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置，已經進入快速發(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.但隨著充電基礎設施的飛速發(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域發(fā)展與創(chuàng)新的關鍵因素.在此背景下，針對新能源汽車充電樁進行空間布局與優(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)化進行分析與研究，為全社會新能源汽車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

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 零*放

與傳統(tǒng)燃油汽車相比，新能源汽車不會產生尾氣排放，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，實現零*放.這對改善空氣質量、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充電樁數量和分布

充電樁的數量應該滿足用戶需求，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)國家電網充電站。

圖2張家口市橋東區(qū)國家電網充電站

2.2充電樁供電能力與供電網絡可靠性

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用戶需求和電網容量來確定.充電樁供電網絡可靠性是指充電樁能夠持續(xù)供電的能力，供電網絡可靠性需要考慮到電網的穩(wěn)定性和充電設備的可靠性.

2.3充電樁的建設運營與管理

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，還需要滿足相關的規(guī)范和標準.充電樁的運營管理需要考慮到充電樁設備維護成本、客戶服務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.本次調查研究主要采用問卷調查方法，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慣及滿意度兩個方面，其中滿意度具體問題采用國內外常用的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1～5分，分數越高，滿意度越高.經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進行分析發(fā)現，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)化設計充電樁布局時，當充電需求與電網可接入容量成為主要矛盾時，電網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容量科學合理安排分時段服務，待電網容量提升后可安排全時段服務.

圖3新能源車主充電時間對比分析圖

3.1.2充電位置

新能源汽車車主習慣性選擇在哪進行充電，在很大程度上影響著充電樁的布局.通過本次調查研究發(fā)現，選擇小區(qū)附近進行充電人數占比為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進行分析，以車主的實際活動范圍為基礎，在布局公共充電樁時，首先應更傾向于在小區(qū)地段建設，并根據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進行分析研究發(fā)現，調查對象對現有公共充電樁滿意占比為57.6%,一般為7.6%,不滿意為34.8%,因此針對現有充電樁布局優(yōu)化尚存在較大進步空間.相關參與方可從服務、產品質量、操作流程、收費等多方面進行優(yōu)化以及改進，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分析

問卷共有11個問題針對充電樁用戶具體體驗進行提問，具體數據分析如表1所示：

11項指標中，用戶對充電速度、充電樁分布與數量、充電樁的故障、周圍環(huán)境，表現為中立態(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，以調查對象相關意見為切入點，提出具有合理性的充電樁布局建議，促進充電樁快速發(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，以構建充電樁設施管理體系.

3.2.1科學合理布局充電設施

在規(guī)劃充電設施階段，為確保規(guī)劃布局的合理性以及多元性，應整合多方資源，并以政府有關部門進行指導，加強導向指引作用.調查發(fā)現，老舊小區(qū)存在無法安裝充電樁問題，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題.從評估階段、布局階段以及監(jiān)管階段，城市規(guī)劃應將充電樁布局規(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、電網進行結合，編制專項規(guī)劃，科學合理布局充電設施.

針對急需解決的車位被占問題，充電樁停車位應設置自動識別聯(lián)網地鎖，并與充電樁相感應，一旦用戶掃碼啟動汽車預充電服務時，地鎖自動打開，充電車輛離開后自動彈起，可以實現充電樁實現高利用率.

3.2.2充分發(fā)揮考核監(jiān)督作用

在相關部門針對城市編制充電樁布局時，應以當地實際情況為基礎，制定出符合當前城市現狀以及未來發(fā)展需求的充電樁建設相關政策.同時有關部門對技術研發(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、充電樁用地等問題.強化現有相關管理標準，明確建設方、地方以及經營人員的管理與責任，充分發(fā)揮有關部門考核監(jiān)督作用.針對不同充電樁，嚴格市場準入條件，加大前期質檢把控，采用先試點、后推廣的方式，應統(tǒng)一收費標準，將APP下載等繁瑣程序簡單規(guī)范化，采用掃碼直充方式，預存押金充電結束后及時退款方式，防止充值不退現象發(fā)生.

3.2.3整合資源

以移動互聯(lián)、大數據等多類型技術為手段，加強各方溝通與交流，實現新能源汽車充電數據資源的共享與融合.同時促進各方互通、互聯(lián)，合理設置充電設施，并且能實時監(jiān)控充電設施狀態(tài)，工作人員針對充電設施實際情況，做出科學合理判斷，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)網技術對接入系統(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據采集和監(jiān)控，實時監(jiān)控充電樁運行狀態(tài)，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場所

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、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統(tǒng)結構

系統(tǒng)分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。

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

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：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、基礎數據管理等功能，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，對設備狀態(tài)、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統(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，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4.4故障管理

設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果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

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基礎數據管理

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施，維護充電設施信息、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行管理、能夠進行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進行遠程參數設置，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結語

新能源汽車充電樁空間布局優(yōu)化研究是一個復雜而重要的問題，要以用戶實際需求為出發(fā)點，需要綜合考慮充電樁的數量和分布、供電能力和供電網絡的可靠性以及充電樁的建設和運營管理等因素.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：

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[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)微電網設計與應用手冊.2022.05版.