淺談高速公路充電設(shè)施建設(shè)與運營管理策略研究

安科瑞 陳聰

摘　要：近年來,我國電動汽車保有量迅速增長,催生了對*速公路路網(wǎng)沿線充電設(shè)施的需求。文章分析了當(dāng)前高速路網(wǎng)電動汽車充電設(shè)備的建設(shè)現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)、建設(shè)選址因素以及運營管理策略,認為未來*速公路服務(wù)區(qū)充電站應(yīng)積極探索利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源,通過“光儲充"一體化系統(tǒng),降低對傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴,推動綠色能源的應(yīng)用和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高速公路；電動汽車；充電設(shè)備；建設(shè)布局；運營管理

1 *速公路充電設(shè)施運營現(xiàn)狀

1.1 充電站數(shù)量及分布

近年來,隨著新能源汽車市場的快速發(fā)展,大力推動充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),*速公路沿線電動車充電設(shè)備建設(shè)步伐不斷加快。截至2023年,我國*速公路服務(wù)區(qū)數(shù)量達到7348個,已建及預(yù)留的充電停車位達5.8萬個口。從整體覆蓋率來看,東部沿海地區(qū)電動車充電設(shè)備建設(shè)相對完善,服務(wù)區(qū)電動車充電設(shè)備覆蓋率超過80%。這些地區(qū)經(jīng)濟活躍,交通流量大,持有電動汽車的需求更為迫切,充電設(shè)備布局密集,可以滿足用戶長途出行需求。我國西部地區(qū)和東北地區(qū)電動車充電設(shè)備覆蓋率相對較低,充電設(shè)備分布稀疏,部分*速公路服務(wù)區(qū)未配置充電設(shè)施,如黑龍江、甘肅等省份的覆蓋率分別僅為6%和12%日。這種區(qū)域性的不平衡導(dǎo)致電動汽車在長途出行時面臨較大的續(xù)航壓力，進一步加劇“里程焦慮”,成為制約電動汽車發(fā)展的主要因素之一。

1.2 充電設(shè)施類型與應(yīng)用體驗

目前，電動汽車充電設(shè)備的類型主要有交流慢充樁和直流快充樁。交流慢充樁一般適用于長時間停車場景,通常需要6~8 小時才能充滿一輛電動車,適合需要長時間休息的車主,而直流快充樁逐漸成為*速公路服務(wù)區(qū)主流充電設(shè)備，其通?？稍?小時內(nèi)將電量從 20%充至 80%。

目前，120kw和180kw 的直流快充樁已廣泛應(yīng)用于高速公路充電網(wǎng)絡(luò),部分地區(qū)甚至引入了 350kw 及以上的超快充技術(shù)。

1.3 運營維護常見問題

盡管*速公路充電設(shè)備的數(shù)量和功率逐年提升,但運行過程中仍然面臨挑戰(zhàn),特別是*峰期和節(jié)假日期間,設(shè)施利用率不均衡的問題尤為突出。如2021年國慶節(jié)期間,部分*速公路服務(wù)區(qū)出現(xiàn)了電動汽車排隊4小時卻僅能充電1小時的情況，充電設(shè)施數(shù)量無法滿足假期車流激增的需求,特別是*功率快充樁的短缺,使得電動汽車車主在長途出行時不得不面臨長時間的等待。而在非*峰時段或交通流量較小的地區(qū)，充電設(shè)備的利用率卻處于較低水平。部分*速服務(wù)區(qū)的充電站點全年利用率不足10%，部分地區(qū)甚至出現(xiàn)閑置情況。這種利用率不均衡的現(xiàn)象增加了設(shè)備運營維護成本,也制約著經(jīng)濟效益。

