摘 要：為實現(xiàn)對電動汽車充電樁的優(yōu)化建設(shè)，對其建設(shè)現(xiàn)狀及規(guī)劃方案展開研究。當(dāng)前充電樁建設(shè)存在建設(shè)區(qū)域分布不均勻、社會公共停車場充電費用較高和部分充電設(shè)施維護不及時等問題。針對建設(shè)現(xiàn)狀，在明確用戶充電場景集中、整體高峰充電時間呈三段式分布、車主平均充電時長較短且用戶里程焦慮明顯等用戶充電行為的基礎(chǔ)上，擴大現(xiàn)有停車場充電樁的建設(shè)面積，加大多種充電站建設(shè)的推動力度；優(yōu)化充電樁運營管理模式，將私人充電樁納入到市場當(dāng)中，擴大充電服務(wù)范圍；考慮各個區(qū)域范圍充電需求，結(jié)合資金補貼政策，豐富補貼方式和服務(wù)類型；建立充電基礎(chǔ)設(shè)施信息管理平臺，統(tǒng)一監(jiān)督管理，統(tǒng)一多個充電設(shè)施收費標準，方便充電設(shè)備運行維護，為促進電動汽車及配套充電設(shè)施和充電樁的發(fā)展提供參考意見。
關(guān)鍵詞：電動汽車；充電樁；規(guī)劃方案；建設(shè)區(qū)域；充電時長
0引言
??隨著能源轉(zhuǎn)型步伐的加快，我國經(jīng)濟由高速發(fā)展邁向高質(zhì)量發(fā)展。 “十三五"以來，全省將節(jié)能、削煤、降碳與調(diào)結(jié)構(gòu)、治污染、惠民生相結(jié)合，實施能耗總量與強度雙重控制[1]。四低碳技術(shù)是未來世界發(fā)展的新趨勢，同時也為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了機遇與挑戰(zhàn)，而與之相配套的電動 汽車充電設(shè)施建設(shè)也成為了促進這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要舉措。
??為了能夠充分適應(yīng)當(dāng)前以及未來電動汽車發(fā)展的需要，在“十二五"期間已經(jīng)實現(xiàn)了對智能充換 電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的初步建設(shè)，目前該網(wǎng)絡(luò)已經(jīng) 能夠覆蓋全國26個省市，當(dāng)前的電動汽車及充換電 服務(wù)行業(yè)正經(jīng)歷深刻變革［2］。當(dāng)前石家莊現(xiàn)有能源汽車保有量已經(jīng)超過了 3.1萬輛，在我國整個新能源 汽車占比呈現(xiàn)出逐漸增長的態(tài)勢?；凇昂侠聿季帧?適度超前、樁站先行"的建設(shè)原則，全市已建成2萬個充電樁，為新能源汽車的充電需求提供保障。 公共充電站點已覆蓋住宅小區(qū)、學(xué)校醫(yī)院、廠商超 市、酒店賓館、公園景區(qū)、加油站等常用區(qū)域，實 現(xiàn)中心城區(qū)充電全覆蓋［3］。近幾年，隨著國家對電動 汽車發(fā)展重視程度逐漸提高，為了加強新能源汽車 的市場推廣叫政府及有關(guān)部門大力支持［5］,紛紛提出了與新能源汽車產(chǎn)業(yè)相關(guān)的發(fā)展和應(yīng)用措施，并在政策方面從財政補貼、公共試點、減免稅收以及管理規(guī)定等方面入手，提出了更為具體的指導(dǎo)意見 及要求。
??本文通過開展電動汽車充電樁建設(shè)現(xiàn)狀及規(guī)劃方案研究，分析充電樁建設(shè)區(qū)域現(xiàn)狀存在的不足，并根據(jù)對電動汽車用戶使用充電樁的行為分析，制定充電樁建設(shè)規(guī)劃方案。
1電動汽車充電樁建設(shè)現(xiàn)狀
1.1充電樁建設(shè)區(qū)域分布不均勻
??為實現(xiàn)對電動汽車充電樁建設(shè)現(xiàn)狀的探究，以石家莊中心城區(qū)為例，針對該區(qū)域電動汽車充電樁 建設(shè)問題進行分析。石家莊市中心地區(qū)（二環(huán)內(nèi)）面積共計106 km2。通過收集e充電、E充站、特來 電、星星充電、云快充等APP數(shù)據(jù)，統(tǒng)計當(dāng)前石家 莊二環(huán)內(nèi)公共充電站共計50座，充電樁642個，快充與慢充比例為6：1,平均服務(wù)半徑為0.94 km ［6］。從空間分布來看，石家莊新能源汽車充電樁存在建設(shè)區(qū)域分布布局不均勻的問題，充電樁缺口仍然明顯叫呈南部密集北部少局面。以中山西路至中山 東路為界，北部充電站數(shù)量為15座，僅為南部區(qū)域 的一半。從用地性質(zhì)分布來看，由于充電樁建設(shè)體 系尚未成熟，當(dāng)前充電樁主要建立在商場、綜合寫字樓、酒店等商業(yè)綜合體，整體占比68%,像居民、 教育、醫(yī)療等非商業(yè)場所，則分布較少，而建設(shè)在醫(yī)院的公共充電站僅有2座。除此之外，當(dāng)前石家 莊規(guī)模較大的電動汽車充電樁較少，并且建設(shè)位置 相對偏僻，不容易尋找，因此無法為電動汽車車主 提供其所需的服務(wù)，在一定程度上限制了電動汽車 充電樁建設(shè)在石家莊中心地區(qū)的發(fā)展。
