摘要：在社會(huì)現(xiàn)代化步伐不斷加快的今天，環(huán)境保護(hù)與資源可持續(xù)利用的重要性日益凸顯。電動(dòng)汽車，憑借其顯著的節(jié)能、與環(huán)保特性，正逐步成為城市交通體系中的重要組成部分。然而，當(dāng)前充電樁等關(guān)鍵配套設(shè)施的設(shè)置尚缺乏科學(xué)合理的規(guī)劃依據(jù)，這在一定程度上制約了電動(dòng)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，本文深入研究了電動(dòng)汽車的充電需求與充電樁的設(shè)置原則，提出了一種創(chuàng)新的電動(dòng)汽車充電需求預(yù)測(cè)與充電樁數(shù)量分析方法。進(jìn)一步地，我們構(gòu)建了一套公共充電樁布局方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該體系不僅涵蓋了社會(huì)條件、基本條件等核心指標(biāo)，還細(xì)致考慮了氣象、地理等二級(jí)影響因素。基于這一評(píng)價(jià)體系，我們采用了模糊綜合評(píng)價(jià)法，建立了公共充電樁布局方案的科學(xué)評(píng)估模型，并通過實(shí)際案例分析驗(yàn)證了其有效性。

研究結(jié)果顯示，本文所提出的方法能夠?yàn)楣渤潆娬驹O(shè)施規(guī)模的確定與布局優(yōu)化提供堅(jiān)實(shí)的量化支撐。更重要的是，它有助于我們深入洞察影響充電樁布局的關(guān)鍵因素，從而為優(yōu)化公共充電站設(shè)施布局提供有價(jià)值的參考，對(duì)于推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電樁；布局方案；評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；模糊綜合評(píng)價(jià)

1引言

汽車為社會(huì)帶來了巨大變革，但也造成了不可小覷的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。與此同時(shí)，電動(dòng)汽車在低碳、節(jié)能、功效等方面具備顯著優(yōu)勢(shì)，能源利用率顯著高于燃油汽車。除此之外，電動(dòng)汽車相對(duì)燃油汽車噪聲低，有效緩解了城市的噪音污染。然而，新能源汽車的發(fā)展和應(yīng)用一定程度上取決于充電樁的發(fā)展水平。縱觀全國(guó)，充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)才剛剛起步，充電站的選址和內(nèi)部充電樁的數(shù)量設(shè)置還未形成一套完整的科學(xué)理論體系。充電站等相關(guān)配套設(shè)施存在數(shù)量不足及布局缺乏合理性等問題，地限制了電動(dòng)汽車及社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

當(dāng)前，圍繞充電配套設(shè)施的研究多數(shù)基于充電需求展開。LEE[1]分析發(fā)現(xiàn)電動(dòng)汽車的行駛距離、行駛時(shí)長(zhǎng)和開始行駛時(shí)間三者之間存在一定的聯(lián)系，通過預(yù)測(cè)得到了電動(dòng)汽車日間充電需求的分布情況。分析了充電設(shè)施建設(shè)的影響因素，并基于盈虧平衡理論，建立了充電站經(jīng)濟(jì)效益分析模型。收集了諸多駕駛員的充電數(shù)據(jù)，依據(jù)GeneralPacketRadioService技術(shù)，運(yùn)用蒙特卡洛模擬方法預(yù)測(cè)了不同時(shí)間段的充電負(fù)荷。蘇舒等[4]構(gòu)建了基于Agent-元胞自動(dòng)機(jī)的演化模型來預(yù)測(cè)充電需求時(shí)空分布的動(dòng)態(tài)性。許威等[5]充分考慮用戶出行習(xí)慣的多樣化和錯(cuò)雜化，同時(shí)計(jì)算了多種場(chǎng)景下的電動(dòng)汽車充電負(fù)荷。周國(guó)鵬等[6]分析了電動(dòng)汽車的充電需求，同時(shí)預(yù)測(cè)了國(guó)內(nèi)部分地區(qū)的電動(dòng)汽車充電需求。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于充電站所做研究更多的是基于充電需求的較大范圍的宏觀規(guī)劃，針對(duì)某一特定區(qū)域進(jìn)行充電站的布局規(guī)劃時(shí)仍缺乏一整套可參考的方法。本文旨在提出公共充電站充電設(shè)施需求分析及布局方案評(píng)價(jià)方法，為優(yōu)化充電站設(shè)施布局提供借鑒。

