安科瑞 陳聰

摘要：全球能源日益短缺背景下，石油、天然氣等不*再生資源的持續消耗，促使新能源汽車(chē)領(lǐng)域快速發(fā)展，并逐漸成為我國重點(diǎn)扶持的新興產(chǎn)業(yè)。充電樁作為新能源汽車(chē)重要基礎設施，其便捷性、合理性以及多元性是推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)持續發(fā)展的關(guān)鍵所在。采用隨機問(wèn)卷調查法，有效問(wèn)卷300份，通過(guò)調查分析發(fā)現，調查地區充電樁存在車(chē)主充電難、充電樁分布不均、充電車(chē)位占用率較高等問(wèn)題，提出整合資源、合理布局充電設施等策略，旨在優(yōu)化充電樁空間布局的同時(shí)，促進(jìn)新能源領(lǐng)域快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē)；充電樁；持續發(fā)展；整合資源；空間優(yōu)化布局

0引言

為降低環(huán)境污染、減少能源消耗，世界各國都相繼開(kāi)始研發(fā)新能源汽車(chē)，新能源汽車(chē)的興起已成為不可阻擋的趨勢.充電樁作為新能源汽車(chē)重要配套設置，已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期.截至2023年11月，中國充電聯(lián)盟成員單位總計上報公共充電樁262.6萬(wàn)臺，其中直流充電樁114.08萬(wàn)臺、交流充電樁147.7萬(wàn)臺.圖1為2018-2023年中國公共充電樁保有量趨勢圖.但隨著(zhù)充電基礎設施的飛速發(fā)展，充電樁與新能源汽車(chē)匹配度較低、充電體驗較差、充電較為困難等因素，成為影響新能源汽車(chē)領(lǐng)域發(fā)展與創(chuàng )新的關(guān)鍵因素.在此背景下，針對新能源汽車(chē)充電樁進(jìn)行空間布局與優(yōu)化具有重要意義.本文以張家口市為例對新能源汽車(chē)充電樁空間布局優(yōu)化進(jìn)行分析與研究，為全社會(huì )新能源汽車(chē)充電設施的空間布局決策提供相應參考.

圖12018—2023年中國公共充電樁保有量趨勢圖

1新能源汽車(chē)

新能源汽車(chē)是指使用新能源作為動(dòng)力的汽車(chē)，主要包括電動(dòng)汽車(chē)和氫燃料電池汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē).

1.1*排放

與傳統燃油汽車(chē)相比，新能源汽車(chē)不會(huì )產(chǎn)生尾氣排放，減少對環(huán)境的污染.尤其是電動(dòng)汽車(chē)，*全依靠電池儲存能源，不需要燃燒化石燃料，實(shí)現*排放.這對改善空氣質(zhì)量、減少大氣污染具有重要意義。

1.2節能

統燃油汽車(chē)燃燒石油等化石燃料產(chǎn)生能量，但同時(shí)也會(huì )有能量損耗.而新能源汽車(chē)主要依靠電池或氫燃料電池儲存和利用能量，能夠更加高效地利用能源，提高能源利用率.這既有助于減少對有限石油等化石能源的依賴(lài)，又能夠節約能源資源，符合可持續發(fā)展的理念。

2新能源汽車(chē)充電樁空間布局優(yōu)化研究背景

2.1充電樁數量和分布

充電樁的數量應該滿(mǎn)足用戶(hù)需求，同時(shí)也要考慮到充電樁的投資和運營(yíng)成本.充電樁的分布應該考慮到用戶(hù)的出行需求和充電樁的可用性，以便用戶(hù)在需要充電時(shí)能夠方便地找到充電樁.圖2為張家口市橋東區國家電網(wǎng)充電站。

圖2張家口市橋東區國家電網(wǎng)充電站

2.2充電樁供電能力與供電網(wǎng)絡(luò )可靠性

新能源汽車(chē)充電樁的供電能力是指充電樁可以提供的電力大小，供電能力越大，充電速度越快.充電樁的供電能力需要根據用戶(hù)需求和電網(wǎng)容量來(lái)確定.充電樁供電網(wǎng)絡(luò )可靠性是指充電樁能夠持續供電的能力，供電網(wǎng)絡(luò )可靠性需要考慮到電網(wǎng)的穩定性和充電設備的可靠性.