此外,設(shè)備故障、維護不及時和兼容性差等問題也普遍存在,影響車主充電體驗。

2 關(guān)鍵技術(shù)及標準

在*速公路充電設(shè)備的建設(shè)運營過程中,技術(shù)創(chuàng)新是核*驅(qū)動力。充電技術(shù)的更新使充電速度、能源利用效率和用戶體驗得到顯著提升，而統(tǒng)一的充電標準則保證了不同品牌、類型電動汽車的兼容性和操作便利性。

2.1 快速充電與超快充技術(shù)

當(dāng)前,快速充電技術(shù)(DC 快充)已成為*速公路電動車充電設(shè)備的主流。120kW和180kW快充樁已經(jīng)普及,而350kW及以上的超快充樁也開始在部分主要*速路段投入使用。這些*功率快充樁可在15 ~30 分鐘內(nèi)為電動汽車補充80%左右的電量，大幅提升長途出行充電效率。

同時,快充技術(shù)也在向智能化方向發(fā)展。例如，部分超快充樁已經(jīng)具備集成智能電流調(diào)節(jié)功能，能夠根據(jù)電池狀態(tài)自動調(diào)節(jié)充電功率,既保證電池安全，又延長了電池壽命。同時，智能充電技術(shù)與大數(shù)據(jù)平臺的結(jié)合可以為車主提供充電規(guī)劃和建議,提前預(yù)判*佳充電時間與地點,避免*峰期擁堵。

2.2 電動車充電設(shè)備標準化

標準化是推動*速公路電動汽車充電設(shè)備應(yīng)用普及的基礎(chǔ)性工作。我國現(xiàn)行電動汽車充電標準主要遵循《電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置》(GB/T20234.1-2023)系列標準。該標準給出了不同類型充電設(shè)備和電動車輛接口、電壓等技術(shù)參數(shù)的統(tǒng)一規(guī)范,確保了充電設(shè)備與電動汽車之間的互聯(lián)互通。

然而,充電標準的統(tǒng)一過程仍面臨一些挑戰(zhàn)，不同汽車品牌和車型在電池規(guī)格、電壓需求和充電協(xié)議上存在差異。特別是在換電模式方面,如某車企正在推廣換電站技術(shù),但電池規(guī)格不統(tǒng)一導(dǎo)致?lián)Q電技術(shù)的推廣受限。此外,超快充技術(shù)的逐步應(yīng)用也使充電站和電動汽車的兼容性問題變得更加復(fù)雜。

2.3 智能充電與負荷管理系統(tǒng)

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,智能充電與負荷管理系統(tǒng)在*速公路電動汽車充電設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣泛。智能充電系統(tǒng)借助云計算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實現(xiàn)對充電站點的實時監(jiān)控和對電力負荷的動態(tài)調(diào)節(jié)。通過智能調(diào)度系統(tǒng)，電動汽車充電設(shè)備能夠自動識別電網(wǎng)負荷情況,選擇*佳充電時間段,確保充電安全和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

智能充電系統(tǒng)不僅提*了電動汽車充電設(shè)備的運營效率,還能為用戶提供個性化服務(wù)。用戶可以通過手機 APP實時查詢附近服務(wù)區(qū)充電車位的使用情況、電價及充電時長等信息，做出充電規(guī)劃安排。此外,智能充電系統(tǒng)還可以預(yù)測充電需求,在節(jié)假日期間提前調(diào)整充電站點的運行狀態(tài)，以應(yīng)對集中充電需求。

3 選址與建設(shè)考慮因素

*速公路充電設(shè)備的選址和建設(shè)是保障車主長途出行的重要環(huán)節(jié)。合理的選址既提*了充電設(shè)備的使用效率,也避免了站點的閑置或過度使用。因此,各地區(qū)應(yīng)根據(jù)*速路網(wǎng)地理條件、交通流量和經(jīng)濟發(fā)展水平平衡充電站選址建設(shè)與運營使用問題。

