浅谈电动汽车公共充电桩布局方案评价方法

摘要：在社会现代化步伐不断加快的今天，环境保护与资源可持续利用的重要性日益凸显。电动汽车，凭借其显著的节能、与环保特性，正逐步成为城市交通体系中的重要组成部分。然而，当前充电桩等关键配套设施的设置尚缺乏科学合理的规划依据，这在一定程度上制约了电动汽车行业的可持续发展。

为了应对这一挑战，本文深入研究了电动汽车的充电需求与充电桩的设置原则，提出了一种创新的电动汽车充电需求预测与充电桩数量分析方法。进一步地，我们构建了一套公共充电桩布局方案评价指标体系，该体系不仅涵盖了社会条件、基本条件等核心指标，还细致考虑了气象、地理等二级影响因素。基于这一评价体系，我们采用了模糊综合评价法，建立了公共充电桩布局方案的科学评估模型，并通过实际案例分析验证了其有效性。

研究结果显示，本文所提出的方法能够为公共充电站设施规模的确定与布局优化提供坚实的量化支撑。更重要的是，它有助于我们深入洞察影响充电桩布局的关键因素，从而为优化公共充电站设施布局提供有价值的参考，对于推动电动汽车行业的健康发展具有重要意义。

关键词：电动汽车；充电桩；布局方案；评价指标体系；模糊综合评价

1引言

汽车为社会带来了巨大变革，但也造成了不可小觑的资源浪费和环境污染。与此同时，电动汽车在低碳、节能、功效等方面具备显著优势，能源利用率显著高于燃油汽车。除此之外，电动汽车相对燃油汽车噪声低，有效缓解了城市的噪音污染。然而，新能源汽车的发展和应用一定程度上取决于充电桩的发展水平。纵观全国，充电基础设施的建设才刚刚起步，充电站的选址和内部充电桩的数量设置还未形成一套完整的科学理论体系。充电站等相关配套设施存在数量不足及布局缺乏合理性等问题，地限制了电动汽车及社会的可持续发展。

当前，围绕充电配套设施的研究多数基于充电需求展开。LEE[1]分析发现电动汽车的行驶距离、行驶时长和开始行驶时间三者之间存在一定的联系，通过预测得到了电动汽车日间充电需求的分布情况。分析了充电设施建设的影响因素，并基于盈亏平衡理论，建立了充电站经济效益分析模型。收集了诸多驾驶员的充电数据，依据GeneralPacketRadioService威廉希尔官方网站 ，运用蒙特卡洛interwetten与威廉的赔率体系 方法预测了不同时间段的充电负荷。苏舒等[4]构建了基于Agent-元胞自动机的演化模型来预测充电需求时空分布的动态性。许威等[5]充分考虑用户出行习惯的多样化和错杂化，同时计算了多种场景下的电动汽车充电负荷。周国鹏等[6]分析了电动汽车的充电需求，同时预测了国内部分地区的电动汽车充电需求。

国内外学者关于充电站所做研究更多的是基于充电需求的较大范围的宏观规划，针对某一特定区域进行充电站的布局规划时仍缺乏一整套可参考的方法。本文旨在提出公共充电站充电设施需求分析及布局方案评价方法，为优化充电站设施布局提供借鉴。

2充电站内部充电设施需求分析方法

2.1电动汽车充电时间

电动汽车充电时间应该从一下几个方面考虑：（1）电动汽车的每日平均充电时间，（2）电动汽车的年均行驶里程，（3）电动汽车一年时间里的行驶天数，（4）电动汽车电池的续航里程，（5）—电动汽车充满电所需时间，

查阅资料得知，电动汽车年平均里程约24000km，平均每年行驶约276天，电池平均续航里程为391km，快充桩充满所需平均时间约为2h，慢充桩充满所需平均时间约为8h，可得电动汽车的每日平均充电时间的取值范围为0.45-1.78h。

2.2电动汽车充电需求分析

在对充电需求量进行计算时，需要充分考虑各类影响充电站选址的因素，在正确预测车辆周转率的基础上，建立定量因素与模型之间的关系，继而可以得到一个相对可靠的充电站需求预测模型。具体需要考虑以下几个方面：（1）电动汽车的充电需求量，（2）连接系数，介于0到1之间，（2）研究范围内电动汽车的数量，（3）电动汽车的平均功率，（4）电动汽车的每日平均充电时间。

2.3充电桩设置数量分析

充电桩数量的设置应基于以需求为导向，充分考虑实际设置区域大小、政策法规要求及停车场的车位周转率等因素。参考国内外各类充电桩设置类型，充电桩设置数量应该从一下几个方面考虑：（1）充电站内部充电桩设置数量；（2）充电站充电需求总量；（3）型单个充电桩的充电功率，包括快充桩和慢充桩。