1.2社會公共停車場充電費用較高
??隨著國民整體教育水平的提升，民眾的思想觀 念也在發(fā)生變化，從一味的經(jīng)濟追求到人與自然和諧相處。在生產(chǎn)方面，很多企業(yè)開始主動承擔(dān)社會 責(zé)任，通過采用新技術(shù)、新型材料來控制企業(yè)能耗, 降低企業(yè)污染物的排放同。在出行方面，隨著公共交通設(shè)施的完善，共享單車的發(fā)展，越來越多的民眾 選擇低碳出行方式；在生活方面，人們開始有節(jié)約用電意識，資源的節(jié)約已經(jīng)成為自身修養(yǎng)的體現(xiàn)。 在這樣的趨勢背景下，越來越多的人選擇購買電動 汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車，在降低環(huán)境污染排放的同時， 在一定程度上增加了用電需求，相應(yīng)的充電費用也 隨之提升冋。針對電動汽車的充電費用，通常包含基礎(chǔ)電費和服務(wù)費用2個部分，以石家莊為例，其充電收費方式是按照電度數(shù)進行收費的［10］。該種收費模式由于充電站位置的不同服務(wù)費用跨度很大，服 務(wù)費占比從25%?100%不等。除此之外，電動汽車 車主在充電時還需要承擔(dān)這一時段當(dāng)中停車的費用。 尤其是對于依賴公共充電樁進行充電的車主，長期 來說其所承擔(dān)的整體費用較重［11］。
1.3部分充電設(shè)施維護不及時
??石家莊中心地區(qū)部分充電設(shè)施由于建設(shè)時間比 較早，設(shè)備相對比較陳舊未能及時更新，且充電樁管理不到位，導(dǎo)致找到樁后無法充電或充電故障、 損毀等一系列問題。同時，由于當(dāng)前充電樁的建設(shè) 速度較快，而相應(yīng)的輔助技術(shù)和條件的發(fā)展無法追 趕建設(shè)的速度，因此造成了在出現(xiàn)故障問題時，服 務(wù)條件和技術(shù)無法實現(xiàn)對設(shè)施的優(yōu)化，造成維護不 及時的問題產(chǎn)生問。同時由于無人看管，部分燃油車的車主會將車輛停在充電位置上，在一定程度上 影響到電動汽車車主的充電感受，進而產(chǎn)生因使用 電動汽車而帶來的焦慮感。
2充電樁用戶充電行為分析
2.1用戶充電場景集中
??基于國家電網(wǎng)充電樁的運營數(shù)據(jù)，對石家莊地區(qū)114座充電站、5 400個用戶、2.6萬充電頻次 （去除無效充電）進行數(shù)據(jù)整合、匯總，分析石家莊用戶的日常充電行為。當(dāng)前，用戶充電場景主要集中在上下班地點，這與電動汽車車主相對固定的充 電地點吻合［13］。同時，高速公路服務(wù)區(qū)的充電樁使用用戶較多，占比達到25%，這說明隨著高速公路 充電站的增加，中長途駕駛的充電需求將得到進一 步釋放；對于長期在市區(qū)活動的車主中，46%的車主會選擇在消費、休閑娛樂場所進行充電。從這一 行為也能夠進一步反映出，當(dāng)前電動汽車的續(xù)航能力較弱，并且已經(jīng)使得車主產(chǎn)生了里程焦慮問題， 充電用戶只有通過臨時充電的方式，才能夠確保正 常的出行不受影響。
2.2整體高峰充電時間呈三段式分布
??從整體上來看，由于公共充電樁通常會建設(shè)在 相對開放，且周圍建筑場所相對集中的區(qū)域，用戶在晚上9:00以后到第二天的早上9:00這一段時間當(dāng) 中，充電行為明顯減少，大部分的充電時段集中在中午，并成為一天用電的高峰時期［14］。同時，上午6:00—8:00、中午 11:00—13:00、下午 15:00—17:00這3個時間段為大部分車主集中充電的時段，與全
??社會用電高峰期重疊。由于峰谷差價不明顯，車主 在現(xiàn)階段未被電價合理引導(dǎo)，節(jié)假日期間充電頻次無明顯變化。按照充電樁所在地來看，居民區(qū)域公共充電樁充電頻次波動相對較大，早上6:00點之后至晚上20:00之間為使用頻率較高時段，其他時間 段使用頻次大幅降低；商業(yè)區(qū)域的公共充電樁的重點集中在下午時段，下午18:00之后呈緩慢下降趨勢，與購物、消費時段相匹配；在加油站的充電樁 充電集中度不明顯，僅在中午與晚上就餐時間略有 提升。分地域來看，中心城區(qū)充電樁使用頻率要遠高于郊區(qū)的使用頻率，一方面原因是市區(qū)人口集中 度高，活動范圍相對固定，另一方面因素是市區(qū)為工作場所的聚集區(qū)［15］。
