淺談電動汽車充電樁建設現(xiàn)狀及規(guī)劃方案
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易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：為實現(xiàn)對電動汽車充電樁的優(yōu)化建設，對其建設現(xiàn)狀及規(guī)劃方案展開研究。當前充電樁建設存在建設區(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施維護不及時等問題。針對建設現(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上，擴大現(xiàn)有停車場充電樁的建設面積，加大多種充電站建設的推動力度；優(yōu)化充電樁運營管理模式，將私人充電樁納入到市場當中，擴大充電服務范圍；考慮各個區(qū)域范圍充電需求，結合資金補貼政策，豐富補貼方式和服務類型；建立充電基礎設施信息管理平臺，統(tǒng)一監(jiān)督管理，統(tǒng)一多個充電設施收費標準，方便充電設備運行維護，為促進電動汽車及配套充電設施和充電樁的發(fā)展提供參考意見。
關鍵詞：電動汽車；充電樁；規(guī)劃方案；建設區(qū)域；充電時長
0引言
隨著能源轉型步伐的加快，我國經濟由高速發(fā)展邁向高質量發(fā)展。 “十三五”以來，全省將節(jié)能、削煤、降碳與調結構、治污染、惠民生相結合，實施能耗總量與強度雙重控制[1]。四低碳技術是未來世界發(fā)展的新趨勢，同時也為新能源汽車產業(yè)的發(fā)展帶來了機遇與挑戰(zhàn)，而與之相配套的電動 汽車充電設施建設也成為了促進這一產業(yè)發(fā)展的重要舉措。
為了能夠充分適應當前以及未來電動汽車發(fā)展的需要，在“十二五”期間已經實現(xiàn)了對智能充換 電服務網絡覆蓋區(qū)域的初步建設，目前該網絡已經 能夠覆蓋全國26個省市，當前的電動汽車及充換電 服務行業(yè)正經歷深刻變革［2］。當前石家莊現(xiàn)有能源汽車保有量已經超過了 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。基于“合理布局、 適度超前、樁站先行”的建設原則，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部門大力支持［5］,紛紛提出了與新能源汽車產業(yè)相關的發(fā)展和應用措施，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，提出了為具體的指導意見 及要求。
本文通過開展電動汽車充電樁建設現(xiàn)狀及規(guī)劃方案研究，分析充電樁建設區(qū)域現(xiàn)狀存在的不足，并根據對電動汽車用戶使用充電樁的行為分析，制定充電樁建設規(guī)劃方案。
1電動汽車充電樁建設現(xiàn)狀
1.1充電樁建設區(qū)域分布不均勻
為實現(xiàn)對電動汽車充電樁建設現(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 建設問題進行分析。石家莊市中心地區(qū)（二環(huán)內）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數據，統(tǒng)計當前石家 莊二環(huán)內公共充電站共計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，北部充電站數量為15座，僅為南部區(qū)域 的一半。從用地性質分布來看，由于充電樁建設體 系尚未成熟，當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，而建設在醫(yī)院的公共充電站僅有2座。除此之外，當前石家 莊規(guī)模較大的電動汽車充電樁較少，并且建設位置 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，在一定程度上限制了電動汽車 充電樁建設在石家莊中心地區(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，從一味的經濟追求到人與自然和諧相處。在生產方面，很多企業(yè)開始主動承擔社會 責任，通過采用新技術、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，通常包含基礎電費和服務費用2個部分，以石家莊為例，其充電收費方式是按照電度數進行收費的［10］。該種收費模式由于充電站位置的不同服務費用跨度很大，服 務費占比從25%?不等。除此之外，電動汽車 車主在充電時還需要承擔這一時段當中停車的費用。 尤其是對于依賴公共充電樁進行充電的車主，長期 來說其所承擔的整體費用較重［11］。
1.3部分充電設施維護不及時
石家莊中心地區(qū)部分充電設施由于建設時間比 較早，設備相對比較陳舊未能及時新，且充電樁管理不到位，導致找到樁后無法充電或充電故障、 損毀等一系列問題。同時，由于當前充電樁的建設 速度較快，而相應的輔助技術和條件的發(fā)展無法追 趕建設的速度，因此造成了在出現(xiàn)故障問題時，服 務條件和技術無法實現(xiàn)對設施的優(yōu)化，造成維護不 及時的問題產生問。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
基于國家電網充電樁的運營數據，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）進行數據整合、匯總，分析石家莊用戶的日常充電行為。當前，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，當前電動汽車的續(xù)航能力較弱，并且已經使得車主產生了里程焦慮問題， 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 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，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內的占比高達47%，充電時長僅為10 min以內的占比為11.3%。由于大部分停車場停 車15 min內免費的限制，導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束。 從平均充電時長來看，在高速服務站充電頻次較高， 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規(guī)劃方案
3.1優(yōu)化充電樁建設區(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 消費結構的改變。在這樣的發(fā)展背景下，針對當前 充電樁建設區(qū)域分布不均勻的問題，在進行建設規(guī)劃時，需要從對其區(qū)域布局進行優(yōu)化的角度出發(fā),結合當前城市電動汽車充電基礎設施建設要求，按照圖1所示的充電樁分布結構實現(xiàn)優(yōu)化。
圖1充電樁分布結構
