摘要：随着新能源汽车的快速发展，城市充电基础设施建设刻不容缓，但目前城市新能源汽车充电桩的应用存在一些问题，如布局不够合理、与车辆匹配度不高、利用率低等。该文针对这些问题提出优化策略，包括科学规划布局、提升充电桩质量、加强统筹管理，以有效提升充电桩使用便利性。
关键词：新能源汽车 ；充电桩 ；布局规划
0引言
新能源汽车作为节能环保的绿色出行方式，正在全球范围内快速发展。与传统燃油汽车相比，新能源汽车具有低排放、低噪声等优势，是缓解城市环境压力、推动汽车产业转型升级的重要途径 [1]。新能源汽车的普及离不开充电基础设施的支撑。合理布局充电桩网络，不仅能够为用户提供优质的充电服务，还能延长和提升新能源车辆的续驶里程和能源利用效率。但目前城市充电桩布局存在一些不合理之处，布局位置与实际需求偏差较大、充电桩与车辆匹配度不高、充电桩利用率低等，给用户出行带来了诸多不便，也制约了新能源车产业的发展 [2]。因此，有必要对城市新能源汽车充电桩进行合理优化，以更好地满足城市新 能源车辆充电需求、提高充电桩利用率，为新能源汽车充电桩建设提供理论支持和决策参考。
1 城市新能源汽车充电桩应用存在问题
随着新能源汽车产业的快速发展，为满足日益增长的充电需求，一些城市在加速布局充电桩建设，但由于缺乏科学合理的规划，当前充电桩的应用存在一些问题，难以为新能源汽车的高效使用提供良好的支撑环境，制约了新能源汽车的推广。
1.1 布局不够合理
城市新能源汽车充电桩的布局如果不够合理，则会导致多种运营和使用上的问题，影响新能源汽车的普及和用户的充电体验。，充电桩的分布与实际用户需求不匹配。在某些城市，充电桩往往集中在城市中心或某些商业区，而在居民区、郊区或其他车流量较高的地点较为少见。这种分布的不均衡导致新能源汽车用户在需要充电时可能找不到便利的充电点，尤其是在居民区或上下班的途中 [3]。例如，对于居住在郊区的新能源汽车用户而言，如果在其住处附近缺少充电设施，则需要绕道到城市中心才能找到充电站，这不仅增加了用户的出行成本，也降低了充电的便利性，进而影响了消费者选购新能源汽车的意愿。此外，充电桩的分布不均也会导致某些高需求区域的充电桩分布过于拥挤，而低需求区域的充电桩却长时间处于闲置状态，这造成了资源浪费，也降低了充电设施的经济效益。第二，充电桩的可接入性不足。充电桩应布置在便于新能源汽车进出的位置，并确保车辆能够顺利驶入和驶出城市交通道路。然而，一些充电桩可能被设置在交通状况复杂或车辆难以直接到达的地区，如信号不佳的地下车库，导致驾驶员在寻找和使用充电桩时遇到困难。在这种情况下，由于充电桩的可接入性较差，因此其实际使用率可能会很低 [4-6]。此外，一些充电桩的设置可能没有考虑到特殊天气条件，例如在雨雪天气或极端温度条件下，充电桩因缺乏适当的防护措施而无法正常工作。这不仅会影响充电桩的正常使用，也会增加维护成本。
1.2 与车辆匹配度不高
市场上的新能源汽车种类繁多，不同车型对充电速率的需求不尽相同。例如，部分新能源汽车支持快速充电，而还有一些新能源汽车只能使用慢速充电。当前，在充电桩的建设过程中，往往未能充分考虑这一点，导致高速充电桩在某些地区过度集中，而其他区域的快速充电需求难以被满足。同时，慢速充电桩可能在一些区域投放过多，投放数量与需求的不匹配降低了充电桩的使用率，造成了资源浪费，也导致驾驶员在特定时间和地点难以找到合适的充电桩，影响了他们的充电体验。
1.3利用率低
充电桩的利用效率低通常表现为充电桩在中的大部分时间内处于闲置状态，这种情况在工作日的白天尤为明显，因为大多数新能源汽车车主更倾向于在夜间或者非工作时间进行充电，以便第二天能够使用。尽管夜间充电桩使用率较高，但从整体上看，充电桩在 24 h 内的利用率仍然不高。此外，充电桩的利用峰值和谷值之间差异较大，这种波动性的需求未能得到有效匹配。例如，在节假日或期间，充电桩使用需求往往较大，而平时需求可能相对较小。这种时间分布的不均衡导致充电桩难以在之中的大部分时间内被充分利用，从而影响了其投资回报率，增加了充电桩的建设和运营负担。城市新能源汽车充电桩利用率低影响了充电桩自身的经济效益，也影响了用户的充电体验和新能源汽车的推广效率。因此，对城市新能源汽车充电桩利用率进行深入分析有助于为未来优化充电桩的布局和管理提供依据，从而提高整体资源利用效率。
2城市新能源汽车充电桩应用优化策略