2.3車主平均充電時長較短且用戶里程焦慮明顯
??從充電時長分布來看，在車主充電行為中，充 電時長在30 min內(nèi)的占比高達47%，充電時長僅為10 min以內(nèi)的占比為11.3%。由于大部分停車場停 車15 min內(nèi)免費的限制，導(dǎo)致部分車主充電時間在10 min左右。大部分用戶沒有充足的時間來等待電 量充滿，僅有44.4%的充電行為是以充滿電為結(jié)束。 從平均充電時長來看，在高速服務(wù)站充電頻次較高， 平均充電時間為40 min，中長途駕駛中用戶里程焦 慮會尤為明顯，導(dǎo)致充電頻次高、充電時間短；倉儲與辦公類型用戶平均充電時長較高，接近2h，這 體現(xiàn)該類型用戶充電時間寬裕，且該區(qū)域為此部分 用戶的主要充電場所。
3電動汽車充電樁建設(shè)規(guī)劃方案
3.1優(yōu)化充電樁建設(shè)區(qū)域布局
??河北省能耗強度已由2015年的1.18 tce/萬元降 低至2019年的0.95 tce/萬元，整體下降19%，平均年降速達到4.7%。但從全國角度對比，仍高出全國1.9倍。在一線城市中，整體能耗水平已控制在0.3tce/萬元左右，其中廣州的能耗強度低，僅為0.27 tce/萬元，接近發(fā)達國家水平。從地區(qū)分布上 看，能耗強度降速快的是廊坊與邯鄲，達到8%以 上。分行業(yè)來看，河北工業(yè)能耗強度較高，達到2.12 tce/萬元，高出全國2倍水平；但交通運輸行業(yè)能耗為0.48 tce/萬元，明顯優(yōu)于其他一線城市水平。這一能源效率水平也進一步影響到了城市能源 消費結(jié)構(gòu)的改變。在這樣的發(fā)展背景下，針對當(dāng)前 充電樁建設(shè)區(qū)域分布不均勻的問題，在進行建設(shè)規(guī)劃時，需要從對其區(qū)域布局進行優(yōu)化的角度出發(fā),結(jié)合當(dāng)前城市電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)要求，按照圖1所示的充電樁分布結(jié)構(gòu)實現(xiàn)優(yōu)化。
圖1充電樁分布結(jié)構(gòu)
??根據(jù)圖1中的充電樁分布結(jié)構(gòu)要求，可以從2 個方面實現(xiàn)對充電樁建設(shè)區(qū)域布局的優(yōu)化。
1） 在現(xiàn)有停車場的基礎(chǔ)上擴大充電樁的建設(shè)面積。以石家莊城市為例，近幾年該城市政府積極鼓勵充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)項目，并通過當(dāng)前已經(jīng)處于 建設(shè)或運營狀態(tài)的停車場進行擴大，為充電樁建設(shè) 提供了充足的空間條件。同時，在擴大建設(shè)時，政 府可積極鼓勵各公立醫(yī)院、企事業(yè)單位等按照規(guī)定 的比例完成對充電設(shè)施的建設(shè)。政府部門可適當(dāng)對社會公共停車場充電設(shè)施建設(shè)的審批手續(xù)進行簡化,以此進一步提高社會類型的公共停車場充電樁的配比。除此之外，還應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)有加油站建設(shè)區(qū)域范圍 內(nèi)增設(shè)充電樁，以此為電動汽車車主提供更加方便 的充電服務(wù)。
2） 加大對國家電網(wǎng)、特來電和星星充電等充電 站建設(shè)的推動力度。根據(jù)當(dāng)前石家莊城市現(xiàn)有充電 基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展與規(guī)劃的相關(guān)要求，對充電基礎(chǔ)設(shè)施進行優(yōu)化建設(shè)或改擴建，并且應(yīng)當(dāng)在建設(shè)過程中嚴格按照規(guī)定實行。目前各大運營商充電樁已實現(xiàn)石家莊全覆蓋，但隨著電動汽車市場的逐步增加，公共充電站規(guī)模應(yīng)持續(xù)擴大，縮小服務(wù)半徑，進一步 提升快充占比。特別是高速公路、環(huán)城快速周邊， 加大大功率直流充電樁建設(shè)，為中長途車主提供充電保證。
3.2基于共享機制優(yōu)化運營管理模式