根據圖1中的充電樁分布結構要求，可以從2 個方面實現(xiàn)對充電樁建設區(qū)域布局的優(yōu)化。
1） 在現(xiàn)有停車場的基礎上擴大充電樁的建設面積。以石家莊城市為例，近幾年該城市政府積極鼓勵充電基礎設施的建設項目，并通過當前已經處于 建設或運營狀態(tài)的停車場進行擴大，為充電樁建設 提供了充足的空間條件。同時，在擴大建設時，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施的建設。政府部門可適當對社會公共停車場充電設施建設的審批手續(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，還應當在現(xiàn)有加油站建設區(qū)域范圍 內增設充電樁，以此為電動汽車車主提供加方便 的充電服務。
2） 加大對國家電網、特來電和星星充電等充電 站建設的推動力度。根據當前石家莊城市現(xiàn)有充電 基礎設施發(fā)展與規(guī)劃的相關要求，對充電基礎設施進行優(yōu)化建設或改擴建，并且應當在建設過程中嚴格按照規(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)模應持續(xù)擴大，縮小服務半徑，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，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
針對當前充電樁建設中存在的部分充電設施維 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，將多私人充電樁引入到市場當中，實現(xiàn)共享充電雙贏局面。在 當前互聯(lián)網+的時代背景下，私人充電樁的數量不斷增加，同時其規(guī)模也在呈現(xiàn)出逐漸擴大的趨勢。 因此結合這一發(fā)展特點，應當將私人充電樁納入到市場范圍內，并以此實現(xiàn)對充電服務范圍的進一步擴大。通過限時手段來釋放已有供電潛能，將多
處于閑置狀態(tài)的私人充電樁納入到市場當中，并對其進行統(tǒng)一管理，按照相關要求實現(xiàn)對充電需求的 合理調配。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。各運營平臺應通 過峰谷電價機制，積極引導用戶充電需求，按照削峰填谷的方式，改善高峰時段集中充電情況。針對 已經由政府定價管理的停車場，可實施限時免費政 策，針對短時間內的停車費用可適當降低或免費。 針對其他社會公共類型的停車場，應當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 商的運營管理，以此進一步降低停車場內部充電費費用，降低電動汽車車主的充電負擔。
3.3針對不同區(qū)域制定補貼政策
針對當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，應當針對不同區(qū)域內的電動 汽車充電提供不同的補貼政策。在制定補貼政策時， 應當充分考慮到各個區(qū)域范圍內充電市場的具體需 求，以及未來需求變化的增長態(tài)勢，除了結合資金補貼政策外，還應當不斷豐富充電補貼方式和服務 類型。按照中心與郊區(qū)區(qū)分、不同性質區(qū)分等方式, 以此保障電動汽車充電樁建設規(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，還應當注意，不僅需要從電動汽車充電設施建設和投運數量上進行嚴格的核查，同時還應當針對充電樁在實際運營階段的效 果以及其具備的服務能力進行綜合考量，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)一基礎信息管理平臺
當前，在石家莊城市內，包含的電動汽車充電 設施運營商主要有國家電網、特來電、星星充電等多家廠商。針對設備老舊、充電故障、設備損毀等問題，監(jiān)管部門應加強管理，及時督促進行設備新。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設施信息管理平臺，利用大數據、云存儲等技術對石家莊不同的充電基礎設施 信息進行統(tǒng)一監(jiān)督管理，實現(xiàn)石家莊所有充電設施 的布局分析、運營分析、用戶行為特征分析和數據統(tǒng)計。便于用戶在一個平臺下實現(xiàn)對所有設施的查 詢，有助于實現(xiàn)各充電設施收費標準的統(tǒng)一，方便 設備運行維護等工作。
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的用戶數量，與此同時，運營商也能夠 減少自身APP管理人員數量，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)網技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監(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警；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數據概覽：統(tǒng)計該賬戶下所有充電站的充電數據統(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，跳轉到該訂單的詳情頁面。
6. 產品選型
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，財務報表分析等等；遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設備軟件進行升級；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，適應不同車型的不同功率。下面是具體產品的型號和技術參數。
7. 現(xiàn)場圖片
8結論
1) 以石家莊中心城區(qū)為例，該城市現(xiàn)存的充電 樁規(guī)劃建設分布不均勻、公共停車場充電費用普遍較高和充電設施缺乏管理和維護。
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，應根據用戶行為，制定充電樁建設規(guī)劃方案。
3) 通過擴大現(xiàn)有停車場充電樁的建設面積、優(yōu)化充電樁運營管理模式和設立共享機制優(yōu)化運營管理模式，為電動汽車車主提供加方便的充電服務， 擴大充電服務范圍；設置統(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 車充電樁建設的優(yōu)化，但除此之外，政府及有關部門還應當繼續(xù)提高對充電樁建設的重視程度，為其各項建設活動提供規(guī)劃控制保障、財政扶持保障、 運營管理保障以及電力技術保障等，以此促進充電樁建設的深化發(fā)展。
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作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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