3电动汽车公共充电桩布局评价指标

目前对于公共充电桩布局方案的评价指标体系针对性较为突出，但覆盖面较窄。充电桩布局方案评价指标体系评价指标体系由三类指标组成，分别是、二级及三级指标。指标包括社会条件、基本条件、区域条件以及应急救援条件。二级指标包括气象因素、地理因素、电力因素、人口密度、周边敏感地区的距离、区域交通状况、城市发展协调性、充电需求匹配性、综合应急救援能力以及避灾疏散能力。三级指标包括风向、雷电、气温、地质情况、地势情况、与周边居民区及工厂或重大危险源及潜在火源的距离、与城市规划相协调经济合理性、消防急救公安应急救援能力、紧急避难场所以及应急疏散道路等指标。

4安科瑞充电桩收费运营云平台系统选型方案

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网威廉希尔官方网站 对接入系统的电动电动自行车充电站以及各个充电整法行不间断地数据采集和监控，实时监控充电桩运行状态，进行充电服务、支付管理，交易结算，资要管理、电能管理，明细查询等。同时对充电机过温保护、漏电、充电机输入/输出过压，欠压，绝缘低各类故障进行预警；充电桩支持以太网、4G或WIFI等方式接入互联网，用户通过微信、支付宝，云闪付扫码充电。

4.2应用场所

适用于民用建筑、一般工业建筑、居住小区、实业单位、商业综合体、学校、园区等充电桩模式的充电基础设施设计。

4.3系统结构

系统分为四层：

1）即数据采集层、网络传输层、数据层和客户端层。

2）数据采集层：包括电瓶车智能充电桩通讯协议为标准modbus-rtu。电瓶车智能充电桩用于采集充电回路的电力参数，并进行电能计量和保护。

3）网络传输层：通过4G网络将数据上传至搭建好的数据库服务器。

4）数据层：包含应用服务器和数据服务器，应用服务器部署数据采集服务、WEB网站，数据服务器部署实时数据库、历史数据库、基础数据库。

5）应客户端层：系统管理员可在浏览器中访问电瓶车充电桩收费平台。终端充电用户通过刷卡扫码的方式启动充电。

小区充电平台功能主要涵盖充电设施智能化大屏、实时监控、交易管理、故障管理、统计分析、基础数据管理等功能，同时为运维人员提供运维APP，充电用户提供充电小程序。

4.4安科瑞充电桩云平台系统功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站点分布情况，对设备状态、设备使用率、充电次数、充电时长、充电金额、充电度数、充电桩故障等进行统计显示，同时可查看每个站点的站点信息、充电桩列表、充电记录、收益、能耗、故障记录等。统一管理小区充电桩，查看设备使用率，合理分配资源。

4.4.2实时监控

实时监视充电设施运行状况，主要包括充电桩运行状态、回路状态、充电过程中的充电电量、充电电压电流，充电桩告警信息等。

4.4.3交易管理

平台管理人员可管理充电用户账户，对其进行账户进行充值、退款、冻结、注销等操作，可查看小区用户每日的充电交易详细信息。

4.4.4故障管理

设备自动上报故障信息，平台管理人员可通过平台查看故障信息并进行派发处理，同时运维人员可通过运维APP收取故障推送，运维人员在运维工作完成后将结果上报。充电用户也可通过充电小程序反馈现场问题。

4.4.5统计分析

通过系统平台，从充电站点、充电设施、、充电时间、充电方式等不同角度，查询充电交易统计信息、能耗统计信息等。

4.4.6基础数据管理

在系统平台建立运营商户，运营商可建立和管理其运营所需站点和充电设施，维护充电设施信息、价格策略、折扣、优惠活动，同时可管理在线卡用户充值、冻结和解绑。

4.4.7运维APP

面向运维人员使用，可以对站点和充电桩进行管理、能够进行故障闭环处理、查询流量卡使用情况、查询充电充值情况，进行远程参数设置，同时可接收故障推送

4.4.8充电小程序

面向充电用户使用，可查看附近空闲设备，主要包含扫码充电、账户充值，充电卡绑定、交易查询、故障申诉等功能。

4.5硬件配置

5结论

在社会现代化进程不断加速的背景下，电动汽车凭借其节能、环保低碳的独特优势，正日益融入城市交通体系之中。然而，当前充电桩等配套设施的短缺与布局不当问题，已成为制约电动汽车行业可持续发展的瓶颈。

针对此现状，本文深入剖析了充电桩与电动汽车的充电特性，提出了在规划电动汽车充电需求与充电桩设置数量时需重点考虑的关键因素。在此基础上，本文进一步构建了充电设施需求分析及充电站布局方案的评价体系，旨在为公共充电站设施规模的合理确定与布局优化提供科学依据。

通过本文的研究，不仅能够为决策者提供定量化的参考，还有助于揭示影响充电桩布局的核心要素，进而指导公共充电站设施布局的优化调整，对推动电动汽车行业的持续健康发展具有重要的实践意义和应用价值。

参考文献：

[1]王宇萍 王连震 吴大伟 .电动汽车公共充电桩布局方案评价方法

[2]苏舒, 林湘宁, 张宏志, 等.电动汽车充电需求时空分布动态演化模型

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版

审核编辑 黄宇