??針對當(dāng)前充電樁建設(shè)中存在的部分充電設(shè)施維 護不及時的問題，可從優(yōu)化充電樁運營管理的角度出發(fā)，將共享機制作為其管理依據(jù)，將更多私人充電樁引入到市場當(dāng)中，實現(xiàn)共享充電雙贏局面。在 當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)+的時代背景下，私人充電樁的數(shù)量不斷增加，同時其規(guī)模也在呈現(xiàn)出逐漸擴大的趨勢。 因此結(jié)合這一發(fā)展特點，應(yīng)當(dāng)將私人充電樁納入到市場范圍內(nèi)，并以此實現(xiàn)對充電服務(wù)范圍的進一步擴大。通過手段來釋放已有供電潛能，將更多
??處于閑置狀態(tài)的私人充電樁納入到市場當(dāng)中，并對其進行統(tǒng)一管理，按照相關(guān)要求實現(xiàn)對充電需求的 合理調(diào)配。同時，通過該項制度的建立也能夠進一 步為充電樁樁主帶來額外的經(jīng)濟收益，實現(xiàn)雙贏。 除此之外，還可以通過提升公共停車場運營管理模 式的方式實現(xiàn)對管理模式的優(yōu)化。各運營平臺應(yīng)通 過峰谷電價機制，積極引導(dǎo)用戶充電需求，按照削峰填谷的方式，改善高峰時段集中充電情況。針對 已經(jīng)由政府定價管理的停車場，可實施政 策，針對短時間內(nèi)的停車費用可適當(dāng)降低或免費。 針對其他社會公共類型的停車場，應(yīng)當(dāng)積極鼓勵各個運營商與停車場進行合作，并將停車費納入服務(wù) 商的運營管理，以此進一步降低停車場內(nèi)部充電費費用，降低電動汽車車主的充電負擔(dān)。
3.3針對不同區(qū)域制定補貼政策
??針對當(dāng)前社會公共停車場充電費用較高的問題， 為實現(xiàn)對其優(yōu)化建設(shè)，應(yīng)當(dāng)針對不同區(qū)域內(nèi)的電動 汽車充電提供不同的補貼政策。在制定補貼政策時， 應(yīng)當(dāng)充分考慮到各個區(qū)域范圍內(nèi)充電市場的具體需 求，以及未來需求變化的增長態(tài)勢，除了結(jié)合資金補貼政策外，還應(yīng)當(dāng)不斷豐富充電補貼方式和服務(wù) 類型。按照中心與郊區(qū)區(qū)分、不同性質(zhì)區(qū)分等方式, 以此保障電動汽車充電樁建設(shè)規(guī)劃布局與商業(yè)運行階段的可持續(xù)發(fā)展。同時，完成對不同區(qū)域制定補 貼政策后，在具體實施時，還應(yīng)當(dāng)注意，不僅需要從電動汽車充電設(shè)施建設(shè)和投運數(shù)量上進行嚴格的核查，同時還應(yīng)當(dāng)針對充電樁在實際運營階段的效 果以及其具備的服務(wù)能力進行綜合考量，以此才能 夠進一步保障補貼政策發(fā)揮其實際效用。
3.4建立統(tǒng)一基礎(chǔ)信息管理平臺
??當(dāng)前，在石家莊城市內(nèi)，包含的電動汽車充電 設(shè)施運營商主要有國家電網(wǎng)、特來電、星星充電等多家廠商。針對設(shè)備老舊、充電故障、設(shè)備損毀等問題，監(jiān)管部門應(yīng)加強管理，及時督促進行設(shè)備更新。對于長期占用充電車位的現(xiàn)象進行治理。由于運營廠商過多，用戶常常需要應(yīng)用多個APP上進行空閑充電樁信息查詢，特別不利于用戶使用。石家莊市可以建立充電基礎(chǔ)設(shè)施信息管理平臺，利用大數(shù)據(jù)、云存儲等技術(shù)對石家莊不同的充電基礎(chǔ)設(shè)施 信息進行統(tǒng)一監(jiān)督管理，實現(xiàn)石家莊所有充電設(shè)施 的布局分析、運營分析、用戶行為特征分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。便于用戶在一個平臺下實現(xiàn)對所有設(shè)施的查 詢，有助于實現(xiàn)各充電設(shè)施收費標準的統(tǒng)一，方便 設(shè)備運行維護等工作。
??通過對多個 APP 充電樁信息的統(tǒng)一管理，一方 面方便了用戶對于充電樁的使用，在另一方面也增加了運營廠商的收益。由于充電樁信息統(tǒng)一，增加 了訪問APP的用戶數(shù)量，與此同時，運營商也能夠 減少自身APP管理人員數(shù)量，節(jié)省了一部分的人力資源支出，實現(xiàn)了多個運營廠商合作共贏的局面。
4.電動汽車充電樁建設(shè)解決方案
