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

1 高速公路充電設施運營現(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,大力推動充電基礎設施建設,*速公路沿線電動車充電設備建設步伐不斷加快。截至2023年,我國*速公路服務區(qū)數(shù)量達到7348個,已建及預留的充電停車位達5.8萬個口。從整體覆蓋率來看,東部沿海地區(qū)電動車充電設備建設相對完善,服務區(qū)電動車充電設備覆蓋率超過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)電動車充電設備覆蓋率相對較低,充電設備分布稀疏,部分*速公路服務區(qū)未配置充電設施,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 充電設施類型與應用體驗

目前，電動汽車充電設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*速公路服務區(qū)主流充電設備，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用于高速公路充電網(wǎng)絡,部分地區(qū)甚至引入了 350kw 及以上的超快充技術。

1.3 運營維護常見問題

盡管*速公路充電設備的數(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)，充電設備的利用率卻處于較低水平。部分*速服務區(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)象增加了設備運營維護成本,也制約著經(jīng)濟效益。

此外,設備故障、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 關鍵技術及標準

在*速公路充電設備的建設運營過程中,技術創(chuàng)新是核*驅動力。充電技術的更新使充電速度、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

當前,快速充電技術(DC 快充)已成為*速公路電動車充電設備的主流。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，智能充電技術與大數(shù)據(jù)平臺的結合可以為車主提供充電規(guī)劃和建議,提前預判*佳充電時間與地點,避免*峰期擁堵。

2.2 電動車充電設備標準化

標準化是推動*速公路電動汽車充電設備應用普及的基礎性工作。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備和電動車輛接口、電壓等技術參數(shù)的統(tǒng)一規(guī)范,確保了充電設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,但電池規(guī)格不統(tǒng)一導致?lián)Q電技術的推廣受限。此外,超快充技術的逐步應用也使充電站和電動汽車的兼容性問題變得更加復雜。

2.3 智能充電與負荷管理系統(tǒng)

隨著智能電網(wǎng)技術的發(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備中的應用越來越廣泛。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,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*了電動汽車充電設備的運營效率,還能為用戶提供個性化服務。用戶可以通過手機 APP實時查詢附近服務區(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)，以應對集中充電需求。

3 選址與建設考慮因素

高速公路充電設備的選址和建設是保障車主長途出行的重要環(huán)節(jié)。合理的選址既提高了充電設備的使用效率,也避免了站點的閑置或過度使用。因此,各地區(qū)應根據(jù)高速路網(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與運營使用問題。

3.1 交通流量與用戶需求分析

高速公路電動汽車充電設備的布局應優(yōu)先考慮交通流量和充電需求。我國高速路網(wǎng)分布廣泛且復雜,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,對充電設備的需求旺盛。因此,這類路段充電設備布局應更加密集,以滿足高峰時段需求。

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。因此在選址時應考慮充電站點的經(jīng)濟效益和使用頻率避免過度建設導致資源浪費。

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)充電設備的選址。高速公路沿線復雜的地理環(huán)境增加了基礎設施建設的難度,特別是在西部地區(qū),服務區(qū)往往距離城市中*較遠,供電設施不完善,給充電站點的建設帶來了巨大挑戰(zhàn)。許多偏遠服務區(qū)無法供應大功率充電所需的電力，導致建設和運營成本顯菩增加。

在此類地區(qū)，電動汽車充電設備的選址規(guī)劃需考慮地理環(huán)境和當?shù)仉娏A設施的接入條件。此外,服務區(qū)士地資源緊張也是充電設備建設面臨的重要問題，*須統(tǒng)籌考慮服務區(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,提升使用體驗的關鍵環(huán)節(jié)。電動汽車保有量日益增長,僅依靠增加設施遠遠不夠。合理的運營模式、完善的管理體系和持續(xù)的技術創(chuàng)新是提升充電設備利用率的重要手段。

4.1 不同運營模式對比

當前,我國*速公路服務區(qū)電動汽車充電設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:服務區(qū)的運營管理單位與相關企業(yè)簽訂租賃合同，允許企業(yè)在服務區(qū)內(nèi)建設并運營充電站。此模式下,服務區(qū)僅需提供場地，充電設備的建設、運營和維護由租賃方負責。該模式風險低,但也存在管理難度較大的問題。

(2)合作經(jīng)營模式:服務區(qū)運營管理單位與相關企業(yè)合作,共同出資建設并運營充電設備,產(chǎn)權歸雙方共同所有。這種模式在河北等省份的*速公路服務區(qū)應用較為廣泛。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:服務區(qū)自行投資建設電動車充電設備,并負責運營和維護,通過自主經(jīng)營保障服務。該模式面臨的*大挑戰(zhàn)是資金壓力和運營風險日

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，如附近服務區(qū)的站點車位數(shù)量、使用狀態(tài)、價格等。

(2)高峰期應急管理措施:可試點部署移動充電車,在*峰期提供快速充電服務，此外改進雙向車流管理也可以緩解服務區(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備維護和故障報告機制,確保充電設備正常運行。

5 未來發(fā)展建議

未來，應在現(xiàn)有基礎上繼續(xù)推進電動汽車充電設備的改進布局、技術創(chuàng)新和政策支持,以確保*速充電網(wǎng)絡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 提升充電設備覆蓋率,縮小區(qū)域發(fā)展差距

為了實現(xiàn)充電網(wǎng)絡的均衡發(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，以支持基礎設施建設。例如,可以通過補貼政策與社會資本合作(PPP)模式,鼓勵相關企業(yè)參與西部和東北部充電站建設，推動全國范圍內(nèi)*速路網(wǎng)電動車充電設備覆蓋率增長。

5.2 推動技術創(chuàng)新,提升設備使用效率和用戶體驗

持續(xù)支持大功率充電技術的研發(fā)與應用,特別是在交通繁忙的*速公路服務區(qū)推動換電站和智能充電管理系統(tǒng)建設。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普及。

5.3 加強運營管理與智能化平臺建設

建議建立全國統(tǒng)一的電動車充電設備智能管理平臺,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。加快制定相關政策,鼓勵充電運營商與車企共享數(shù)據(jù)推動充電設備互聯(lián)互通，避免因平臺割裂導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備建設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)的建設政策。同時，可以通過稅收優(yōu)惠、利息補貼等措施,鼓勵相關企業(yè)參與到*速公路充電網(wǎng)絡的建設中。在運營模式上,建議推廣 PPP模式，政策引導與市場化運作相結合,發(fā)揮市場機制作用,提*電動車充電設備的運營效率。

5.5 加強環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展技術的應用

高速公路服務區(qū)充電站應積極探索利用太陽能、風能等可再生能源,通過“光儲充"一體化系統(tǒng),降低對傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，推動綠色能源的應用和發(fā)展。同時,利用儲能系統(tǒng)和智能電網(wǎng)技術,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備的可持續(xù)發(fā)展能力。

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

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、支付管理，交易結算，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、學校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎設施設計。

6.3系統(tǒng)結構

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡傳輸層、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)絡傳輸層：通過4G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器。

4）數(shù)據(jù)中*層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，應用服務器部署數(shù)據(jù)采集服務、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務器部署實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎數(shù)據(jù)庫。

5）應客戶端層：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，對設備狀態(tài)、設備使用率、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、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施，維護充電設施信息、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。