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【专报】上海典型农村区域新能源汽车推广及使用情况分析

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【专报】上海典型农村区域新能源汽车推广及使用情况分析

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日期:
2023/11/24
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自2020年我国首轮新能源汽车下乡活动开展以来,已经过去了三年。农村区域新能源汽车数量变化如何?其使用又有什么特征?结合新能源汽车大数据,本文分析了2020年7月至2023年7月之间,上海典型农村区域的新能源汽车推广情况、出行和充电行为特征,以及新能源汽车使用对农村电网造成的影响。

 

一、推广情况

 

相比上海的整体情况,农村区域的新能源汽车推广起步较晚,但在2022年之后保持高速增长。

 

1、上海新能源乘用车推广情况

 

截至2020年底,上海新能源乘用车累计推广(保有量)39万辆,到2023年7月底累计推广量达113万辆,年均增长率43%。其中,纯电动(BEV)乘用车累计推广量已达66.4万,是2020年的4.6倍,占累计推广量(113万辆)比例约为59%。

 

 


图1 上海新能源乘用车累计推广(保有量)情况(单位:万辆)

 

2、上海农村[1]区域新能源汽车用户[2]情况

 

2020年到2023年,上海农村新能源汽车用户总量从1.4万到6.3万,年均增长率约63%。其中,BEV用户从0.5万辆增加到3.8万辆,增长约7.6倍;纯电动用户比例从33%增加到62%。

 

 


图2 农村区域新能源汽车用户情况(单位:辆)

 

2020年、2021年,农村新能源汽车用户中TOP车型以插电(PHEV)为主,品牌主要为荣威、比亚迪。2022年、2023年TOP车型中纯电车型(BEV)上升较快,特斯拉为TOP1品牌。

 

 


图3 农村区域新能源汽车用户TOP5车型情况(单位:辆;蓝色:PHEV、绿色:BEV)

 

二、用户使用[3]情况

 

1. 农村区域新能源汽车用户出行情况

 

农村区域的新能源汽车用户出行变化不大,出行地点以所在行政区为主。

 

日均里程

 

日均里程表示车辆每天平均出行里程数,即累计出行里程与累计出行天数的比值。2020年-2023年,车辆日均里程平均值分别为90.9km、90.3km、87.9km、88.2km。分布来看,日均出行里程主要集中在40-80公里区间,2020-2023年稍显增长。

 

 


图4 农村区域新能源汽车用户日均里程分布情况

 

出区域比例

 

将车辆每次出行目的地与车辆固定停留地进行关联,可以把每次出行目的地分为同区(行政区)出行、外区(跨区)出行以及外地出行,每年度各部分出行比例差异不大,主要集中在同区出行,占总出行比例约83%,其中同镇出行和不同镇出行分别约各占同区出行比例一半;外区出行占总出行比例约15%,外地出行占总出行比例约2%。

 

 


图5 农村区域新能源汽车用户单次出行区域分布情况

 

将跨区出行OD关联来看,即车辆每次外区出行目的地与车辆固定停留地进行关联,可以得到车辆单次出行跨区域流向情况。下图为每年跨区出行TOP5区域情况,跨区出行的起始区域TOP5基本集中在奉贤区、浦东新区、青浦区、宝山区、松江区,跨区出行的目的地区域主要为浦东新区、闵行区、徐汇区、奉贤区、宝山区等。

 

 


图6 农村区域新能源汽车用户单次出行流向情况

 

2. 农村区域新能源汽车用户充电情况

 

PHEV在固定充电条件、充电次数方面均保持了稳定。而BEV在活动范围和充电地点变化不大的前提下,则呈现出减少对固定充电条件的依赖的趋势,同时农村区域快充[4]的功率在逐年提升。

 

农村区域用户固定充电条件的变化情况

 

从用户的固定慢充[5]条件来看,尽管用户数量持续增加,但PHEV用户在农村区域慢充条件情况保持变化不大,从2020年的64%变为2023年的67%,而BEV用户则出现了拥有固定慢充条件用户占比先上升后下降的情况。从2020年的62%上升到2021年的64%,再持续下降到2023年的60%。这表明在2021年之后,新增的BEV用户对固定慢充的依赖程度出现下降。

