0引言

為降低環(huán)境污染、減少能源消耗，世界各國都相繼開始研發(fā)新能源汽車，新能源汽車的興起已成為不可阻擋的趨勢.充電樁作為新能源汽車重要配套設(shè)置，已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展時期.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262.6萬臺，其中直流充電樁114.08萬臺、交流充電樁147.7萬臺.圖1為2018-2023年中國公共充電樁保有量趨勢圖.但隨著充電基礎(chǔ)設(shè)施的飛速發(fā)展，充電樁與新能源汽車匹配度較低、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充電樁空間布局優(yōu)化進(jìn)行分析與研究，為全社會新能源汽車充電設(shè)施的空間布局決策提供相應(yīng)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

新能源汽車是指使用新能源作為動力的汽車，主要包括電動汽車和氫燃料電池汽車、混合動力汽車.

1.1*排放

與傳統(tǒng)燃油汽車相比，新能源汽車不會產(chǎn)生尾氣排放，減少對環(huán)境的污染.尤其是電動汽車，完*依靠電池儲存能源，不需要燃燒化石燃料，實現(xiàn)*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(jié)能

統(tǒng)燃油汽車燃燒石油等化石燃料產(chǎn)生能量，但同時也會有能量損耗.而新能源汽車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，又能夠節(jié)約能源資源，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

2新能源汽車充電樁空間布局優(yōu)化研究背景

2.1充電樁數(shù)量和分布

充電樁的數(shù)量應(yīng)該滿足用戶需求，同時也要考慮到充電樁的投資和運營成本.充電樁的分布應(yīng)該考慮到用戶的出行需求和充電樁的可用性，以便用戶在需要充電時能夠方便地找到充電樁.圖2為張家口市橋東區(qū)國家電網(wǎng)充電站。

圖2張家口市橋東區(qū)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(jù)用戶需求和電網(wǎng)容量來確定.充電樁供電網(wǎng)絡(luò)可靠性是指充電樁能夠持續(xù)供電的能力，供電網(wǎng)絡(luò)可靠性需要考慮到電網(wǎng)的穩(wěn)定性和充電設(shè)備的可靠性.

2.3充電樁的建設(shè)運營與管理

充電樁的建設(shè)不僅需要考慮到土地利用和環(huán)境影響等因素，還需要滿足相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn).充電樁的運營管理需要考慮到充電樁設(shè)備維護(hù)成本、客戶服務(wù)及時性以及用戶的充電行為與支付方式等因素.
3新能源汽車充電樁空間布局優(yōu)化實例分析

3.1充電樁使用滿意度調(diào)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(qū)新能源汽車用戶實際需求，分析其公共充電樁布局的合理性.本次調(diào)查研究主要采用問卷調(diào)查方法，以新能源汽車用戶角度出發(fā)，探索出滿足用戶實際需求充電樁布局.該調(diào)查隨機抽取張家口市不同地區(qū)新能源汽車，問卷采用匿名制單選題形式，主要包括用戶充電習(xí)慣及滿意度兩個方面，其中滿意度具體問題采用國內(nèi)外常用的Liker五點計分法，分為“非常不同意、不同意、不確定、同意、非常同意"5個選項，分別對應(yīng)1～5分，分?jǐn)?shù)越高，滿意度越高.經(jīng)預(yù)調(diào)研信度效度合格后發(fā)放，共收回300份，有效300份.調(diào)查時間為2023年7月1日至8月25日.

3.1.1新能源車主選擇充電時間

通過對下圖3進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，車主日常使用新能源汽車時間，與充電樁布局有一定聯(lián)系，在充電時間較為集中時，用戶充電需求較大，一般在下午6點以后對新能源汽車進(jìn)行充電大約有143人，占比為47.7%;選擇在下午1點至6點充電大約有90人，占比為30%,選擇在上午時段進(jìn)行充電的人員只有67人，占比為22.3%.說明新能源車主在選擇公共充電樁時間上具有一定規(guī)律性.基于此，在優(yōu)化設(shè)計充電樁布局時，當(dāng)充電需求與電網(wǎng)可接入容量成為主要矛盾時，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綜合考慮車主需求及電網(wǎng)容量科學(xué)合理安排分時段服務(wù)，待電網(wǎng)容量提升后可安排全時段服務(wù).

圖3新能源車主充電時間對比分析圖

3.1.2充電位置

新能源汽車車主習(xí)慣性選擇在哪進(jìn)行充電，在很大程度上影響著充電樁的布局.通過本次調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，選擇小區(qū)附近進(jìn)行充電人數(shù)占比為45%,選擇商場周邊充電為30%,公司附近充電為25%,圖4為新能源車主選擇充電樁位置對比分析圖.

圖4新能源車主選擇充電樁位置對比分析圖

通過對圖4進(jìn)行分析，以車主的實際活動范圍為基礎(chǔ)，在布局公共充電樁時，首先應(yīng)更傾向于在小區(qū)地段建設(shè)，并根據(jù)實際情況考慮商場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為張家口市某商場附近充電樁.

