“双碳”目标下，我国交通领域的控碳任务愈发艰巨，促进新能源汽车及其充电桩等配套设施的发展成为当务之急。作为交通领域主阵地之一的高速公路，其服务区充电桩配置也极其重要。本文首先介绍了充电桩行业的发展概况，明确现状行业发展的困局，然后提出高速公路服务区充电桩配置规模测算的模型，并辅以实例，利用回归模型分析法、经验判断法、调查分析法等方法对各参数进行标定，进而测算特征年某高速公路服务区充电桩配置的规模。在兼顾社会和经济效益的前提下，为有序、合理地配置充电桩提供了理论参考。

在气候变化已然成为人类面临的全球性问题的背景下，实现碳达峰、碳中和已经成为当下全球的共识。在2021年全国两会上，我国明确提出“2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的“双碳”发展目标。但是，我国作为一个以煤炭为主、化石能源所占比重较大的发展中人口大国，要在10年内实现碳排放达峰、40年内实现碳中和，任务极其艰巨。就实际情况来看，目前我国的汽车保有量仍然保持快速的增长趋势，未来也将不断增长，这意味着，如果在其他所有条件不变的前提下，我国在交通领域内的碳排放量仍将继续增加。面对控碳减排重任，我国交通领域亟待破局之举。因此，当前的汽车行业已经成为“双碳”目标下控碳减排重要的前沿阵地。迫于严峻的控碳目标，此前我国汽车产业已经提出了2028年先于国家碳减排承诺提前达峰、2035年碳排放总量较峰值下降20%以上的发展目标，如此，汽车行业的减碳任务将比其他行业更加艰巨。在碳达峰、碳中和大背景下，发展新能源汽车是大势所趋。而新能源汽车产业的健康发展势必需要充电桩的续航，因此，加快推进充电桩设施建设，是推动绿色交通持续、稳定、健康发展的必由之路。

作为地面交通基础设施重要组成部分的高速公路，其服务区充电桩的配置既是解决高速公路上新能源车车主里程焦虑的有效方法，更是配合国家整体新能源车配套设施布局的重要举措。因此，本文在综述充电桩行业发展概况的基础上，以某条高速公路为例，对运营期内高速公路服务区充电桩的配置规模进行研究，为实践中各高速公路配置合理数量的充电桩提供参考，极具现实意义。

    高速公路服务区充电桩行业发展概况    

充电桩行业发展历程

伴随着新能源汽车行业的发展，充电桩作为其必备的基础设施，应运而生。自2006年比亚迪在深圳总部建成深圳首个电动汽车充电站至今，我国充电基础设施市场的发展经历了以下几个阶段：

2010年之前的萌芽期 以集中式的充电站建设为主，主要是为了满足相关企业的大规模电动用车，以及满足区域性电动用车的需求。

2011年至2014年的初步发展期 充电桩的市场由国家主导，其主要参与者包括国家电网、南方电网和普天新能源，而且新能源汽车的应用领域主要集中在公共汽车或政府内部用车上，因此在这个阶段每年新增充电桩仅为几千台，市场规模较小，主要是以行业摸索为主。

2015年至2018年的爆发期和调整期 2015年发布的《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）》提出，到2020年，车桩比达到1：1的发展目标，得益于此，大规模的充电桩投资建设局面打开，整个行业进入爆发期，促使2015年和2016年的充电桩保有量增速分别达到743%和248%。由于较为盲目的快速扩张，导致充电桩的建设标准也出现了一系列的问题，随后的2017年和2018年，充电桩建设的增长速度也迅速下降到94%和74%。

目前的新基建时期 2019年，政策补贴由新能源汽车向充电基础设施倾斜，充电桩行业逐渐成熟，一部分相关企业也开始盈利，而行业的发展方向逐步由建设端向质量更高的运营端转移，在市场方面、技术方面、盈利模式方面等逐渐产生变革。2020年3月，充电桩被正式纳入新基建，国家重视程度不断加大，充电桩发展开启了新通道。

近5年充电桩相关政策

充电桩行业发展现状

伴随着新能源汽车行业的发展，我国充电桩的保有量也呈逐年上涨的态势。根据我国汽车工业协会的统计数据，截至2021年末，我国充电桩保有量达到261.7万台，同比增长55.7%。近年来我国充电桩保有量情况如图1所示。