 

 


图7 农村区域新能源汽车用户固定慢充条件情况

 

农村区域用户单月份单车平均充电次数情况

 

以每年的7月来看,BEV用户月充电次数缓慢下降,从2020年的18.44次下降到2023年的16.01次。PHEV用户则保持基本稳定,从2020年的18.99次变化为2023年的18.97次。
 

 


图8 农村区域新能源汽车用户单月充电次数均值

 

农村区域有固定慢充条件用户,其单月份单车固定慢充充电次数均值情况

 

在农村有固定慢充条件的用户中,BEV和PHEV在农村固定慢充次数有较大差别。PHEV用户月均固定慢充平均次数从2020年的17.16次变化为2023年的17.34次,较为稳定。而BEV用户月均固定慢充平均次数则从2020年的13.18次变为2023年的10.98次,有一个明显的下降趋势。

 

 


图9 农村区域新能源汽车用户单月充电次数均值

 

农村区域BEV新能源汽车用户单次充电地点分布情况

 

从充电地点的角度看,BEV充电可以细分到以下几个类别:农村区域的同镇固定点和同镇非固定点,属于相同行政区,但不是固定停留地所在农村乡镇的同区不同镇地区,上海其他的行政区,以及上海以外的外地。从2020年到2023年,同镇充电(包括同镇固定点和同镇非固定点)的比例基本维持在50%左右,其中同镇非固定点的比例持续上升,从2020年的3%变为2023年的7%。同区不同镇的充电次数占比也有一定程度的上升,从2020年的27%变为2023年的31%。同区充电(包括同镇固定点、同镇非固定点以及同区不同镇)的比例从2020年的78%变成了2023年的82%,基本保持在80%左右,这与出行行为中,同区占比83%相互匹配。

 

 


图10 农村区域BEV新能源汽车用户单次充电地点分布情况

 

农村区域BEV新能源汽车用户单次充电功率及地点分布情况

 

从充电功率的角度看,无论是在农村区域,还是在同一行政区的其他地区,BEV用户的充电都呈现出快充(指单次充电最大瞬时功率高于11kW的充电)比例增加的情况。BEV在农村区域的快充(即同镇快充),次数占比从2020年的2%变为2023年的6%。而在同区不同镇,快充从2020年的13%变化为2023年的17%。同时,BEV用户同镇慢充的比例逐年下降,从2020年的50%降低为2023年的43%,这和在农村地区有固定慢充条件的BEV用户占比在2021年后出现了下降的趋势是一致的。这反映出,BEV用户可以在一定程度上摆脱对农村地区的固定慢充桩的依赖,而使用农村地区或同区其他区域的快充桩设施满足充电需求。

 

 


图11 农村区域BEV新能源汽车用户单次充电功率分布情况

 

农村区域BEV新能源汽车用户在农村区域单次快充功率分布情况

 

在农村区域的快充(即图11所示的同镇快充)作为农村充电的一部分,使用占比逐年升高,其功率发展情况可以反映出农村区域充电设施的升级。2020年,62%的快充峰值功率区间在11-22kW,到了2021年,69%的快充峰值功率区间达到了22-50kW, 同时有16%的快充峰值功率达到了50-80kW,2022年和2023年中,50-80kW的快充成为了主流,占比分别达到了67%和61%,更高充电功率的80-120kW快充占比迅速上升,并在2023年占比达到了10%。峰值120kW以上的快充开始出现,但暂未普及。

 

 


图12 农村区域BEV新能源汽车用户单次充电功率分布情况

 

三、农村区域基于新能源汽车充电电量[6]及功率负荷[7]情况

 

从区域的角度来看,2020-2023年之间,随着农村新能源汽车数量增加,农村区域的充电量和充电负荷均有显著增加,负荷的峰值出现在夜间。

 

1.  新能源汽车充电电量

 

从充电量的角度看,从2020年的173万千万时到2023年的1124万千瓦时,变化了6.5倍,其中BEV用户充电量从2020年的82万千瓦时到2023年的851万千瓦时,变化了10倍;而PHEV用户充电量则从2020年的90万千瓦时,到2023年的273万千瓦时,变化了3倍。BEV和PHEV充电量的变化也伴随着车辆数的结构性变化,从2020年BEV和PHEV充电量基本平分,变成了2023年BEV充电量3倍于PHEV。

