王晶晶
安科瑞電氣股份有限公司
0 引言?
? 隨著能源轉(zhuǎn)型步伐的加快,我國經(jīng)濟(jì)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(jìn)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?、 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(jìn)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(jì)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(jìn)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(jìn)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(hù)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(hù)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(jìn)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(jìn)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(dá)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(jìn)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(jìn)行充電。從這一 行為也能夠進(jìn)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(yuǎn)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(dá)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(dá)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(dá)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(dá)到8%以 上。分行業(yè)來看,河北工業(yè)能耗強度較高,達(dá)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(jìn)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(jìn)行建設(shè)規(guī)劃時,需要從對其區(qū)域布局進(jìn)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(jìn)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(jìn)行簡化,以此進(jìn)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(jìn)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(yán)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(jìn)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(hù)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(jìn)一步擴大。通過限/時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(jìn)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(jìn)一 步為充電樁樁主帶來額外的經(jīng)濟(jì)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,可實施限/時/免/費政 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(jìn)行合作,并將停車費納入服務(wù) 商的運營管理,以此進(jìn)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(fù)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(jìn)行嚴(yán)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(jìn)行綜合考量,以此才能 夠進(jìn)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(jìn)行設(shè)備更新。對于長期占用充電車位的現(xiàn)象進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一,方便 設(shè)備運行維護(hù)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(jìn)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(hù)、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警;用戶通過微信小程序掃描二維碼,進(jìn)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(jìn)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(jìn)入充電槍監(jiān)控頁面
3、實時監(jiān)測變壓器負(fù)荷,當(dāng)負(fù)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(fù)荷超過80%時,系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電,直到負(fù)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(jì)、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(hù)的功能;智能計量:輸出配置智能電能表,進(jìn)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(yuǎn)程升級:具備完善的通訊功能,可遠(yuǎn)程對設(shè)備軟件進(jìn)行升級;保護(hù)功能:具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù),漏電保護(hù)和接地保護(hù)等功能;適配車型:滿足國標(biāo)充電接口,適配所有符合國標(biāo)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(hù)。
??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(biāo)準(zhǔn),對充電樁進(jìn)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(jìn)充電樁建設(shè)的深化發(fā)展。
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