圖5張家口市某商場附近充電樁

3.1.3充電體驗滿意度

通過對圖6進(jìn)行分析研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)查對象對現(xiàn)有公共充電樁滿意占比為57.6%,一般為7.6%,不滿意為34.8%,因此針對現(xiàn)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主對充電樁滿意度.

圖6新能源車主對充電樁滿意度

3.1.4充電體驗滿意度指標(biāo)分析

問卷共有11個問題針對充電樁用戶具體體驗進(jìn)行提問，具體數(shù)據(jù)分析如表1所示：

11項指標(biāo)中，用戶對充電速度、充電樁分布與數(shù)量、充電樁的故障、周圍環(huán)境，表現(xiàn)為中立態(tài)度(3分),車樁匹配度、排隊時長較為滿意(>3分),車位被占、操作流程與APP收費等(<3分)不滿意，急需改善.

3.2新能源汽車充電樁布局優(yōu)化探析

以張家口市新能源汽車充電樁為例，以調(diào)查對象相關(guān)意見為切入點，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，解決車主充電難、充電樁分布不均、充電車位占用率較高等問題，以構(gòu)建充電樁設(shè)施管理體系.

3.2.1科學(xué)合理布局充電設(shè)施

在規(guī)劃充電設(shè)施階段，為確保規(guī)劃布局的合理性以及多元性，應(yīng)整合多方資源，并以政府有關(guān)部門進(jìn)行指導(dǎo)，加強導(dǎo)向指引作用.調(diào)查發(fā)現(xiàn)，老舊小區(qū)存在無法安裝充電樁問題，對周邊充電設(shè)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題.從評估階段、布局階段以及監(jiān)管階段，城市規(guī)劃應(yīng)將充電樁布局規(guī)劃納入到城鄉(xiāng)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃中，以便將交通道路、電網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合，編制專項規(guī)劃，科學(xué)合理布局充電設(shè)施.

針對急需解決的車位被占問題，充電樁停車位應(yīng)設(shè)置自動識別聯(lián)網(wǎng)地鎖，并與充電樁相感應(yīng)，一旦用戶掃碼啟動汽車預(yù)充電服務(wù)時，地鎖自動打開，充電車輛離開后自動彈起，可以實現(xiàn)充電樁實現(xiàn)高利用率.

3.2.2充分發(fā)揮考核監(jiān)督作用

在相關(guān)部門針對城市編制充電樁布局時，應(yīng)以當(dāng)?shù)貙嶋H情況為基礎(chǔ)，制定出符合當(dāng)前城市現(xiàn)狀以及未來發(fā)展需求的充電樁建設(shè)相關(guān)政策.同時有關(guān)部門對技術(shù)研發(fā)、充電設(shè)施建設(shè)等方面給予財政與政策方面支持，從根本上解決電力接入、充電樁用地等問題.強化現(xiàn)有相關(guān)管理標(biāo)準(zhǔn)，明確建設(shè)方、地方以及經(jīng)營人員的管理與責(zé)任，充分發(fā)揮有關(guān)部門考核監(jiān)督作用.針對不同充電樁，嚴(yán)格市場準(zhǔn)入條件，加大前期質(zhì)檢把控，采用先試點、后推廣的方式，應(yīng)統(tǒng)一收費標(biāo)準(zhǔn)，將APP下載等繁瑣程序簡單規(guī)范化，采用掃碼直充方式，預(yù)存押金充電結(jié)束后及時退款方式，防止充值不退現(xiàn)象發(fā)生.

3.2.3整合資源

以移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等多類型技術(shù)為手段，加強各方溝通與交流，實現(xiàn)新能源汽車充電數(shù)據(jù)資源的共享與融合.同時促進(jìn)各方互通、互聯(lián)，合理設(shè)置充電設(shè)施，并且能實時監(jiān)控充電設(shè)施狀態(tài)，工作人員針對充電設(shè)施實際情況，做出科學(xué)合理判斷，對故障充電樁可以及時維修.圖7為新能源汽車充電數(shù)據(jù)資源的共享與融合結(jié)構(gòu)分析圖.

4安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)選型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時對充電機過溫保護(hù)、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應(yīng)用場所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實時監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時長、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

4.4.2實時監(jiān)控

實時監(jiān)視充電設(shè)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賬戶，對其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

4.4.4故障管理

設(shè)備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場問題。

4.4.5統(tǒng)計分析

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設(shè)施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計信息、能耗統(tǒng)計信息等。

4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價格策略、折扣、優(yōu)惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

4.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時可接收故障推送。

4.4.8充電小程序

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

4.5系統(tǒng)硬件配置

5結(jié)語

新能源汽車充電樁空間布局優(yōu)化研究是一個復(fù)雜而重要的問題，要以用戶實際需求為出發(fā)點，需要綜合考慮充電樁的數(shù)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(shè)和運營管理等因素.通過優(yōu)化充電樁的空間布局，可以提高新能源汽車的充電便利性和用戶體驗，推動新能源汽車的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏曉芳,呂飛,張宇峰.健康城市導(dǎo)向下新能源汽車充電樁的空間布局研究.

[2]太飛，田雨婷，劉寧，李飛，張靜靜，王磊，太樂.新能源汽車充電樁空間布局優(yōu)化研究.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版.