GDP变化来预测千人保有量，再根据预测人口变化状况来确定汽车保有量。考虑人口、经济、以及人均GDP等多个因素，其预测结果具有重要的参考价值。
因此，本文采用千人保有量预测法对宁夏地区各类电动汽车保有量进行预测，应用如下计算公式：
SSP = SGDP×β；H = SSP×npop
式中，SSP为千人保有量；SGDP为人均GDP；β为系数，一般根据汽车购买状况确定；H为汽车保有量；npop为人口数。
得到2020年电动汽车保有量预测：公交车619辆，出租车329辆，公务车92辆，私家车13辆，环卫物流车等829辆，总计1882辆。
2.2 充电设施需求预测
现有的充电设施需求预测方法主要有两种：一种是基于统计理论的预测方法，另一种是基于蒙特卡洛等模拟的预测方法。其中，基于蒙特卡洛模拟法主要是对用户的行为进行模拟，从而模拟出数据得到用户的需求曲线。
因此，本文采用基于蒙特卡洛模拟法预测法对宁夏地区各类基础充电设施需求进行预测。再考虑2020年银川市电动汽车增至1882辆，得出十三五期间宁夏地区充换电设施的可能建设方案：公交车充换电站2座，出租车充换电站2座，环卫车等其他车辆充电站2座，分散充电桩3028个，专属充电桩174个。
3 试点区域配置方案研究
3.1 试点停车场概况
本文所选择建设点为位于银川市的“宁夏国际会议中心”市民大厅停车场。将该停车场划分为A、B、C、D、E五区，总停车位共1496个，所停车辆以办事民众所乘公务车或私人车为主，该类车辆停车时间一般在半小时至1小时；少部分为大厅内政府部门公务车和工作人员私人车，该类车辆停放时间较长。
3.2 建设方案与规模
根据以上所选停车场规模、所停车辆类型及停车时长等条件，在停车场同时布置交流慢充充电桩和少量直流快充桩。具体建设方案为：将充电桩集中安装在每个区域的第三排车位处，每个车位安装1个，总共建设37个，其中交流充电桩28个，直流充电桩9个。各分区中A、B、D、E区每个分区安装8个充电桩，其中2个直流充电桩，6个交流充电桩；在相对较小的C区则安装5个，其中1个直流桩，4个交流桩。交流充电桩功率选择7kW，每个占地面积约0.3平方米，直流充电桩功率选择30kW，每个占地面积约0.5平方米。
3.3 经济效益分析
3.3.1 投资估算
根据银川市实际物价情况，单个7kW交流充电桩费用按照1.55万元（设备购置费1.2万元，安装费用0.2万元，维护费用以及其他费用0.15万元）计算；单个30kW直流充电桩按照13.4万元（设备费用12.5万元，安装费用0.4万元、维护费用以及其他费用0.5万元）计算。37台充电桩总需投资164万元。
3.3.2 收入估算
（1）政府补贴。
参照现行相关政策，政府补贴按设施投资的30%计算，即49.2万元。
（2）营业收入。
日均充电车次：1个独立充电桩按每天平均有效充电5h，每台充电桩可同时满足2辆电动汽车充电需求。直流充电桩每次充电0.5小时，交流充电桩每次充电5小时，此停车场所建设的充电桩可服务292车次/日。
充电电价：主要包括基本充电电费和充电服务费。其中，基本充电电费按照银川市0.82元/ kW·h，充电服务价格按照每度0.8元，则交流充电桩每度电充电总价1.62元。
综上所述，日均充电车次292， 充电电价1.62元/度，年运行天数按照300天计算，则年充电量139.8万度。经计算，年充电桩收入约226.5万元，年净利润111.7万元。
3.4 节能减排效益分析
相对于燃油汽车，电动汽车的环境效益体现在更少的尾气排放、更少的噪声污染、以及更少的能源消耗。以蓄电池电能为动力的纯电动汽车为例，尾气排放量可以实现燃油汽车的2%-8%，但同时电动汽车的使用必然导致发电厂废弃排放量的增加。
据测算，将原油提炼成汽油柴油应用于燃油汽车是，平均能量利用率仅为12%，而我国火力发电厂在各类发电当中所占比重较高，在充分考虑电动汽车所使用的能量从发电厂最终转化为车轮动力的全过程后，电动汽车的能量转化各环节的能效相对于燃油汽车有显著提高。另外，电动汽车的充电过程大多选择在夜间，这也对电网的移峰有着一定的调节作用。
4 总结
本文在对宁夏地区电动汽车保有量和充换电设施需求预测基础上，以“宁夏国际会议中心”市民大厅停车场为试点，得出试点停车站充电设施建设规模和投资估算，并评估了投资效益和节能减排效益。本研究对宁夏地区电动汽车充换电设施的建设有一定的指导意义。
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作者单位
国网宁夏电力公司经济技术研究院 宁夏回族自治区银川市 750003