当前，城市新能源汽车充电桩的应用存在一些问题，给新能源汽车车主带来了诸多不便，难以为新能源汽车的高效使用提供良好支持。因此，有必要优化新能源汽车充电桩应用策略，通过科学的规划布局，合理配置城市充电桩，构建高效的充电服务网络，为广大新能源汽车车主提供便利、高效、智能的充电服务，为新能源汽车产业的可持续发展保驾护航。
2.1 科学规划布局
在城市新能源汽车充电桩应用优化过程中，科学规划布局是关键一环。对此，研究人员可收集和分析大量数据，包括车辆分布、用户行为、交通流量及地区经济活动情况，并利用先进的数据分析技术，如大数据分析和机器学习算法，准确预测不同区域和时间段的新能源汽车充电需求。例如，通过分析交通高峰期间的车辆数据，研究人员可以识别出充电需求高峰地点和时间，进而指导新能源汽车充电桩的布局。考虑到不同类型的车辆（如私家车、出租车、公交车等）可能有不同的充电需求，因此，在数据分析中还应区分这些不同用户群体的特定需求。需求分析不仅有助于合理配置充电桩的数量和类型，还能够预见其发展趋势，为长期规划提供支持。灵活的布局策略也是进行充电桩布局时不可或缺的一部分。研究人员需要根据城市规划的变化灵活调整充电站的位置和规模，并采用多种形式的充电站，以适应不同的使用环境。例如，在商业区和居民区，可以考虑建设固定充电站并配备快充设施，以满足快速充电的需求 ；而在公共交通站点附近或主要交通干道旁，可以设立流动充电车或便携式充电装置，以便为经过的新能源汽车提供临时充电服务。此外，在充电桩布局过程中，应考虑到其未来的可扩展性，预留空间和接口，以便未来技术的升级和扩容。这种灵活的布局策略不仅可以提高充电桩的覆盖率和使用效率，还能增强系统的适应性和韧性，满足城市发展和技术变革的需求。
实施数据驱动的需求分析和灵活的布局策略，可以使城市新能源汽车充电桩的布局更加科学和合理，有效提升充电桩的使用效率和用户满意度，同时为城市交通结构的转型和可持续发展奠定坚实的基础。这种综合性的优化策略不仅考虑了当前的需求，也为未来可能的变化保留了足够的灵活性和应变能力。
2.2 提升充电桩质量
在城市新能源汽车充电桩布局优化策略中，提升充电桩质量是确保充电桩系统长期稳定运行和满足用户需求的重要策略。研究人员需要完善技术标准和加强质量控制，如制定严格的行业标准、使用高质量的材料、采用先进的制造技术及实施细致的质量检测程序等。充电桩技术标准不仅应覆盖电气安全和效率等基本要求，还应包括对环境适应性的规定，例如防水、防尘、耐腐蚀和抗温差能力等，以适应不同地区的气候和环境条件。充电桩生产商应持续追踪新的技术发展，不断更新设计，引入更为高效和可靠的技术解决方案，并建立完整的质量管理体系和售后服务体系，定期开展维护检查并制定快速的故障响应机制，确保所有充电桩都始终处于佳工作状态，保证充电桩长期稳定运行。
研究人员还需提高新能源汽车充电桩的智能化程度和用户友好性。智能化程度较高的充电桩可以与互联网相连，以便运营商对其进行远程监控和管理，进而实时获取充电桩的使用情况和性能数据，及时调整运营策略和维护计划。例如，智能充电桩可以根据电网负荷自动调整充电功率，优化电力资源的使用，减轻电网压力。此外，提高用户友好性是提升充电桩质量的另一个关键点。研究人员需设计更为人性化的交互界面，如触控屏幕和多语言支持系统，以及提供更多便捷服务，如移动支付、在线预约和实时充电状态更新等，提升用户的充电体验，提高充电桩的使用率和效率。
提升城市新能源汽车充电桩的质量，可保障充电桩的安全、稳定运行，提升用户满意度和用户黏性，从而推动新能源汽车的广泛应用和城市可持续交通的发展，为城市新能源汽车充电桩的长期发展奠定坚实的基础，同时为环境保护和能源转型提供有力支持。
2.3加强统筹管理
相关部门应制定明确的新能源汽车充电桩发展政策，包括土地使用、税收优惠、补贴政策等，引导和激励社会资本参与充电桩建设和运营，并对城市新能源汽车充电桩的布局进行科学规划，综合考虑城市交通流量、新能源汽车分布、居民生活圈等因素，采用地理信息系统和大数据分析等技术优化站点选择，避免资源浪费和重复建设。城市新能源汽车充电桩的规划涉及多个部门，包括城市规划、交通管理、能源供应和环境保护等，因此，可以一个统一的平台来协调这些部门。相关部门可以建立一个由其主导的新能源汽车充电桩协调小组，集合各相关部门的力量，共同制定充电桩的布局规划和建设标准。协调小组可以负责制定统一的政策指导和规划蓝图，确保各部门的工作目标和行动计划一致，避免资源重复投入和政策执行上的冲突。同时，协调小组还应负责监督和评估充电桩应用效果，及时调整策略以应对新的挑战和需求，并与电力公司和市政建设部门进行紧密合作，确保充电桩的电力供应和基础设施支持。对城市新能源汽车充电桩的应用进行优化，需要研究人员从科学规划布局、提升充电桩质量和加强统筹管理方面着手，在满足当前新能源汽车快速增长需求的同时，为城市交通能源结构的优化和环境质量的改善提供支持，终实现经济效益与社会效益的双赢。
