快速扩张加剧全国高速公路电动汽车基础设施的潮汐效应与时空错配：基于1.02亿条充电记录的实证研究

《Journal of Transport Geography》：Rapid expansion amplifies the tidal effect and spatiotemporal mismatch in nationwide highway EV infrastructure: Evidence from 102 million charging records

　　

摘要

政策驱动的基建建设在16个月内使中国高速公路电动汽车（EV）充电网络的站点数量增加了41.6%，其主要动因是缓解节假日拥堵。本研究分析了1.02亿笔充电交易，探讨这种扩张是缓解还是加剧了节假日与工作日的利用不平衡现象，即所谓"潮汐效应"。该网络呈现的节假日与工作日利用比（HWR）中位数为2.98，工作日利用率低至4.9%。扩张非但未能解决这一失衡，反而似乎加剧了它：靠近低活跃度现有站点的新型充电站与相邻站点HWR增加0.53相关（在多重检验校正后具有提示性证据），而永久性容量升级使节假日订单增加159%，却令工作日利用率下降36%。反事实模拟显示，临时部署可将HWR从3.93降至1.82，同时将工作日利用率提升至24.0%。随机森林分类器达到了0.902的曲线下面积（AUC），其中工作日利用率是最主要的预测因子，SHAP分析则揭示了特征效应在胡焕庸线两侧存在空间非平稳性。这些发现表明，应将与本地需求条件匹配的部署策略与全面永久性扩张一并评估。

引言

电动汽车的快速普及正在重塑全球的交通运输体系。在中国，2024年电动汽车销量达1287万辆，占新乘用车销量的40.9%，累计电动汽车保有量现已超过3000万辆。电动化的增长推动了对充电基础设施的需求，尤其是在城际高速公路上，长途旅行者依赖途中快充来完成行程。与城市充电不同——城市充电分布于住宅、工作场所和商业地点，具有相对可预测的日常模式（Chakraborty等人，2019年；M?rtz等人，2022年）——高速公路充电集中在嵌入线性走廊的服务区，当站点拥堵时司机几乎没有替代选择。高速公路快充网络的影响不仅限于单次行程的完成：宏观经济学证据表明，其扩张对电动汽车普及产生了跨区域溢出效应（Qian等人，2024年）。这些发现表明，高速公路充电服务既与旅行者体验相关，也与更广泛的电动化动态相关。

然而，高速公路充电站的运行环境与城市同类站点有着根本差异。中国法定假期将数亿长途出行集中在少数高峰时段，尤其是春节和国庆节假期，期间途中充电需求激增数倍，高速公路服务区形成数小时的排队。而在普通工作日，同样走廊上的客运流量极小，站点回归近乎闲置状态。我们将这种显著的时间不对称性称为潮汐效应。尽管城市充电的时间变化已受到关注，包括工作日与周末负荷特征显著不同的证据（Jiang等人，2024年）和季节性需求波动（Jonas和Macht，2024年），但高速公路场景在大规模真实运营数据层面基本未被考察。

应对节假日拥堵的现有政策回应是快速且持续的容量扩张。2022年跨部门行动计划要求2022年底前在所有高速公路服务区实现基础充电服务，并在2025年前继续加密（交通运输部与国家能源局与国网公司与南方电网，2022年），2023年国务院指导文件进一步将充电基础设施提升为能源转型的战略优先事项（中国国务院办公厅，2023年）。这些指令因运营商之间的商业竞争而进一步强化，受先发优势的激励，运营商争抢服务区特许经营权，不顾全年需求而安装设备。政策指令与市场动态共同推动了中国高速公路充电网络在16个月观测期内迅速扩张，到2024年底高速公路服务区覆盖率已达97%。

然而，大部分扩张是永久性的：为缓解节假日排队而安装的充电器全年保持原状，在约250个工作日高速公路流量仅为节假日峰值的一小部分时，造成了产能过剩。如果装机容量增长快于基准需求，网络整体利用率将持续下降，而充电设备的有限使用寿命意味着今天部署的充电器可能在基准需求增长吸收过剩产能之前就出现老化，引发搁浅投资的担忧（Funke等人，2019年）。如第2节所述，现有的绩效指标和扩张规划框架均未针对这一时间维度进行设计，留下了一个核心未解问题：中国高速公路充电网络的快速扩张在多大程度上加剧了站点利用的时间失衡，以及什么样的部署策略能够兼顾节假日服务质量与全年运营效率？

