新能源汽車充電樁建設(shè)技術(shù)路線及發(fā)展趨勢

摘要：

在全球積極應(yīng)對氣候變化、推動低碳減排的背景下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，成為全球能源轉(zhuǎn)型的重要方向。傳統(tǒng)燃油汽車不僅排放大量溫室氣體，加劇全球變暖，還面臨化石能源日益枯竭的挑戰(zhàn)，這為新能源汽車的發(fā)展提供了強勁動力。目前，新能源汽車以電動汽車為主，其動力來源或主要依賴電能，擺脫了對傳統(tǒng)燃油的依賴。充電作為電動汽車的主要能量補充方式，使得充電樁成為的配套基礎(chǔ)設(shè)施。盡管我國充電樁建設(shè)已初具規(guī)模，但隨著新能源汽車保有量的快速增長，現(xiàn)有充電樁的數(shù)量和服務(wù)質(zhì)量已無法滿足用戶需求。充電樁分布不均、充電效率低下、安全隱患等問題日益凸顯，嚴重制約了用戶體驗和行業(yè)發(fā)展。因此，加快推進充電樁建設(shè)優(yōu)化，提升充電設(shè)施的安全性、便捷性和智能化水平，對于促進新能源汽車普及、推動綠色交通發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞:新能源 充電樁 電網(wǎng) 技術(shù)

1 引言

在開展新能源汽車充電樁建設(shè)與優(yōu)化工作之前，首先需要對現(xiàn)階段新能源汽車充電樁建設(shè)背景進行分析，包括國際背景、國內(nèi)背景、使用需求背景。在對新能源汽車充電樁現(xiàn)有問題進行分析，包括運維缺失、安全隱患、分布不均、費用偏高、充電速度。隨后在此基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的措施，從而更好的滿足用戶需求并提升充電樁的利用效率，包括從硬件與保護層面出發(fā)提升充電樁質(zhì)量、優(yōu)惠充電費用、統(tǒng)一充電樁充電速度、充電樁信息線上發(fā)布管理，推進新能源汽車快速、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

2 新能源充電樁建設(shè)的背景

2.1 國際背景

經(jīng)濟全球化大背景下，全球的生產(chǎn)力水平呈現(xiàn)持續(xù)增長趨勢，化石能源的消耗量顯著增加，而日益緊缺的化石能源難以支撐快速增長的社會生產(chǎn)力水平。確保生產(chǎn)能源穩(wěn)定持續(xù)才是確保生產(chǎn)穩(wěn)固提升的關(guān)鍵所在，由此探求新能源并確保其持續(xù)發(fā)展成為全球共同關(guān)注的問題。

2.2 國內(nèi)背景

我國長期以來高度重視生態(tài)環(huán)境建設(shè)與生產(chǎn)能源可持續(xù)發(fā)展建設(shè)，尤其在“十四五”規(guī)劃當中重點提出要做好新能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作推動我國進一步充分發(fā)揮資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的積極作用。

隨著機動車保有量的持續(xù)增加，汽車排放成為威脅生態(tài)環(huán)境建設(shè)與能源持續(xù)發(fā)展的一大主要原因，因此在新時代背景下我國致力于推進新能源汽車發(fā)展，新能源汽車將有效減少氣體排放并最大限度上降低對化石能源的消耗。截至目前為止國際上所推出的新能源汽車主要以電力為主，按照動力類型劃分可分為純電動、油電混合，即現(xiàn)階段的新能源汽車需要將電力作為主要的驅(qū)動能源，新能源汽車充電樁產(chǎn)業(yè)由此應(yīng)運而生。

2.3 使用需求背景

在我國新能源汽車誕生初期，新能源汽車充電樁建設(shè)幾乎處于空白狀態(tài)，但是隨著新階段新能源汽車保有量的持續(xù)增長，關(guān)于新能源汽車充電樁的建設(shè)理念、技術(shù)、規(guī)模隨之不斷提升。我國“十三五”規(guī)劃期間以在全國范圍內(nèi)建成500萬座新能源汽車充電樁，滿足了新能源汽車的能源供應(yīng)需求“十四五”規(guī)劃預(yù)計在全國范圍內(nèi)再建設(shè)充電樁1000萬座。但是現(xiàn)階段的新能源汽車充電樁存在一些質(zhì)量問題，如觸摸屏失靈、界面復(fù)雜、起火、爆炸等，對人身財產(chǎn)安全造成嚴重威脅。