3.1 交通流量與用戶需求分析

*速公路電動汽車充電設(shè)備的布局應(yīng)優(yōu)先考慮交通流量和充電需求。我國*速路網(wǎng)分布廣泛且復(fù)雜,不同路段和時段車流量差異顯著。經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)交通流量集中,電動汽車保有量較大,對充電設(shè)備的需求旺盛。因此,這類路段充電設(shè)備布局應(yīng)更加密集,以滿足*峰時段需求。

與東部地區(qū)相比,西部和東北部*速公路車流量較小,交通壓力較低,電動汽車普及較慢。因此在選址時應(yīng)考慮充電站點的經(jīng)濟效益和使用頻率避免過度建設(shè)導(dǎo)致資源浪費。

3.2 地理條件與電力接入

地理條件和電力接入問題直接影響*速路網(wǎng)充電設(shè)備的選址。*速公路沿線復(fù)雜的地理環(huán)境增加了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的難度,特別是在西部地區(qū),服務(wù)區(qū)往往距離城市中*較遠,供電設(shè)施不完善,給充電站點的建設(shè)帶來了巨大挑戰(zhàn)。許多偏遠服務(wù)區(qū)無法供應(yīng)大功率充電所需的電力，導(dǎo)致建設(shè)和運營成本顯菩增加。

在此類地區(qū)，電動汽車充電設(shè)備的選址規(guī)劃需考慮地理環(huán)境和當(dāng)?shù)仉娏A(chǔ)設(shè)施的接入條件。此外,服務(wù)區(qū)士地資源緊張也是充電設(shè)備建設(shè)面臨的重要問題，*須統(tǒng)籌考慮服務(wù)區(qū)的整體功能布局，合理配置空間。

4 運營管理策略

充電設(shè)備的運營和管理是確保其長期穩(wěn)定運行,提升使用體驗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。電動汽車保有量日益增長,僅依靠增加設(shè)施遠遠不夠。合理的運營模式、完善的管理體系和持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新是提升充電設(shè)備利用率的重要手段。

4.1 不同運營模式對比

當(dāng)前,我國*速公路服務(wù)區(qū)電動汽車充電設(shè)備的運營模式主要有三種:租賃經(jīng)營、合作經(jīng)營和自主經(jīng)營。模式的選擇取決于各地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平交通流量以及政策支持和企業(yè)投資意愿。每種模式在實際運營中的優(yōu)劣勢各不相同。

(1)租賃經(jīng)營模式:服務(wù)區(qū)的運營管理單位與相關(guān)企業(yè)簽訂租賃合同，允許企業(yè)在服務(wù)區(qū)內(nèi)建設(shè)并運營充電站。此模式下,服務(wù)區(qū)僅需提供場地，充電設(shè)備的建設(shè)、運營和維護由租賃方負責(zé)。該模式風(fēng)險低,但也存在管理難度較大的問題。

(2)合作經(jīng)營模式:服務(wù)區(qū)運營管理單位與相關(guān)企業(yè)合作,共同出資建設(shè)并運營充電設(shè)備,產(chǎn)權(quán)歸雙方共同所有。這種模式在河北等省份的*速公路服務(wù)區(qū)應(yīng)用較為廣泛。合作經(jīng)營的優(yōu)勢在于充分發(fā)揮了各方資源和專業(yè)優(yōu)勢。

(3)自主經(jīng)營模式:服務(wù)區(qū)自行投資建設(shè)電動車充電設(shè)備,并負責(zé)運營和維護,通過自主經(jīng)營保障服務(wù)。該模式面臨的*大挑戰(zhàn)是資金壓力和運營風(fēng)險日

4.2 提升用戶體驗的管理策略

(1)實時信息共享與智能管理:運營商可通過手機 APP 和車載系統(tǒng)為車主提供實時信息，如附近服務(wù)區(qū)的站點車位數(shù)量、使用狀態(tài)、價格等。