本研究通过分析中国全国高速公路网络16个月（2024年11月至2026年3月）记录的超过1.02亿笔个体充电交易来填补这一证据缺口。这一时间窗口跨越了两次春节周期和一次国庆假期，提供了将季节效应与长期趋势区分开来的时间深度。我们的贡献如下：

• (1)
  高速公路充电潮汐效应的实证量化。本研究基于1.02亿笔充电交易，刻画了中国高速公路充电网络的节假日与工作日利用失衡（中位HWR = 2.98，工作日利用率低至4.9%）。分析表明，潮汐效应更多地与结构性工作日需求不足相关，而非节假日容量短缺，从而将分析焦点从空间覆盖缺口转向时间供需错配。
• (2)
  新站部署与永久性扩张对利用失衡差异化影响的准实验证据。通过事件研究和双重春节自然实验，本研究分别识别了新站开通的溢出效应和永久性容量扩张的因果效应。新站显示出在低活跃邻近区域放大利用失衡的提示性证据（HWR +0.53），而永久性扩张使工作日利用率下降36%，HWR上升26%。反事实模拟表明，仅针对节假日的临时部署可将HWR从3.93降至1.82，同时将工作日利用率提升至24.0%。
• (3)
  具有区域敏感特征诊断的预测筛选方法。本研究开发了容量瓶颈筛选模型（AUC = 0.902），揭示了工作日利用率而非节假日峰值是预测未来容量压力最具指示性的指标。基于SHAP的胡焕庸线空间分解进一步揭示了特征效应的显著非平稳性，节假日利用率在西部省份的影响力是东部的1.47倍，而HWR在东部的影响力高出21%。该方法识别了面临未来容量约束的站点及其空间分布模式，为区域差异化部署策略提供了量化证据。

章节摘要

电动汽车充电需求的时空动态

理解电动汽车充电需求的时空模式可为基础设施规划提供指导。早期研究从个体层面考察充电行为，主要通过陈述偏好调查和揭示偏好问卷，确定了城市通勤者的关键决策因素，如充电成本、工作场所基础设施可用性和车辆续航里程（Chakraborty等人，2019年），以及长途旅行者对路线偏离和剩余

数据与研究区域

研究区域涵盖中国整个国家高速公路网络，截至2025年底超过18万公里，覆盖全部31个内地省份、自治区和直辖市。中国高速公路系统采用分级编码方案，国家级路线以"G"为前缀（如北京—上海高速公路为G2），省级路线以"S"为前缀。该网络连接了所有主要城市群，其中覆盖最密集的区域在

方法论

本研究采用多阶段分析框架，考察网络扩张如何影响高速公路充电站节假日与工作日利用平衡。分析分为三个阶段，前置一个数据预处理阶段，将原始交易记录转化为分析数据集并识别网络扩张事件（第4.1节）。首先，我们定义站点级利用率指标和HWR，以量化网络中潮汐效应的幅度（第4.2节

网络中的工作日低利用率

利用第4.2节定义的HWR指标，图3(a)绘制了30个省份6658个站点的站点级HWR分布。全网中位HWR为2.98（Q1–Q3：2.22–4.00），表明典型站点的节假日利用率约为工作日的三倍。这一模式在主要出行节假日中保持一致：中位HWR范围从2.67（2025年春节）到3.24（2025年国庆），2025年劳动节为2.87，2026年春节为2.88。较短的法定

讨论

实证结果表明，中国高速公路充电网络面临的主要挑战不是空间错配或总体容量短缺，而是供需周期之间的时间错配。第5.1节记录的潮汐效应挑战了文献中普遍的分析框架，后者隐含地将充电基础设施绩效主要视为空间现象（Zhao等人，2024年；Gao等人，2025年）。城市电网中观察到的季节性"电动汽车鸭形曲线"（

结论

本研究分析了跨越中国全国高速公路充电网络16个月的超过1.02亿笔充电交易，报告了四项主要发现。第一，网络中位HWR为2.98，最高HWR四分位的工作日利用率降至4.9%，表明观察到的失衡主要与工作日低利用率相关，而非节假日容量不足。第二，新站部署显示出异质溢出

CRediT作者贡献声明

赵骐健：撰写—原稿、方法论、数据整理、概念化。袁建：可视化、形式化分析。于清：撰写—审阅与编辑、监督、资金获取。张昊然：撰写—审阅与编辑、监督。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究获得国家自然科学基金（批准号：42501360和52502376）资助。

赵骐健|袁建|于清|张昊然

粤港澳大湾区国土环境监测广东省重点实验室 & 城市信息学广东省重点实验室 & 深圳空间智能感知与服务重点实验室，深圳大学建筑与城市规划学院，中国深圳 518060