為了確保我國新能源汽車事業(yè)可以長期穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展，充電樁建設(shè)工作不能單純追求數(shù)量，更要注重提升質(zhì)量，因此在建設(shè)充電樁的過程中需要同時兼顧規(guī)劃與優(yōu)化工作。

3 新能源充電樁建設(shè)存在的問題

3.1 運維缺失

充電樁投入使用后需要定期維護與保養(yǎng)，從而確保充電樁的正常使用。而現(xiàn)階段許多地區(qū)的充電樁之所以被閑置，是因為充電樁沒有進行及時運維造成充電樁損壞。

在一些國道、高速公路服務(wù)區(qū)都配備新能源汽車專用充電樁，但是其中大部分充電樁已經(jīng)無法使用，這種現(xiàn)象也是因為充電樁運維缺失造成的。充電樁運維缺失不僅給新能源汽車用戶帶來不便，還造成了嚴重的資源浪費。

3.2 安全隱患

我國的公共充電樁多為室外充電樁，室外充電樁與加油站的加油機不同，并沒有配備專業(yè)的管理人員。并且室外充電樁通常情況下處于開放的環(huán)境中，因此受到自然環(huán)境因素的影響較大，在室外環(huán)境的長期影響下容易造成充電樁線路老化、漏電、機體材料氧化等。部分室內(nèi)充電樁由于處于封閉空間，當出現(xiàn)故障的情況下很容易在短時間內(nèi)造成人員傷亡。截至目前為止新能源汽車充電樁的安全隱患主要存在以下幾類:

(1)絕緣異常:新能源汽車充電樁出現(xiàn)絕緣異常的部位，通常在外殼、刷卡位置、金屬按鍵，當充電樁漏電以后，用戶觸碰這些位置就會發(fā)生觸電:

(2)充電槍未鎖緊:新能源汽車充電需要通過充電槍與充電樁連接，用戶在充電槍使用完畢后在一定概率上會存在充電槍未鎖緊的情況充電槍未鎖緊就會造成漏電，此時如果下一個用戶直接使用就會與高壓電直接借助，造成安全事故:

(3)充電樁銹蝕:公用充電柱的金屬配件的漆面破損以后容易造成銹蝕，隨后銹蝕面積會不斷擴大，進而影響充電樁的實際使用性能，嚴重時甚至?xí)?dǎo)致充電樁出現(xiàn)穿孔，導(dǎo)致漏電造成人員觸電。

3.3 分布不均

通過分析已有調(diào)查結(jié)果表明，許多新能源汽車用戶都會選擇用地圖尋找充電樁，但是這種尋找充電樁的方式會浪費許多時間，而最顯著的問題就表現(xiàn)在充電樁分布不均，具體表現(xiàn)在或部分地區(qū)過于密集或過于稀疏，甚至部分區(qū)域存在大范圍內(nèi)沒有充電樁，這種現(xiàn)象在郊區(qū)展現(xiàn)的尤為明顯。

新能源汽車充電樁市場競爭尤為激烈，即便是這種情況下充電樁依然存在嚴重的分布不均的問題依然得不到解決，導(dǎo)致充電效率無法得到提升，不僅為用戶帶來不便，還會導(dǎo)致較為嚴重的資源浪費現(xiàn)象。

3.4 費用偏高

之所以許多用戶選擇使用新能源汽車，是因為新能源汽車相比燃油汽車價格更加低廉，可以節(jié)省車輛使用成本。然而現(xiàn)實情況是，新能源汽車充電的費用普遍偏高，且充電樁分布不均會進一步增加車輛使用成本，結(jié)果導(dǎo)致新能源汽車的成本消耗大于燃油汽車。部分城市中心地區(qū)的充電樁的充電價格會普遍偏高，且車輛在進行充電時還會收取相應(yīng)的停車費，綜合計算車輛的充電成本超出預(yù)算范圍。

