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在电动汽车（EV）蓬勃发展之际，充电焦虑制约其普及。研究人员针对美国电动汽车充电站覆盖问题开展研究，发现目前覆盖率低，若指定高速公路设快充站，94% 的县能达 75% 及以上覆盖率，但部分农村地区仍存缺口。这为政策制定提供依据。
随着全球对环保的重视和技术的进步，轻型电动汽车（EVs）在市场上迅速扩张。与传统的内燃机汽车相比，它就像是环保路上的 “急先锋”，能大幅降低尾气排放，为改善空气质量贡献力量。然而，电动汽车的推广却遭遇了 “拦路虎”—— 充电基础设施的不足。“充电焦虑” 这一概念应运而生，它涵盖了充电基础设施在覆盖范围（gaps in coverage）、密度（queuing）和可靠性（out of service）等方面的问题 。在美国，尽管公共电动汽车充电站数量不断增加，已有 60,000 个公开可用或规划中的二级（Level 2）和直流（DC）快速充电站，但城市与农村地区充电站分布的合理性仍缺乏研究。而且，即便理论上能长途驾驶电动汽车，实际过程中也可能面临诸多不便，比如需要绕路找充电站、排队等待充电、规划路线避开充电站间隔过大的区域，甚至可能遇到充电站无法使用的情况。这不仅影响了消费者的使用体验，还对电动汽车的普及形成了阻碍。
为了解决这些问题，来自卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）、美国国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory）等机构的研究人员展开了深入研究。他们致力于评估美国各县电动汽车充电站的连续覆盖情况，以及指定高速公路设置快速充电站后覆盖率的变化，相关研究成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员主要运用了地理空间高速公路数据与公共电动汽车充电站位置数据相结合的方法。他们利用广度优先搜索函数（breadth - first search function），在道路网络中寻找充电站，并沿着连接的道路段持续搜索，以此计算从每个起始县出发，500 英里范围内连续可到达公共充电站的高速公路（按交通流量加权）百分比，从而得出连续覆盖指标（consecutive coverage metric）。
研究结果如下：
- 连续覆盖指标评估：研究人员开发了一种连续覆盖指标，通过广度优先搜索算法，结合地理空间高速公路数据和公共电动汽车充电站位置数据，计算出从每个县出发，500 英里范围内连续可到达公共充电站的高速公路（按交通流量加权）百分比，以此评估长途旅行时电动汽车充电站的覆盖情况。
- 当前覆盖情况（2023 年）：在 2023 年，考虑二级和直流快速充电站的情况下，美国部分地区的最低可行覆盖率（Minimum Viable Coverage）较高，如加利福尼亚州、内华达州和新英格兰地区，这些地区平均连续覆盖率超过 80% ；而从路易斯安那州向北到蒙大拿州的部分州，连续覆盖率则低于 25%。若仅考虑直流快速充电站，除加利福尼亚州（79%）、内华达州（71%）、罗德岛（39%）和华盛顿州（49%）外，其他州的覆盖率大多在 30% 及以下。从县级层面看，西海岸、新英格兰和南佛罗里达的最低可行覆盖率较高（大于 75%），大多数主要城市覆盖率至少在 30% - 50%，而农村地区覆盖率明显较低（通常低于 20%）。快速充电器的县级连续覆盖率除加利福尼亚州、内华达州、华盛顿州以及纽约市和波士顿周边部分地区（约 30%）外，大多低于 25%。
- AFCs 达到 NEVI 合规后的覆盖情况：当所有指定的替代燃料走廊（AFCs）达到国家电动汽车基础设施（NEVI）合规状态（即每 50 英里或更短距离设有至少四个通用插头直流快速充电器）时，美国各县的直流快速充电器覆盖率大幅提升。97% 的县快速充电器连续覆盖率超过 50%（2023 年仅为 5%），但大平原地区（从得克萨斯州到北达科他州）的一些农村县，由于距离最近的 AFC 或快速充电器超过 50 英里，其快速充电器连续覆盖率仍低于 20% 。
研究结论和讨论部分指出，要使 94% 的美国县实现 75% 以上的连续覆盖率（考虑 500 英里范围内的所有道路），AFCs 需要 1900 个符合 NEVI 标准的充电站；若要实现全国高速公路系统（NHS）道路的全面覆盖，还需在农村地区额外建设 4500 个充电站。这表明 AFCs 虽然能帮助连接大部分农村县，但仍无法实现所有农村县的全面覆盖。此外，如果特斯拉充电网络能普遍接入，可减少 500 个快速充电站的需求，节省 1.66 亿至 3.32 亿美元的 NEVI 计划资金。不过，研究也存在局限性，如未考虑充电站的可靠性，且可能未涵盖最新投资。未来研究可利用电动汽车采用模型，如 NREL 的 TEMPO 模型，进一步拓展连续覆盖指标，研究其对电动汽车采用和生命周期排放的影响。同时，研究还发现货运车辆的充电站接入滞后于轻型车辆，且县级快速充电覆盖率与家庭收入中位数相关，未来应关注长途充电站接入对电动汽车普及的公平性影响。
这项研究为政策制定提供了重要参考。通过评估 AFCs 达到 NEVI 合规状态对连续覆盖率的影响，政策制定者可以更清晰地了解不同地区的需求，合理规划资源分配，加强政府间合作，优化基础设施建设。同时，也有助于提高对农村地区基础设施建设的重视，推动电动汽车行业更均衡、更可持续地发展。