??安科瑞充電樁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)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警；然后用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。
5.安科瑞充電樁云平臺具體的功能
①數(shù)據(jù)概覽：統(tǒng)計該賬戶下所有充電站的充電數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
②充電站信息統(tǒng)計：地圖上顯示該賬戶下所有充電站的定位，以及所有充電樁的狀態(tài)統(tǒng)計
③地圖查詢：地圖查詢站點信息
④充電站監(jiān)控：可以按站點名稱進行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統(tǒng)計訂單信息、故障記錄
1、可以按充電槍編號、狀態(tài)、功率篩選充電槍列表
2、點擊某個充電槍編號后在進入充電槍監(jiān)控頁面
3、實時監(jiān)測變壓器負荷，當(dāng)負荷超過50%時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當(dāng)變壓器負荷超過80%時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。
⑤充電槍監(jiān)控：統(tǒng)計該充電槍的訂單信息，顯示訂單列表，故障列表
1、充電過程中，實時顯示電參量，點擊實時曲線，在彈出框中顯示電參量的實時曲線
2、點擊訂單列表中的訂單編號，跳轉(zhuǎn)到該訂單的詳情頁面。
6. 產(chǎn)品選型
??安科瑞為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式，便攜式、壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kw交流充電樁，30kw交流充電樁，60kw/120kw直流一體式充電樁來滿足新能源汽車行業(yè)快速、經(jīng)濟、智能運營管理的市場需求。實現(xiàn)對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補給，同時為提高公共充電樁的效率和實用性，具有有智能監(jiān)測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能；智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能；云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，財務(wù)報表分析等等；遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設(shè)備軟件進行升級；保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能；適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合國標的電動汽車，適應(yīng)不同車型的不同功率。下面是具體產(chǎn)品的型號和技術(shù)參數(shù)。
7. 現(xiàn)場圖片
8結(jié)論
??1) 以石家莊中心城區(qū)為例，該城市現(xiàn)存的充電 樁規(guī)劃建設(shè)分布不均勻、公共停車場充電費用普遍較高和充電設(shè)施缺乏管理和維護。
??2) 電動汽車用戶存在使用場景較為集中、具有 三段式的用電高峰和部分用戶存在里程焦慮心態(tài)的 特點，應(yīng)根據(jù)用戶行為，制定充電樁建設(shè)規(guī)劃方案。
??3) 通過擴大現(xiàn)有停車場充電樁的建設(shè)面積、優(yōu)化充電樁運營管理模式和設(shè)立共享機制優(yōu)化運營管理模式，為電動汽車車主提供更加方便的充電服務(wù)， 擴大充電服務(wù)范圍；設(shè)置統(tǒng)一收費標準，對充電樁進行統(tǒng)一管理，滿足用戶充電需求。
??4) 按照本文上述規(guī)劃方案可初步實現(xiàn)對電動汽 車充電樁建設(shè)的優(yōu)化，但除此之外，政府及有關(guān)部門還應(yīng)當(dāng)繼續(xù)提高對充電樁建設(shè)的重視程度，為其各項建設(shè)活動提供規(guī)劃控制保障、財政扶持保障、 運營管理保障以及電力技術(shù)保障等，以此促進充電樁建設(shè)的深化發(fā)展。
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