3.5 充電速度

我國的新能源汽車發(fā)展尚處于初級階段，新能源汽車充電樁企業(yè)數(shù)量極其有限，由此導(dǎo)致新能源汽車充電市場處于壟斷狀態(tài)。充電樁企業(yè)數(shù)量稀少，且競爭激烈程度日益增加，而新能源汽車充電樁的行業(yè)性質(zhì)決定了低盈利水平，這就使得各充電樁企業(yè)搶占的現(xiàn)象更加顯著，這對于新能源汽車充電行業(yè)而言極為不利。

事實上新能源汽車充電難的問題都是技術(shù)競爭的結(jié)果，不同企業(yè)所研制的充電樁使用的技術(shù)水平不同，因而給用戶帶來的實際體驗不同,根據(jù)許多新能源汽車用戶反映，不同企業(yè)的充電樁最顯著的技術(shù)差異就在于充電速度不同。充電速度不僅關(guān)系到用戶的時間使用成本，還關(guān)系到對車輛的養(yǎng)護效果，過快或過慢的充電速度都會對車輛電池造成直接影響。

4 解決方案

圖1 有序充電管理系統(tǒng)示意圖

圖2 平臺結(jié)構(gòu)圖

充電運營管理平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的充電設(shè)施管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗和服務(wù)質(zhì)量。用戶可以通過APP或小程序提前預(yù)約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時也能為充電站提供更準確的充電需求數(shù)據(jù)，方便后續(xù)的調(diào)度和管理。通過平臺可對充電樁的功率、電壓、電流等參數(shù)進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內(nèi)充電，避免對電網(wǎng)造成過大的負荷。

5 安科瑞充電樁云平臺功能

平臺除了對充電樁的監(jiān)控外，還對充電站的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進行集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，提高充電站的運行可靠性，降低運營成本，平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 充電樁運營管理平臺系統(tǒng)架構(gòu)

大屏顯示：展示充電站設(shè)備統(tǒng)計、使用率排行、運營統(tǒng)計圖表、節(jié)碳量統(tǒng)計等數(shù)據(jù)。

圖4 大屏展示界面

站點監(jiān)控：顯示設(shè)備實時狀態(tài)、設(shè)備列表、設(shè)備日志、設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計等功能。

圖5 站點監(jiān)控界面

設(shè)備監(jiān)控：顯示設(shè)備實時信息、配套設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備實時曲線、關(guān)聯(lián)訂單信息、充電功率曲線等。

圖6 設(shè)備監(jiān)控界面

運營趨勢統(tǒng)計：顯示運營信息查詢、站點對比曲線、日月年報表、站點對比列表等功能。

圖7 運營趨勢界面

收益查詢：提供收益匯總、實際收益報表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。

圖8 收益查詢界面

故障分析：提供故障匯總、故障狀態(tài)餅圖、故障趨勢分析、故障類型餅圖等功能。

圖9 故障分析界面

訂單記錄：提供實時/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導(dǎo)出、運營商應(yīng)收信息、充電明細、交易流水查詢、充值余額明細等功能。

圖10 訂單查詢界面

6 總結(jié)

新能源汽車以其顯著的環(huán)保優(yōu)勢，吸引了眾多消費者的目光。相較于傳統(tǒng)燃油汽車，新能源汽車在使用成本上更具吸引力，尤其是充電費用遠低于燃油費用，這成為許多用戶選擇新能源汽車的重要原因。然而，充電樁建設(shè)和管理中存在的問題，卻為新能源汽車的實際使用帶來了諸多不便。不同企業(yè)充電樁收費標準不統(tǒng)一、充電速度參差不齊等問題，嚴重影響了用戶體驗，成為制約新能源汽車普及的重要因素。因此，推動新能源汽車大規(guī)模普及，著力提升充電樁的質(zhì)量和效率。充電樁的優(yōu)化應(yīng)緊密圍繞用戶實際需求和電網(wǎng)承載能力，科學(xué)規(guī)劃充電樁布局，制定合理的收費標準，簡化充電流程，為用戶提供便捷的充電服務(wù)。這不僅關(guān)乎用戶體驗的提升，更對我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有深遠意義。