摘要：隨著社會現(xiàn)代化的深入推進，環(huán)境保護和資源利用可持續(xù)化發(fā)展的重要性愈發(fā)顯著。電動汽車因其在節(jié)能、效率、環(huán)保等方面的突出優(yōu)勢，開始越來越多的進入城市交通系統(tǒng)。然而目前充電樁等相關(guān)配套設(shè)施缺乏合理的設(shè)置依據(jù)，不利于電動汽車的可持續(xù)發(fā)展。本文根據(jù)充電樁及電動汽車充電特性，提出了電動汽車充電需求和充電樁設(shè)置數(shù)量分析方法；構(gòu)建了包含社會條件、基本條件等指標及氣象因素、地理因素等二級指標在內(nèi)的公共充電樁布局方案評價指標體系，建立了基于模糊綜合評價法的公共充電樁布局方案評價模型，并進行了案例分析。結(jié)果表明，本文提出的方法可以為確定公共充電站充電設(shè)施規(guī)模及布局方案提供定量依據(jù)，有利于揭示影響充電樁布局的關(guān)鍵因素，對優(yōu)化公共充電站的設(shè)施布局有一定的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：電動汽車；充電樁；布局方案；評價指標體系；模糊綜合評價

1引言

汽車為社會帶來了巨大變革，但也造成了不可小覷的資源浪費和環(huán)境污染。與此同時，電動汽車在低碳、節(jié)能、功效等方面具備顯著優(yōu)勢，能源利用率顯著高于燃油汽車。除此之外，電動汽車相對燃油汽車噪聲低，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?？v觀全國，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，地限制了電動汽車及社會的可持續(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)電動汽車的行駛距離、行駛時長和開始行駛時間三者之間存在一定的聯(lián)系，通過預(yù)測得到了電動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)，運用蒙特卡洛模擬方法預(yù)測了不同時間段的充電負荷。蘇舒等[4]構(gòu)建了基于Agent-元胞自動機的演化模型來預(yù)測充電需求時空分布的動態(tài)性。許威等[5]充分考慮用戶出行習(xí)慣的多樣化和錯雜化，同時計算了多種場景下的電動汽車充電負荷。周國鵬等[6]分析了電動汽車的充電需求，同時預(yù)測了國內(nèi)部分地區(qū)的電動汽車充電需求。

國內(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，針對某一特定區(qū)域進行充電站的布局規(guī)劃時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價方法，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電動汽車充電時間

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

查閱資料得知，電動汽車年平均里程約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間約為2h，慢充樁充滿所需平均時間約為8h，可得電動汽車的每日平均充電時間的取值范圍為0.45-1.78h。

2.2電動汽車充電需求分析

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

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，充分考慮實際設(shè)置區(qū)域大小、政策法規(guī)要求及停車場的車位周轉(zhuǎn)率等因素。參考國內(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）型單個充電樁的充電功率，包括快充樁和慢充樁。

3電動汽車公共充電樁布局評價指標

目前對于公共充電樁布局方案的評價指標體系針對性較為突出，但覆蓋面較窄。充電樁布局方案評價指標體系評價指標體系由三類指標組成，分別是、二級及三級指標。指標包括社會條件、基本條件、區(qū)域條件以及應(yīng)急救援條件。二級指標包括氣象因素、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。三級指標包括風(fēng)向、雷電、氣溫、地質(zhì)情況、地勢情況、與周邊居民區(qū)及工廠或重大危險源及潛在火源的距離、與城市規(guī)劃相協(xié)調(diào)經(jīng)濟合理性、消防急救公安應(yīng)急救援能力、緊急避難場所以及應(yīng)急疏散道路等指標。

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(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)議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進行電能計量和保護。

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，對其進行賬戶進行充值、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(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硬件配置

5結(jié)論

隨著社會現(xiàn)代化的深入推進，電動汽車由于其在節(jié)能、效率、環(huán)保等方面的突出優(yōu)勢，開始越來越多的進入城市交通系統(tǒng)。然而目前充電樁等相關(guān)配套設(shè)施存在數(shù)量不足及布局不合理等問題，地限制了電動汽車的可持續(xù)發(fā)展。本文根據(jù)充電樁及電動汽車的充電特性，提出了電動汽車充電需求和充電樁設(shè)置數(shù)量需要注意的因素，本文提出的充電設(shè)施需求分析及充電站布局方案評價方法可以為確定公共充電站充電設(shè)施規(guī)模及布局方案提供參考，有利于揭示影響充電樁布局的關(guān)鍵因素，對優(yōu)化公共充電站的設(shè)施布局有一定的應(yīng)用價值。