根据我国汽车工业协会的统计数据，近几年，我国私人充电桩数量超过公共类充电桩数量。2021年我国公共类充电桩数量为114.7万台，同比增长42.1%；我国私人充电桩数量为147.0万台，同比增长68.2%。近年来我国公共类充电桩和私人充电桩情况如图2所示。

根据公安部交通管理局的统计数据，2021年，我国新能源汽车保有量达到784万辆，同比增长59.3%。结合充电桩的保有量情况来看，一是车桩比为3：1，车桩比例失衡；二是从2021年的增长情况来看，充电桩的增长率仍然低于新能源车的增长率，如果充电桩的发展态势得不到有效改善，则车桩比将进一步失衡，充电难的问题仍将持续。

而根据笔者及相关团队对新能源汽车车主的调查，用户普遍认为远行焦虑（56%）和充电困难（52%）是制约新能源汽车发展的主要因素。为解决这一根本问题，要迅速有力推进全国充电基础设施建设，而高速公路服务区的充电桩配置是其中重要的一环。

    高速公路服务区充电桩配置规模测算模型    

高速公路服务区的充电桩配置已是大势所趋，但是，配置规模却不是定式。由于高速公路服务区充电桩均由社会资本投资，其配置规模的确定，既要考虑安装充电桩的社会效益，也要考虑企业经济效益。

因此，需要结合各高速公路的实际情况，对其规模进行有序的、合理的配置。鉴于此，笔者结合实践经验，提出了一种针对高速公路服务区充电桩配置规模测算的方法。

研究思路

考虑到充电桩的需求，不仅与我国汽车保有量的发展趋势、新能源汽车保有量的发展趋势相关，也与高速公路交通流量发展趋势、高速公路交通流量中新能源汽车的发展趋势相关。因此，测算的思路有以下三点：

一是采取定性分析和定量分析相结合的方法，预测我国汽车保有量和新能源汽车保有量，进而测算新能源汽车所占比例。

二是根据某条高速公路交通流量的预测结果，结合上述测算的新能源汽车所占比例，以及基于调查分析得到的高速公路上的新能源汽车比例，预测高速公路上新能源汽车的交通流量。

三是根据高速公路上新能源汽车交通流量的预测结果，计算所需的新能源汽车充电桩数量。

测算模型

根据上述研究思路，确定高速公路服务区充电桩配置数量的测算模型如下

Ni为第i年充电桩（该充电桩设置均为一桩两枪）配置的数量，台；

Ti为第i年某高速公路上日均过境交通流量（过境交通流量是指，既不经过该高速公路出口收费站，同时也不经过该高速公路入口收费站的交通流量，一般情况下，只有过境交通流量才有充电需求），辆/日；

αi为某高速公路新能源车的比例；

2Ci为一台充电桩枪日均充电车辆数，辆/（日.台），

其中Ci为单枪日均充电车辆数；

S为某高速公路上服务区的数量；

Ei为第i年我国新能源汽车保有量（辆）；

Vi为第i年我国汽车保有量（辆）；

θ为某高速公路新能源车比例调整系数。

    高速公路服务区充电桩配置规模研究实例    

选取南方地区临近省界的某高速公路为对象。考虑该高速公路的运营期末年为2045年，以及高速公路交通流量的预测情况，研究选取基年为2021年，特征年为2025年、2030年、2035年、2040年和2045年。

我国汽车保有量预测

基于公安部交通管理局2014年至2021年我国汽车保有量数据，建立回归模型如图3所示。

通过上图回归分析，R2的值为0.9994，回归拟合效果好。采用回归模型，预测2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年的我国汽车保有量分别为3.2亿辆、3.9亿辆、5.0亿辆、6.0亿辆、7.1亿辆和8.2亿辆。