(2)*峰期應(yīng)急管理措施:可試點部署移動充電車,在*峰期提供快速充電服務(wù)，此外改進雙向車流管理也可以緩解服務(wù)區(qū)充電壓力。

(3)運維機制的完善與故障處理:運營方需建立完善的設(shè)備維護和故障報告機制,確保充電設(shè)備正常運行。

5 未來發(fā)展建議

未來，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上繼續(xù)推進電動汽車充電設(shè)備的改進布局、技術(shù)創(chuàng)新和政策支持,以確保*速充電網(wǎng)絡(luò)能夠滿足不斷增長的電動汽車市場需求?；诖?提出以下建議:

5.1 提升充電設(shè)備覆蓋率,縮小區(qū)域發(fā)展差距

為了實現(xiàn)充電網(wǎng)絡(luò)的均衡發(fā)展，建議加大對欠發(fā)達地區(qū)的投資,推動社會資金的引入，以支持基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。例如,可以通過補貼政策與社會資本合作(PPP)模式,鼓勵相關(guān)企業(yè)參與西部和東北部充電站建設(shè)，推動全國范圍內(nèi)*速路網(wǎng)電動車充電設(shè)備覆蓋率增長。

5.2 推動技術(shù)創(chuàng)新,提升設(shè)備使用效率和用戶體驗

持續(xù)支持大功率充電技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,特別是在交通繁忙的*速公路服務(wù)區(qū)推動換電站和智能充電管理系統(tǒng)建設(shè)。換電模式作為快速補能的有效替代方案,具有縮短充電時間、提*能源利用效率的潛力,建議推動不同品牌電動車輛電池的互換兼容加快換電技術(shù)普及。

5.3 加強運營管理與智能化平臺建設(shè)

建議建立全國統(tǒng)一的電動車充電設(shè)備智能管理平臺,整合不同充電運營商的數(shù)據(jù),方便用戶通過一個平臺查詢?nèi)珖秶鷥?nèi)充電站點的實時信息、使用情況及價格等,簡化操作流程,提升使用便利性。加快制定相關(guān)政策,鼓勵充電運營商與車企共享數(shù)據(jù)推動充電設(shè)備互聯(lián)互通，避免因平臺割裂導(dǎo)致用戶需要下載多個 APP 的情況。

5.4 完善政策支持體系,促進市場化運作

建議進一步完善電動汽車充電設(shè)備建設(shè)和運營的政策支持體系,出臺專項資金補貼政策,特別是針對中西部及偏遠地區(qū)的建設(shè)政策。同時，可以通過稅收優(yōu)惠、*款利息補貼等措施,鼓勵相關(guān)企業(yè)參與到*速公路充電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中。在運營模式上,建議推廣 PPP模式，政策引導(dǎo)與市場化運作相結(jié)合,發(fā)揮市場機制作用,提*電動車充電設(shè)備的運營效率。

5.5 加強環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展技術(shù)的應(yīng)用

*速公路服務(wù)區(qū)充電站應(yīng)積極探索利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源,通過“光儲充”一體化系統(tǒng),降低對傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，推動綠色能源的應(yīng)用和發(fā)展。同時,利用儲能系統(tǒng)和智能電網(wǎng)技術(shù),可以調(diào)節(jié)電力負荷,改善能源分配,進一步提升電動汽車充電設(shè)備的可持續(xù)發(fā)展能力。

未來,*速公路電動汽車充電設(shè)備的發(fā)展*須依靠企業(yè)和用戶的協(xié)同,通過政策支持、技術(shù)推動和市場化運作,構(gòu)建智能、可持續(xù)的充電網(wǎng)絡(luò)，以推動我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，實現(xiàn)交通領(lǐng)域綠色轉(zhuǎn)型。

6 安科瑞充電樁收費運營云平臺系統(tǒng)選型方案

6.1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。

6.2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。

6.3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)中*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)中*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。

6.4安科瑞充電樁云平臺系統(tǒng)功能

6.4.1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。

6.4.2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。

6.4.3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。

6.4.4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。

6.4.5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。

6.4.6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。

6.4.7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。

6.4.8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。

6.5系統(tǒng)硬件配置

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