 

 


图13 农村区域新能源汽车充电量情况

 

2. 充电峰值功率

 

充电峰值功率的变化

 

通过比较每年7月8日至7月14日期间的峰值功率及峰值功率时刻的充电车辆数,可以看出新能源汽车充电这一行为对电网产生的负荷变化趋势。整体来看,从2020到2023年,峰值功率充电车辆数从2150辆增加到10562辆,变化了5倍,而负荷则从10183kW增加到59131kW,变化了近6倍,一方面,峰值负荷时的新能源汽车充电车辆数增长迅猛,另一方面,更高的负荷增速反映了充电基础设施的性能有了一定提升。

 

 


图14 农村区域新能源汽车充电峰值负荷情况

 

充电负荷峰值最高的五个乡镇

 

最大充电负荷最高的五个农村乡镇为:奉贤区金汇镇、浦东新区宣桥镇、浦东新区合庆镇、浦东新区新场镇以及浦东新区大团镇。如下图所示,其峰值充电负荷及峰值负荷充电车辆数的趋势和整体趋势类似,但在局部地区,新能源汽车充电行为对电网负荷造成的压力变化更大。奉贤区金汇镇在2020年到2023年之间,峰值充电车辆数从175辆增加到1494辆,变化了8.5倍,峰值功率从660kW增加到7666kW,变化了11倍。其他乡镇的峰值充电车辆数变化在3-6倍,峰值功率变化在5-10倍。不同乡镇的峰值负荷均发生在夜间0点左右,这反映出在主要的农村区域充电行为的相似性,因此新能源汽车充电对电网的负荷压力也是几乎集中在同一时刻的。
 

 


图15 农村区域Top5乡镇新能源汽车充电峰值负荷情况

 

2023年典型日全天的负荷情况

 

以农村区域作为整体,2023年典型日(2023.07.13)的负荷曲线如下:

 

 


图16 农村区域新能源汽车典型日充电负荷情况

 

可以看出,农村区域充电呈现了典型的居住区域的特征,即夜间充电达到负荷峰值,后半夜随着充电结束负荷逐渐下降,而白天的充电行为则较少,且整体充电功率以慢充为主。

 

附录:
[1] 农村区域定义:以上海市城市总体规划 (2017-2035年)4-14部分中,上海市域城镇圈规划图中定义的一般镇为基础,同时去除距离中心城区较近的乡镇级别的行政区域,共计42个镇,包括:
崇明区除城桥镇、陈家镇及长兴岛外的所有区域
宝山区罗泾镇
嘉定区华亭镇、外冈镇
青浦区白鹤镇、重固镇、金泽镇、练塘镇
松江区小昆山镇、石湖荡镇、新浜镇、泖港镇、叶榭镇
金山区张堰镇、吕巷镇、廊下镇
奉贤区庄行镇、柘林镇、青村镇、金汇镇
浦东新区四团镇、大团镇、老港镇、宣桥镇、新场镇、合庆镇
如下图粉色区域所示:

 

 


图17 农村区域范围

 

[2] 农村用户定义指农村有固定停留点车辆,分析对象车辆:在上述农村区域内,有固定停留点的沪牌新能源汽车。
[3] 车辆使用的时间为2020-2023年每年7月,车辆使用分析时间段:我国首轮新能源汽车下乡活动开展自2020年7月,因此选取2020年7月、2021年7月、2022年7月、2023年7月这四个时间可比的自然月
[4] 指单次充电峰值功率在11kW以上的充电,区域负荷分析时间段:由于充电行为具有周期性,在上述农村区域内,选取每年7月8日至7月14日作为完整的一周,在此基础上分析峰值功率及峰值功率时刻的充电车辆数。
[5] 固定慢充条件指有固定位置的11kW功率以下的充电桩
[6] 充电量为每年7月在农村地区充电量总和
[7] 关于负荷计算的条件,详见附录编制说明部分

 

 

文字、 图片 | 马家骅、张文杰
编辑 | 朱震霆

 

 

 

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