我国新能源汽车保有量估算

根据公安部交通管理局的统计数据，我国新能源汽车保有量从2014年的22万辆增长至2021年的784万辆，年均增长率为66.6%。

作为较为新兴的产业，近年来新能源汽车的增长呈爆发式，较难基于新能源汽车历史数据进行定量的分析和预测，因此，采用参考行业相关数据进行定性和定量相结合的估算方法。

根据中国科学院院士、中国新能源汽车百人会副理事长欧阳明高研究团队的计算分析和综合判断，预计2025年，我国新能源汽车保有量会超过3000万辆，2030年大概接近1亿辆，2035年大概接近2亿辆，2040年接近3亿辆。参考该研究成果，并结合我国新能源汽车的历史发展趋势及当前我国新能源汽车仍处于快速发展期的实际，预估我国新能源汽车2022年、“十四五”中后期、“十五五”“十六五”“十七五”“十八五”的年均增长率分别可达55%、40%、25%、15%、10%和5%，即2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年的我国新能源汽车保有量分别为0.12亿辆、0.33亿辆、1.02亿辆、2.05亿辆、3.30亿辆和4.21亿辆。

高速公路新能源汽车比例估算

结合上述我国汽车保有量和我国新能源汽车保有量的预测结果，计算得到2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年的全国新能源汽车比例（新能源汽车保有量/汽车保有量）分别为3.7%、8.6%、20.5%、33.9%、46.3%和51.3%。

从新能源汽车使用的范围来看，其以城市通勤代步为主，中长途交通为辅，而高速公路的交通流量多数为中长途车辆。笔者通过相关调研了解到，某高速公路相邻区域内功能相近的高速公路上的新能源汽车的比例约为0.9%，即某条高速公路上新能源汽车比例约为全国新能源汽车比例的1/4。以此为标准，结合全国新能源汽车比例，根据公式（2）计算得到2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年的某高速公路新能源汽车比例分别为0.9%、2.1%、5.1%、8.5%、11.6%和12.8%。

高速公路日均过境交通流量估算

由于一般情况下，行驶高速公路的汽车能源的补给多在行程出发地或者目的地进行，而高速公路服务区主要承担的是中长途交通的途中能源补给，因此，选择使用高速公路服务区充电桩进行充电的，主要为过境交通流量，即不经过该高速公路出口收费站，且不经过该高速公路入口收费站的交通流量。笔者基于某条高速公路相关的交通流量预测资料，采用专业的方法，分析出2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年的某高速公路日均过境交通流量分别为9069辆/日、13578辆/日、19177辆/日、23769辆/日、27733辆/日和29813辆/日。

高速公路服务区充电桩配置数量估算

考虑新能源汽车的实际使用情况，其行驶在某高速公路途中，只须视需求选择进入一个服务区进行一次充电，因此，本文研究中考虑所有需要充电的新能源汽车平均分布在各服务区进行充电，即均分在该高速公路的9个服务区内进行充电。

针对充电桩的利用率，笔者及相关团队对部分已配置充电桩的某条高速公路进行了调研，结果显示目前单枪日均充电车辆数为 2辆至 3辆。随着新能源汽车使用率的不断提升，高速公路服务区充电桩的利用率还将不断提高，预计2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年该高速公路服务区的单枪日均充电车辆数分别为3辆、4辆、5辆、7辆、8辆和9辆。

基于上述分析结论，运用公式（1）进行计算，最终得到某高速公路2022年、2025年、2030年、2035年、2040年和2045年的单个服务区的充电桩配置数量分别为2台、4台、11台、16台、22台和24台。由于高速公路服务区是两侧对等布置，因此实际操作中应按均分后进一取整数量配置在高速公路的两侧服务区。

    高速公路服务区配置充电桩尚需注意的问题    

高速公路服务区充电桩的配置规模在实践中还需要注意以下几个问题。

一是本文研究考虑的是新能源汽车平均分布在各服务区进行充电，实际中可能存在分布不均的情况，充电管理方可通过各种渠道及时进行信息发布，以辅助均衡各服务区的充电需求。

二是本文研究以高速公路日均交通流量为估算基础，考虑的是绝大多数正常情况下的全年平均水平，未涵盖法定节假日的特殊情况，实践中，可通过提高管理水平、提升充电桩利用效率等方法来解决法定节假日的特殊需求。

高速公路服务区配置充电桩是促进全国充电基础    设施建设的重要组成部分，高速公路充电桩兼有社会效益和企业经济效益，理应合理控制规模。本文研究基于数据收集和充分调研，提出了针对高速公路服务区充电桩配置规模测算的方法，以及实践中需要注意的事项，可为投资方提供参考，进而配合解决国家整体的充电桩需求问题。