2.3充電樁的建設運營(yíng)與管理

充電樁的建設不僅需要考慮到土地利用和環(huán)境影響等因素，還需要滿(mǎn)足相關(guān)的規范和標準.充電樁的運營(yíng)管理需要考慮到充電樁設備維護成本、客戶(hù)服務(wù)及時(shí)性以及用戶(hù)的充電行為與支付方式等因素.
3新能源汽車(chē)充電樁空間布局優(yōu)化實(shí)例分析

3.1充電樁使用滿(mǎn)意度調查

以張家口市公共充電樁空間布局優(yōu)化為例，基于該地區新能源汽車(chē)用戶(hù)實(shí)際需求，分析其公共充電樁布局的合理性.本次調查研究主要采用問(wèn)卷調查方法，以新能源汽車(chē)用戶(hù)角度出發(fā)，探索出滿(mǎn)足用戶(hù)實(shí)際需求充電樁布局.該調查隨機抽取張家口市不同地區新能源汽車(chē)，問(wèn)卷采用匿名制單選題形式，主要包括用戶(hù)充電習慣及滿(mǎn)意度兩個(gè)方面，其中滿(mǎn)意度具體問(wèn)題采用國內外常用的Liker五點(diǎn)計分法，分為“非常不同意、不同意、不確定、同意、非常同意”5個(gè)選項，分別對應1～5分，分數越高，滿(mǎn)意度越高.經(jīng)預調研信度效度合格后發(fā)放，共收回300份，有效300份.調查時(shí)間為2023年7月1日至8月25日.

3.1.1新能源車(chē)主選擇充電時(shí)間

通過(guò)對下圖3進(jìn)行分析發(fā)現，車(chē)主日常使用新能源汽車(chē)時(shí)間，與充電樁布局有一定聯(lián)系，在充電時(shí)間較為集中時(shí)，用戶(hù)充電需求較大，一般在下午6點(diǎn)以后對新能源汽車(chē)進(jìn)行充電大約有143人，占比為47.7%;選擇在下午1點(diǎn)至6點(diǎn)充電大約有90人，占比為30%,選擇在上午時(shí)段進(jìn)行充電的人員只有67人，占比為22.3%.說(shuō)明新能源車(chē)主在選擇公共充電樁時(shí)間上具有一定規律性.基于此，在優(yōu)化設計充電樁布局時(shí)，當充電需求與電網(wǎng)可接入容量成為主要矛盾時(shí)，電網(wǎng)可不必一刀切拒絕充電樁接入，而是可安排充電樁接入后暫時(shí)綜合考慮車(chē)主需求及電網(wǎng)容量科學(xué)合理安排分時(shí)段服務(wù)，待電網(wǎng)容量提升后可安排全時(shí)段服務(wù).

圖3新能源車(chē)主充電時(shí)間對比分析圖

3.1.2充電位置

新能源汽車(chē)車(chē)主習慣性選擇在哪進(jìn)行充電，在很大程度上影響著(zhù)充電樁的布局.通過(guò)本次調查研究發(fā)現，選擇小區附近進(jìn)行充電人數占比為45%,選擇商場(chǎng)周邊充電為30%,公司附近充電為25%,圖4為新能源車(chē)主選擇充電樁位置對比分析圖.

圖4新能源車(chē)主選擇充電樁位置對比分析圖

通過(guò)對圖4進(jìn)行分析，以車(chē)主的實(shí)際活動(dòng)范圍為基礎，在布局公共充電樁時(shí)，首先應更傾向于在小區地段建設，并根據實(shí)際情況考慮商場(chǎng)和公司單位附近的充電樁布局，以便提升充電樁布局合理性與可行性.圖5為張家口市某商場(chǎng)附近充電樁.