2充電站內(nèi)部充電設(shè)施需求分析方法

2.1電動(dòng)汽車充電時(shí)間

電動(dòng)汽車充電時(shí)間應(yīng)該從一下幾個(gè)方面考慮：（1）電動(dòng)汽車的每日平均充電時(shí)間，（2）電動(dòng)汽車的年均行駛里程，（3）電動(dòng)汽車一年時(shí)間里的行駛天數(shù)，（4）電動(dòng)汽車電池的續(xù)航里程，（5）—電動(dòng)汽車充滿電所需時(shí)間，

查閱資料得知，電動(dòng)汽車年平均里程約24000km，平均每年行駛約276天，電池平均續(xù)航里程為391km，快充樁充滿所需平均時(shí)間約為2h，慢充樁充滿所需平均時(shí)間約為8h，可得電動(dòng)汽車的每日平均充電時(shí)間的取值范圍為0.45-1.78h。

2.2電動(dòng)汽車充電需求分析

在對(duì)充電需求量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要充分考慮各類影響充電站選址的因素，在正確預(yù)測(cè)車輛周轉(zhuǎn)率的基礎(chǔ)上，建立定量因素與模型之間的關(guān)系，繼而可以得到一個(gè)相對(duì)可靠的充電站需求預(yù)測(cè)模型。具體需要考慮以下幾個(gè)方面：（1）電動(dòng)汽車的充電需求量，（2）連接系數(shù)，介于0到1之間，（2）研究范圍內(nèi)電動(dòng)汽車的數(shù)量，（3）電動(dòng)汽車的平均功率，（4）電動(dòng)汽車的每日平均充電時(shí)間。

2.3充電樁設(shè)置數(shù)量分析

充電樁數(shù)量的設(shè)置應(yīng)基于以需求為導(dǎo)向，充分考慮實(shí)際設(shè)置區(qū)域大小、政策法規(guī)要求及停車場(chǎng)的車位周轉(zhuǎn)率等因素。參考國(guó)內(nèi)外各類充電樁設(shè)置類型，充電樁設(shè)置數(shù)量應(yīng)該從一下幾個(gè)方面考慮：（1）充電站內(nèi)部充電樁設(shè)置數(shù)量；（2）充電站充電需求總量；（3）型單個(gè)充電樁的充電功率，包括快充樁和慢充樁。

3電動(dòng)汽車公共充電樁布局評(píng)價(jià)指標(biāo)

目前對(duì)于公共充電樁布局方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系針對(duì)性較為突出，但覆蓋面較窄。充電樁布局方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由三類指標(biāo)組成，分別是、二級(jí)及三級(jí)指標(biāo)。指標(biāo)包括社會(huì)條件、基本條件、區(qū)域條件以及應(yīng)急救援條件。二級(jí)指標(biāo)包括氣象因素、地理因素、電力因素、人口密度、周邊敏感地區(qū)的距離、區(qū)域交通狀況、城市發(fā)展協(xié)調(diào)性、充電需求匹配性、綜合應(yīng)急救援能力以及避災(zāi)疏散能力。三級(jí)指標(biāo)包括風(fēng)向、雷電、氣溫、地質(zhì)情況、地勢(shì)情況、與周邊居民區(qū)及工廠或重大危險(xiǎn)源及潛在火源的距離、與城市規(guī)劃相協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)合理性、消防急救公安應(yīng)急救援能力、緊急避難場(chǎng)所以及應(yīng)急疏散道路等指標(biāo)。

4安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)選型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)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(shí)對(duì)充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)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(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)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(jì)。

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(jì)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(shí)時(shí)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(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

4.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)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(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(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(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)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(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對(duì)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(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問題。

4.4.5統(tǒng)計(jì)分析

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

4.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

4.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)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(shí)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硬件配置

5結(jié)論

在社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加速的背景下，電動(dòng)汽車憑借其節(jié)能、環(huán)保低碳的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，正日益融入城市交通體系之中。然而，當(dāng)前充電樁等配套設(shè)施的短缺與布局不當(dāng)問題，已成為制約電動(dòng)汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。

針對(duì)此現(xiàn)狀，本文深入剖析了充電樁與電動(dòng)汽車的充電特性，提出了在規(guī)劃電動(dòng)汽車充電需求與充電樁設(shè)置數(shù)量時(shí)需重點(diǎn)考慮的關(guān)鍵因素。在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步構(gòu)建了充電設(shè)施需求分析及充電站布局方案的評(píng)價(jià)體系，旨在為公共充電站設(shè)施規(guī)模的合理確定與布局優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

通過本文的研究，不僅能夠?yàn)闆Q策者提供定量化的參考，還有助于揭示影響充電樁布局的核心要素，進(jìn)而指導(dǎo)公共充電站設(shè)施布局的優(yōu)化調(diào)整，對(duì)推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展具有重要的實(shí)踐意義和應(yīng)用價(jià)值。

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

審核編輯 黃宇