3安科瑞充电桩收费运营云平台
3.1概述
AcrelCloud-9000安科瑞充电柱收费运营云平台系统通过物联网技术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。
3.2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。
3.3系统结构
3.3.1系统分为四层：
1）即数据采集层、网络传输层、数据中心层和客户端层。
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）数据中心层：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。
3.4安科瑞充电桩云平台系统功能
3.4.1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。
3.4.2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。
3.4.3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。
3.4.4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。
3.4.5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。
3.4.6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。
3.4.7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
3.4.8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。
3.5系统硬件配置
4结语
随着新能源汽车产业的快速发展，城市新能源汽车充电桩的建设迫在眉睫，针对当前城市充电桩应用中存在的问题提出优化策略。研究人员首先要科学规划充电桩的区位选址和配置规模，充分考虑新能源汽车分布、道路网络特征、土地利用情况、公共设施分布等诸多影响因素，实现充电桩的均衡布局，大限度地覆盖充电需求。还要提升充电桩的质量，推动充电桩技术升级，引入智能化管理，为车主提供更加便捷、高效的充电体验。此外，应加强充电设施的统筹管理，通过相关部门推动不同运营商间的资源共享和信息对接，破除信息壁垒，实现设施互通共享，形成高效协同的充电服务网络，从而为新能源汽车产业的健康、可持续发展提供坚实的基础支撑。
对于不同新能源车型续驶里程的差异性考虑不足、充电行为特征假设过于简单等问题，研究人员可在后续研究中进行改进，以此为城市新能源汽车充电基础设施规划提供理论支持和技术路径，推动新能源汽车产业发展、实现城市可持续出行。
参考文献
[1] 赵哲源 , 杨红卫 , 刘兵 , 等 . 基于模糊决策算法 的新能源汽车充电桩布局优化方法 [J]. 河南科 学 ,2022(11):1 721-1 727.
[2] 李国强 , 蒋可军 , 李锦源 , 等 . 新能源汽车公共充 电桩布局优化研究 [J]. 汽车测试报告 ,2023(8): 140-142.
[3] 傅丹华 , 郭忠菓 , 朱瑜枭 , 等 . 城市新能源汽车 充电桩选址优化研究 [J].产业与科技论坛 ,2017 (11):69-70.
[4] 梁思涵 . 基于空间句法的新能源汽车公共充电 桩在寒地城市的布点优化设计 [D]. 长春 : 吉林 建筑大学 ,2023.
[5] 李明辉 , 蔡勇 , 石宇强 , 等 . 基于 IE 的城市新能 源汽车充电站选址优化研究 [J]. 机械 ,2024(5): 17-25.
[6] 易校石 , 祁宝川 , 易正俊 . 新能源电动汽车充电 桩的优化选址 [J]. 公路交通科技 ,2022(7):166- 171,180.
[7] 黎元江，城市新能源汽车充电桩应用优化研究.
[8] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.