圖5張家口市某商場(chǎng)附近充電樁

3.1.3充電體驗滿(mǎn)意度

通過(guò)對圖6進(jìn)行分析研究發(fā)現，調查對象對現有公共充電樁滿(mǎn)意占比為57.6%,一般為7.6%,不滿(mǎn)意為34.8%,因此針對現有充電樁布局優(yōu)化尚存在較大進(jìn)步空間.相關(guān)參與方可從服務(wù)、產(chǎn)品質(zhì)量、操作流程、收費等多方面進(jìn)行優(yōu)化以及改進(jìn)，從根本上提升新能源車(chē)主對充電樁滿(mǎn)意度.

圖6新能源車(chē)主對充電樁滿(mǎn)意度

3.1.4充電體驗滿(mǎn)意度指標分析

問(wèn)卷共有11個(gè)問(wèn)題針對充電樁用戶(hù)具體體驗進(jìn)行提問(wèn)，具體數據分析如表1所示：

11項指標中，用戶(hù)對充電速度、充電樁分布與數量、充電樁的故障、周?chē)h(huán)境，表現為中立態(tài)度(3分),車(chē)樁匹配度、排隊時(shí)長(cháng)較為滿(mǎn)意(>3分),車(chē)位被占、操作流程與APP收費等(<3分)不滿(mǎn)意，急需改善.

3.2新能源汽車(chē)充電樁布局優(yōu)化探析

以張家口市新能源汽車(chē)充電樁為例，以調查對象相關(guān)意見(jiàn)為切入點(diǎn)，提出具有合理性的充電樁布局建議，促進(jìn)充電樁快速發(fā)展，解決車(chē)主充電難、充電樁分布不均、充電車(chē)位占用率較高等問(wèn)題，以構建充電樁設施管理體系.

3.2.1科學(xué)合理布局充電設施

在規劃充電設施階段，為確保規劃布局的合理性以及多元性，應整合多方資源，并以政府有關(guān)部門(mén)進(jìn)行指導，加強導向指引作用.調查發(fā)現，老舊小區存在無(wú)法安裝充電樁問(wèn)題，對周邊充電設施需求量比較大；公司單位需求量大，安裝率卻不高等諸多問(wèn)題.從評估階段、布局階段以及監管階段，城市規劃應將充電樁布局規劃納入到城鄉發(fā)展戰略規劃中，以便將交通道路、電網(wǎng)進(jìn)行結合，編制專(zhuān)項規劃，科學(xué)合理布局充電設施.

針對急需解決的車(chē)位被占問(wèn)題，充電樁停車(chē)位應設置自動(dòng)識別聯(lián)網(wǎng)地鎖，并與充電樁相感應，一旦用戶(hù)掃碼啟動(dòng)汽車(chē)預充電服務(wù)時(shí)，地鎖自動(dòng)打開(kāi)，充電車(chē)輛離開(kāi)后自動(dòng)彈起，可以實(shí)現充電樁實(shí)現高利用率.

3.2.2充分發(fā)揮考核監督作用

在相關(guān)部門(mén)針對城市編制充電樁布局時(shí)，應以當地實(shí)際情況為基礎，制定出符合當前城市現狀以及未來(lái)發(fā)展需求的充電樁建設相關(guān)政策.同時(shí)有關(guān)部門(mén)對技術(shù)研發(fā)、充電設施建設等方面給予財政與政策方面支持，從根本上解決電力接入、充電樁用地等問(wèn)題.強化現有相關(guān)管理標準，明確建設方、地方以及經(jīng)營(yíng)人員的管理與責任，充分發(fā)揮有關(guān)部門(mén)考核監督作用.針對不同充電樁，嚴格市場(chǎng)準入條件，加大前期質(zhì)檢把控，采用先試點(diǎn)、后推廣的方式，應統一收費標準，將APP下載等繁瑣程序簡(jiǎn)單規范化，采用掃碼直充方式，預存押金充電結束后及時(shí)退款方式，防止充值不退現象發(fā)生.

3.2.3整合資源

以移動(dòng)互聯(lián)、大數據等多類(lèi)型技術(shù)為手段，加強各方溝通與交流，實(shí)現新能源汽車(chē)充電數據資源的共享與融合.同時(shí)促進(jìn)各方互通、互聯(lián)，合理設置充電設施，并且能實(shí)時(shí)監控充電設施狀態(tài)，工作人員針對充電設施實(shí)際情況，做出科學(xué)合理判斷，對故障充電樁可以及時(shí)維修.圖7為新能源汽車(chē)充電數據資源的共享與融合結構分析圖.

4安科瑞充電樁收費運營(yíng)云平臺系統選型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營(yíng)云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的電動(dòng)電動(dòng)自行車(chē)充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地數據采集和監控，實(shí)時(shí)監控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢(xún)等。同時(shí)對充電機過(guò)溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過(guò)壓，欠壓，絕緣低各類(lèi)故障進(jìn)行預警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)通過(guò)微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統結構

系統分為四層：

1）即數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據層和客戶(hù)端層。

2）數據采集層：包括電瓶車(chē)智能充電樁通訊協(xié)議為標準modbus-rtu。電瓶車(chē)智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進(jìn)行電能計量和保護。

3）網(wǎng)絡(luò )傳輸層：通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至搭建好的數據庫服務(wù)器。

4）數據層：包含應用服務(wù)器和數據服務(wù)器，應用服務(wù)器部署數據采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數據服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶(hù)端層：系統管理員可在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn)電瓶車(chē)充電樁收費平臺。終端充電用戶(hù)通過(guò)刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實(shí)時(shí)監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時(shí)為運維人員提供運維APP，充電用戶(hù)提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時(shí)長(cháng)、充電金額、充電度數、充電樁故障等進(jìn)行統計顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

4.4.2實(shí)時(shí)監控

實(shí)時(shí)監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過(guò)程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

4.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶(hù)賬戶(hù)，對其進(jìn)行賬戶(hù)進(jìn)行充值、退款、凍結、注銷(xiāo)等操作，可查看小區用戶(hù)每日的充電交易詳細信息。

4.4.4故障管理

設備自動(dòng)上報故障信息，平臺管理人員可通過(guò)平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運維人員可通過(guò)運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶(hù)也可通過(guò)充電小程序反饋現場(chǎng)問(wèn)題。

4.4.5統計分析

通過(guò)系統平臺，從充電站點(diǎn)、充電設施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢(xún)充電交易統計信息、能耗統計信息等。

4.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營(yíng)商戶(hù)，運營(yíng)商可建立和管理其運營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設施，維護充電設施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線(xiàn)卡用戶(hù)充值、凍結和解綁。

4.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢(xún)流量卡使用情況、查詢(xún)充電\充值情況，進(jìn)行遠程參數設置，同時(shí)可接收故障推送。

4.4.8充電小程序

面向充電用戶(hù)使用，可查看附近空閑設備，主要包含掃碼充電、賬戶(hù)充值，充電卡綁定、交易查詢(xún)、故障申訴等功能。

4.5系統硬件配置

5結語(yǔ)

新能源汽車(chē)充電樁空間布局優(yōu)化研究是一個(gè)復雜而重要的問(wèn)題，要以用戶(hù)實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，需要綜合考慮充電樁的數量和分布、供電能力和供電網(wǎng)絡(luò )的可靠性以及充電樁的建設和運營(yíng)管理等因素.通過(guò)優(yōu)化充電樁的空間布局，可以提高新能源汽車(chē)的充電便利性和用戶(hù)體驗，推動(dòng)新能源汽車(chē)的發(fā)展。

參考文獻：

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